Braytoncycle(布雷顿循环)
火箭发动机 布雷顿循环
火箭发动机布雷顿循环全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：布雷顿循环是一种被广泛应用于火箭发动机的循环过程，它以英国工程师弗兰克·惠特劳(Frank Whittle)的名字命名。
布雷顿循环是一种内燃发动机中用来产生推力的热力循环过程，它通过将空气压缩、混合燃料和氧气点火，产生高温高压燃气，将这些燃气排放到喷嘴中以产生推力。
布雷顿循环被广泛用于现代火箭发动机中，它的设计和优化对于火箭的性能和效率至关重要。
布雷顿循环的主要特点是燃气在完成高压锅炉中的燃烧后，在务的高温高压下，通过涡轮增压器再次加热高压循环，在动力机构的作用下，实现高速工作的特性。
火箭发动机的工作过程主要包括进气、压缩、燃烧和喷射四个阶段，布雷顿循环是在这几个阶段中起着至关重要的作用。
在进气阶段，空气被引入到火箭发动机中，经过涡轮增压器的作用，空气被加压并流经燃烧室。
涡轮增压器通过动力机构带动，确保燃烧室中空气的正常流动。
接着是压缩阶段，空气被进一步压缩，使其温度和压力大幅增加，为燃烧提供了必要的条件。
在燃烧阶段，燃料和氧气被点燃，产生高温高压的燃气。
在喷射阶段，燃气经过喷嘴排放，产生的反作用力推动火箭向前飞行。
布雷顿循环在火箭发动机中具有以下优点：1. 高效率：布雷顿循环能够将燃气的能量充分利用，提高了火箭发动机的燃烧效率。
2. 高功率密度：布雷顿循环可以在相对较小的空间内产生大量推力，提高了火箭的功率密度。
3. 可靠性强：由于布雷顿循环采用了简单的结构设计，使得火箭发动机更加稳定可靠。
但布雷顿循环也存在一些不足之处：1. 燃烧产生的燃气排放后会带走火箭的努力，从而降低了火箭的推进效率。
2. 布雷顿循环的部分工序需要高温高压环境，因此需要使用特殊材料来承受高温高压环境。
为了克服布雷顿循环存在的不足，科学家们正在不断探索新的火箭发动机技术，如核融合发动机、离子发动机等。
这些新技术在提高火箭性能的也带来了新的挑战和机遇。
布雷顿循环是一种重要的热力循环过程，被广泛应用于火箭发动机中。
布雷顿循环效率
布雷顿循环（Brayton Cycle）是一种理想气体循环，通常用于燃气轮机（如燃气轮机和航空发动机）的热力循环分析。
布雷顿循环的效率可以通过热机效率来评估，热机效率定义为输出功率与输入热量之比。
布雷顿循环的热机效率取决于循环中的压缩比和高温燃气温度比。
以下是布雷顿循环热机效率的表达式：
η= 1 - (1 / r^(γ-1))
其中，η表示热机效率，r表示压缩比，γ表示气体比热容比（Cp/Cv）。
气体比热容比γ取决于工质的性质，对于空气来说，γ约为1.4。
需要注意的是，上述表达式描述了理想布雷顿循环的热机效率。
在实际应用中，布雷顿循环的效率可能会受到多种因素的影响，如机械损失、燃烧不完全和热损失等。
因此，实际燃气轮机的效率通常会低于理想布雷顿循环的效率。
布雷顿循环的效率对于燃气轮机系统的设计和性能评估非常重要。
通过优化压缩比和高温燃气温度比等参数，可以提高布雷顿循环的效率，并提高燃气轮机的能量转换效率。
布莱顿循环过程
布莱顿循环过程嘿，朋友们！今天咱来聊聊布莱顿循环过程。
这布莱顿循环啊，就好比是一场奇妙的旅程。
你看啊，就像咱出门旅行，得先有个起点吧，布莱顿循环也有它的起始点。
在这个过程中，各种能量啊、物质啊就开始流动起来啦。
这就像是一条奔腾的河流，带着满满的活力，一刻不停地向前涌动。
想象一下，这些能量和物质就像一群小精灵，在布莱顿循环这个大舞台上欢快地跳跃、穿梭。
