Jouleov-Braytonov cyklus

Jouleov-Braytonov cyklus alebo Jouleov-Braytonov obeh je ideálny tepelný obeh pozostávajúci z vratných zmien.

Jouleov-Braytonov cyklus je modifikáciou Ericssonovho-Braytonovho cyklu s cieľom zvýšiť jeho účinnosti. Popisuje prácu turbíny, kde prívod a odvod tepla sa uskutočňuje pri konštantnom tlaku ale:

• kompresia je izoentropická
• využíva sa úplná regenerácia tepla (odchádzajúci plyn ohrieva vstupujúci plyn)

Takýto model nie je možné v praxi dosiahnuť, pretože vyžaduje protiprúdový výmenník tepla s nekonečne veľkou výmennou plochou, a nulovým teplotným spádom medzi ohrievanou a ohrievajúcou látkou. Prakticky sa dá tomuto cyklu priblížiť viacstupňovou kompresiou s medzichladením a viacstupňovou expanziou s prihrievaním.

Diagram Jouleovho-Braytonovho cyklu

Znázornenie Jouleovho-Braytonovho cyklu v p-V diagrame. Červenou šípkou je naznačená regenerácia tepla.

Jednotlivé fázy Jouleovho-Braytonovho cyklu znázorňuje diagram vyjadrujúci závislosť tlaku od objemu (p-V diagram). Zanesením všetkých štyroch fáz cyklu do jedného diagramu získame oblasť ohraničenú dvomi adiabatami a dvoma izobarami. Obsah tejto oblasti zodpovedá práci vykonanej strojom

$A\equiv Q_{p}+Q_{p}'-Q_{o}-Q_{o}'\,\!$

• krivka medzi bodmi 1 a 2 – izoentropická kompresia
• krivka medzi bodmi 2 a 3 – izobarický prívod tepla
• krivka medzi bodmi 3 a 4 – izoentropická expanzia
• krivka medzi bodmi 4 a 1 – izobarický odvod tepla

V diagrame je pre porovnanie naznačený aj Ericssonov-Braytonov cyklus a smer regenerácie tepla. Teoreticky platí Q_p' = Q_o'

Učinnosť Ericssonovho-Braytonovho cyklu

Za vyššie popísaných podmienok účinnosť Ericssonovho-Braytonovho cyklu závisí iba:

• od teplôt v stave 1,2 a 3,4

$\eta =1-{\frac {T_{1,2}}{T_{3,4}}}\,\!$

je teda rovnaká ako účinnosť Carnotovho cyklu

Referencie

• Trnka J., Urban J.: Spaľovacie motory. Alfa Bratislava, 1992.

Fyzikálny portál Chemický portál