دورة برايتون

دورة برايتون في الفيزياء وفي ألهندسة الميكانيكية (بالإنجليزية: Brayton cycle) هي دورة ترموديناميكية تصف عمل التوربين الغازي ، وهي تعتبر مبدأ عمل المحرك النفاث. وتسمى الدورة باسم مخترعها جورج برايتون (1830 - 1892) ، المهندس الأمريكي. وتسمى أحيانا "دورة جول" . وتوجد دورة أخرى تشبهها تسمى دورة إريكسون ولكن الأخيرة تستخدم تسخين خارجي كما تستخدم تدوير جزء من الحرارة.

تأريخ

تقدم جورج بريتون ، المهندس الأمريكي عام 1872 للحصول على براءة اختراع تختص بمحرك من اختراعه يسمى "ريدي موتور". وكانت الآلة تستخدم مكبسا وغرفة تمدد. وكان الهواء يسخن بواسطة فرن داخلي عند دخوله إلى اسطوانة التمدد. وكان برايتون يقوم بتصنيع آلته هذه ويبيعها في السوق فكانت تستخدم لضخ المياه ، وأشغال المناجم ، وفي محركات السفن.

أن الآلة تعمل جيدا إلى أن كفاءتها كانت منخفضة حيث بلغت 17% فقط.

وفي عصرنا الحالي ترتبط دورة برايتون بعمل التوربين الغازي رغم أن برايتون كان يبني محركات تعمل بالمكابس فقط.

وتستغل دورة برايتون لتوضيح عمل محرك الاحتراق الداخلي مثل المحرك النفاث كما تطبق أيضا على محركات الاحتراق الخارجي.

وصفها

تمثيل ميكانيكي لدورة برايتون المغلقة.
دورة برايتون في مخطط الضغط والحجم.

تتكون الدورة من 4 مراحل (قارن مخطط الضغط والحجم):

  • 1 - 2 عملية متساوية الإنتروبية بالكبس (dQ=0; dp>0, dv<0),
    • بواسطة عملية ضغط كظومة.
    • الشغل لعملية الضغط
      • يرتفع الضغط من إلى
      • فترتفع درجة الحرارة من إلى
      • وينخفض الحجم النوعي من إلى
      • وتبقي الإنتروبيا ثابتة
  • 2 - 3 عملية متساوية الضغط ،إمداد الحرارة (dp=0, dQ>0, dv>0),
    • بواسطة غرفة الاحتراق والتبادل الحراري
    • إمداد الحرارة النوعية
      • يبقى الضغط ثابتا
      • ترتفع درجة الحرارة من إلى
      • يتمدد الحجم من إلى
      • ويزيد الإنتروبي النوعي من إلى
  • 3 - 4 تمدد خلال عملية متساوية الإنتروبية (dp<0, dQ=0, dv>0),
    • بواسطة توربين يعمل كعملية كظومة
    • التوربين يُنتج الشغل
      • وينخفض الضغط من إلى
      • وتنخفض درجة الحرارة من إلى
      • ويتمدد الحجم النوعي من إلى
      • الإنتروبية النوعية تبقى ثابتة.
  • 4 - 1 إخراج الحرارة الباقية(dp=0, dQ<0, dv<0).
    • بواسطة تبادل حراري مع مبرد
    • تحرر الحرارة النوعية
      • ويبقى الضغط ثابتا
      • فتنخفض درجة الحرارة من إلى
      • ويقل الحجم من إلى
      • وتنخفض الإنتروبية النوعية من إلى

تعطينا المساحة المحصورة داخل المنحنيات (1 - 2 - 3 - 4) الشغل W الناتج من الدورة.

ويتم إمداد الدورة بالحرارة عن طريق احتراق وقود. وفي المحرك النفاث يكون الوقود هو الكيروسين ، وهو سائل ينتج خلال تكرير النفط أثناء إنتاج البنزين والديزل.

وتوضح الصور الآتية المنحنيات المكتسبة لدورة عملية ودوال الحالة وبيانات العمليات نتجت من عمليات حسابية لدورة برايتون عملية:

مخططات الدورة ونتائج الحسابات
جدول النتائج .

المراجع

  1. Liste der Isentropenexponenten für verschiedene Gase نسخة محفوظة 29 نوفمبر 2014 على موقع واي باك مشين.

    انظر أيضًا

    • بوابة الفيزياء
    • بوابة طاقة
    This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.