它们相互作用，产生出各种各样有趣的现象和结果。
有时候它们会给我们带来惊喜，有时候也会让我们小小地头疼一下呢。
比如说，在这个循环里，热量的传递就特别重要。
这不就跟咱冬天里互相取暖一样嘛，热量从一个地方传到另一个地方，让整个系统都变得温暖起来。
要是没有这个热量传递，那可不得了，整个系统就可能会变得冷冰冰的，没啥活力啦。
还有啊，各种工作物质在这个循环里也是大显身手。
它们就像是勇敢的战士，在自己的岗位上努力拼搏，为了实现整个循环的顺利进行而奋斗。
它们有的负责吸热，有的负责放热，分工明确，配合默契。
布莱顿循环可不只是在理论上有意思哦，在实际生活中也有很多应用呢！比如那些大型的机械设备，不就是靠着类似布莱顿循环这样的原理在工作嘛。
这就好像是一部精密的机器，每个零件都要各司其职，才能让整个机器正常运转。
咱再想想，要是没有布莱顿循环，那我们的生活得少多少乐趣和便利呀！没有了那些依靠它工作的机器，很多事情我们就得自己费力去做啦，那多累呀！所以说，布莱顿循环可真是个了不起的东西呢。
总之，布莱顿循环就像是一个充满神秘和奇妙的世界，等待着我们去探索、去发现。
它让我们看到了能量和物质的奇妙变化，也让我们感受到了科学的魅力。
让我们一起好好研究它，利用它，让它为我们的生活带来更多的美好和便利吧！这就是我对布莱顿循环过程的理解，你们觉得呢？。
布雷顿循环
w 'T w 'C h3 h2'
回热型布雷顿循环
在定压加热简单循环的基础上采用回热，是 提高热效率的一种措施。
T-燃汽轮机 C-压气机 R-回热室 B-燃烧室 G-发电机
在装置中添加一个回热器，利用排气的热量加热 压缩后的气体。
回热型布雷顿循环
极限情况下可以把压缩后的 气体加热到T5 T4同时燃气轮机的 排气可冷却到T6 T2。
理想过程：1-2，3-4 实际过程：1-2’，3-4’
实际过程1-2’：压气机中的不可逆绝热压缩过程 实际过程3-4’：燃气轮机中的不可逆绝热膨胀过程
实际布雷登循环
燃气轮机实际做功 压气机实际做功
装置实际循环热效率
w 'T h3 h '4
w 'C h2' h1
t
w 'net q1
1 q2 q1
1 h4 h1 h3 h2
布雷顿循环的热效率
设比热容的值为定值，则循环热效率为
t
1
h4 h3
h1 h2
1
cp (T4 T1) cp (T3 T2 )
1 T4 T1 T3 T2
实际布雷登循环
实际情况中压缩和膨胀 的过程中都存在不可逆因素
高温气冷堆中的热力循环
加压氦气经反应堆堆芯后被加热至850℃ 以上，这一高温高压氦气直接冲击透平机做功， 透平机带动发电机发电同时也带动压气机压缩 氦气。透平机尾气经回热器低压侧后将余热传 输给高压侧氦气，然后进入预冷器降至低温。 低温氦气进入带有中间冷却器的压气机机组后 被压缩成高压氦气，然后进入回热器高压侧被 加热至接近透平机的排气温度，最后进入反应 堆堆芯重复此循环过程。
火箭发动机_布雷顿循环_概述说明以及解释
火箭发动机布雷顿循环概述说明以及解释1. 引言1.1 概述引言部分旨在引导读者进入本文的主题，火箭发动机和布雷顿循环，从而激发读者对于这两个领域的兴趣。
火箭发动机作为现代航天工程中不可或缺的关键技术之一，被广泛应用于卫星运载、空间探索等领域。
而布雷顿循环则是解决热力系统中能量转化效率问题的重要循环过程。
本文将对火箭发动机和布雷顿循环进行概述，并探讨它们在实际应用中的关系和优势。
1.2 文章结构本文共分为五个主要部分：引言、火箭发动机概述、布雷顿循环概述、火箭发动机中的布雷顿循环应用实例以及结论。
接下来我们将逐一介绍每个部分的内容。
1.3 目的文章旨在提供关于火箭发动机和布雷顿循环的基本知识，以便读者能够更深入地了解这两个领域，并认识到它们在航天工程和能源利用中的重要性。
通过展示火箭发动机中布雷顿循环的应用实例，本文旨在阐述布雷顿循环对于提高火箭发动机性能和效率的重要作用。
最后，通过总结文章要点并展望火箭发动机及布雷顿循环未来的发展，本文将完整地呈现出这两个领域引人入胜的探索。
以上就是“1. 引言”部分内容的详细介绍。
2. 火箭发动机2.1 火箭发动机概述火箭发动机是一种能够产生巨大推力的装置，用于推动火箭或其他航天器进入太空。
它是一种燃烧推进系统，将燃料和氧化剂混合后在喷嘴的排气口进行高速喷射，产生反作用力推动火箭运动。
2.2 工作原理火箭发动机的工作原理基于牛顿第三定律，即每个作用力都有一个等大反向的反作用力。
当燃料和氧化剂被点火时，高温和高压的气体通过喷嘴喷射出来，形成了一个向后的排气流。
由于反作用力，火箭就会产生一个向前的推力。
2.3 发展历史火箭发动机的起源可以追溯到中国古代发明的火药。
然而，真正意义上的现代火箭发动机始于20世纪初。
在二战期间，德国科学家冯·布雷顿提出并开发了现代火箭技术中常用到的布雷顿循环。
布雷顿循环是一种常见且有效的燃气轮机循环，被广泛应用于现代火箭发动机中。
内燃机热力循环-打印版
内燃机热力循环一、燃气轮机循环燃气轮机理想循环为布雷顿循环（Brayton Cycle) ，它是工质连续流动做功的一种轮机循环，如图1所示 。
它既可作内燃布雷顿循环，又可作外燃布雷顿循环。
内燃的布雷顿循环为开式循环，常用工质为空气或燃气。
外燃的布雷顿循环是闭式循环，通过热交换器对工质加热，在另一热交换器排出工质余热。
循环过程为：工质在压气机中等熵压缩1－2，在燃烧室（或热交换器中）等压加热2－3 ，在燃气轮机中等熵膨胀3－4和等压排气4－1 。
图1 燃气轮机循环燃气轮机循环的指示热效率为11k k i c ηπ-=-式中，c π为压气机中气体的压比，k 为比热比。
燃气轮机开式循环常与内燃机基本循环配合使用。
二、涡轮增压内燃机热力循环将涡轮增压技术（或燃气轮机技术）应用到内燃机上是内燃机循环的一项重大技术发展。
一方面内燃机希望获得更多的进气（或可燃混合气）充量，以提高内燃机的功率和热效率；另一方面从内燃机排出的高温、高压废气能导入燃气涡轮中再作功，推动与燃气涡轮相连（同轴）的压气机来提高进气（或可燃混合气）的压力供给内燃机，这样就成为涡轮增压内燃机。
涡轮增压内燃机有等压涡轮和变压涡轮两种系统，它们的热力循环也有所不同。
1．恒压涡轮增压内燃机热力循环图2是等压涡轮增压内燃机热力循环。
它由内燃机基本循环1→2→3’→3→4→1和燃气轮机循环7→1→5→6→7组成。
图2 等压涡轮增压内燃机热力循环压气机将气体从状态7（大气压力p0）等熵压缩到状态1（压力为p s）之后进入内燃机。
按内燃机热力循环到达状态4。
气体在排气过程进入等压涡轮时由于排气门的节流损失和排气动能在排气总管内的膨胀、摩擦、涡流等损失而变成热能，气体温度升高，体积膨胀而到达状态5。
气体从4→5 这部分能量没有利用，对内燃机来说相当于从状态4直接回到状态1。
气体在等压涡轮中从状态5等熵膨胀到状态6，然后排入大气。
2 ．变压涡轮增压内燃机热力循环变压涡轮增压内燃机热力循环如图3 。
Brayton Cycle 布雷顿循环
¾ The combustion process is replaced by a heat-addition process from an external source.
=
1
−
1 rp(k −1 )
k
rp
=
p2 p1
5
Air Standard Assumptions
¾ The working fluid is air, which continuously circulates in a closed loop and always behaves as an ideal gas.
2/20/2008
Ab Hashemi
18
Why Regeneration?
¾ The thermal efficiency of the Brayton cycle increases as a result of regeneration since the portion of energy of the exhaust gases that is normally rejected to the surroundings is now used to preheat the air entering the combustion chamber.
2/20/2008
Ab Hashemi
2
Brayton Cycle closed-cycle gas turbine
Constant pressure heat addition
Isentropic compression
暖通空调热泵技术第2章 热泵的理论循环
2.8 CO2跨临界热泵循环
中国建筑工业出版社
CO2的临界温度接近环境温度，根据循环的外部 条件，可实现三种循环。
➢ （1）亚临界循环（Subcritical Cycle） ➢ （2）跨临界循环（Transcritical Cycle） ➢ （3）超临界循环（Hypercritical Cycle）
2.8 CO2跨临界热泵循环
中国建筑工业出版社
2.8.1 CO2性能分析 1 安全性
中国建筑工业出版社
CO2是一种无毒、无害且不可燃 的天然物质
ODP值为0，其GWP值为1，是 一种环境友好型的制冷剂
21
2.8.1 CO2性能分析
2 热物理性能
不同制冷剂在不同温度下的 饱和压力
中国建筑工业出版社
2.8.1 CO2性能分析
3 跨临界CO2制冷循环
跨临界CO2制冷循环 压焓图
中国建筑工业出版社
鉴于CO2的性质，一般来 说，当环境温度高于30℃ 左 右 时 ， CO2 循 环 过 程 就 是一个跨临界过程
CO2在跨临界循环过程中， 会造成制冷量的减少以及 压缩机功耗的增加。从而 降低系统COP。
2.6 吸收式热泵理论循环
中国建筑工业出版社
2.6 吸收式热泵理论循环
中国建筑工业出版社
h
Q中h国建筑Q工c 业Q出版a 社
Qg
Qg
hmax
Tg Te Tg
Tm Tm Te
逆卡
卡诺
诺循
循环
环的
热机
制热
效率
r
Qe系数 Qg
14
中国建筑工业出版社
2.6 吸收式热泵理论循环
吸收式热泵以热能为动力，利用二元或多元工质对实现 循环过程，与蒸气压缩式热泵相比，有如下特点：
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气体的动力循环 气体的动力循环
-- Gas Power Cycles
10–1 9-1 分析动力循环的一般方法
一、分析动力循环的目的
•分析循环能量转化的经济性 •寻求提高经济性的方向及途径
二、分析动力循环的一般步骤
1）实际循环（复杂不可逆） 抽象、简化 可逆理论循环 分析可逆循环 影响经济性的主要因素和可能改进途径
内燃机的应用
活塞式内燃机循环的特点： • 开式循环(open cycle) • 燃烧、传热、排气、膨胀、压缩均为不可逆 • 各环节中工质质量、成分稍有变化
二、活塞式内燃机循环的简化
0 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 0
吸气 压缩 喷油、燃烧 燃烧 膨胀作功 排气
引用空气标准假设简化: 燃烧2-3等容吸热+3-4定压吸热 排气5-1等容放热 压缩、膨胀1-2及4-5等熵过程 吸、排气线重合、忽略 燃油质量忽略 燃气成分改变忽略
(10-7) (9-7)
讨论：
1 t 1 1 1 1
v1 v2
萨巴德循环
p3 p2 v4 v3
图10-4 9-4
混合加热循环的状态参数图
2.循环热效率
p
wnet t q1
wnet w12 w23 w34 w45 w51 w12 w34 w45
3
p4 s
5
T
v
2pBiblioteka 24v1
3
s
5
s
v
1 v
s
v
s
1 1 Rg R p p T1 1 2 p3 v4 v3 g T4 1 5 1 p1 1 p4
t
wnet q1
与实际循环相当的内部可逆循环的热效率 相对热效率(relative thermal efficiency) 反映该内部可逆循环因与高、低温热源 存在温差（外部不可逆）而造成的损失 相对内部效率(internal engine efficiency) 反映内部摩擦（内部不可逆）引起的损失
e
x
有效火用
提供的火用
(10-4) (9-4)
10–2 9-2 活塞式内燃机实际循环的简化
一、活塞式内燃机(internal combustion engine)简介 分类：
按燃料： 煤气机 (gas engine) 汽油机 (gasoline engine; petrol engine) 柴油机 (diesel engine) 按点火方式：点燃式 (spark ignition engine) 压燃式 (compression ignition engine) 按冲程：二冲程 (two-stroke ) 四冲程 (four-stroke )
3) 内部热效率i (internal thermal efficiency )
——不可逆过程中实际作功量和循环加热量之比 wnet,act T wnet i Tt coT (10-1) q1 q1 (9-1)
其中
T0 wnet ,max c 1 与实际循环相当的卡诺循环热效率 T1 q1
或
wnet qnet q1 q2
q1 q23 q34 cV T3 T2 c p T4 T3
q2 q51 cV T5 T1
则
t 1
T5 T1 q2 1 T3 T2 T4 T3 q1
t o c
T
wnet,act wnet
4) 作功能力损失（取决于热力循环的熵产）
I T0 S g
j 1 n
(10-2) (9-2)
各热力设备（过程）的熵产
作功能力损失率
I
I Wnet ,max
I T (1 0 )Q1 T1
(10-3) (9-3)
5) 火用 效率（设备或系统的）
p
1
(10-6) (9-6)
3
利用、、表示t
v1 1 2 有 T2 T1 v 2 T1
1
p4 s
5
v
2
s
p3 2 3 有 T3 T2 T1 1 p2
v 3 4 有 T4 T3 4 T1 1 v3 p5 5 1 有 T5 T1 ？ p1
T
p
2
4
p5 T5 T1 p1
v
1
3
s
5
T5 T1
s
v
s
把T2、T3、T4和T5代入 式（10-6）：
t 1
T5 T1 T3 T2 T4 T3
（ b）
图10-4 混合加热理想循环T-s图 图9-4
1 t 1 1 1 1
指导改善
实际循环
2）分析实际循环与理论循环的偏离程度，找出实际 有用功损失的部位、大小、原因及改进办法
三、分析动力循环的方法 1）第一定늋枀法 2）第二定律分析法
以第一定律为基础 以能量的数量守恒为立足点
综合第一定律和第二定律 从能量的数量和质量分析
熵产
熵分析法
火用分析法
作功能力损失
火用损
火用效率
10–3 9-3 活塞式内燃机的理想循环
一、混合加热理想循环（dual combustion cycle） 1. p-v图及T-s图 12 定熵压缩；23 定容吸热； 34 定压吸热；45 定熵膨胀； 51 定容放热 特征参数： 压缩比compression ratio 定容增压比pressure ratio 定压预胀比 cutoff ratio
v
1 v
T
p
2
4
v
1
3
s
5
s
v
S
图10-4 混合加热理想循环 图9-4
p5 求 p1
因 p1v1 p2v2
p5 v5 p4v4
两式相除，考虑到
p4 p3 v1 v5 v2 v3
p5 p4 v4 p3 v4 p1 p2 v3 p2 v3