#2020/09/17 縦割りが生じるくらい、『行政機関』はたくさん分かれていたりします。

ブレイトンサイクル

工学原理
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この用語のポイント

ガスタービンエンジンジェットエンジンの熱機関理論サイクルだよ

簡単にいうと…

ブレイトンサイクルとは

 ガスタービンエンジンやジェットエンジンといった熱機関の理論サイクル

という技術原理です。

詳しくいうと…

熱機関の理論サイクルについて

ガスタービンエンジンやジェットエンジン内部における

圧力と、体積との関係をグラフにすると、下図の感じになります:

 ①吸気口(青色)

 ②圧縮機(紫色)

 ③燃焼器・タービン(赤色)

 ④排気口(茶色)、です。

このうち、③のタイミングで燃焼が行なわれ熱量がやってきて、④のタイミングで残存熱量が排気されます。

 

黄色の面積部分が、エンジンの行なう正味の仕事量となります。

なお、他エンジンのサイクルとのちがいとして、①吸気と④排気が等圧(=大気圧下)で行われる点が挙げられます。

また、ジェットエンジンなどでは、一度燃焼されたガスを再燃焼するアフターバーナーという仕組みによって、仕事量の黄色面積を一時的に増やすことができます。

左図がそれを示しています。

 

 

 

戦闘機の排気口から火炎が噴射するときがあります。あれがアフターバーナー使用時の姿です。燃料を大量消費するので長時間稼働には適していませんが、離陸時や超音速飛行時など、一時的に高推力を得たいときに稼働されます。

 

熱効率について

ブレイトンサイクルの熱効率は下式によって求められます:

 

 $熱効率 = \frac{正味の仕事量}{単位質量あたりの加熱量}$

       $= 1 - \frac{1}{圧力比^\frac{(比熱比-1)}{比熱比}}$

ここで圧力比とは、先述の②圧縮において、

圧縮機を通る前/後の空気流の圧力差を指します。

(先ほどのグラフでいうと、上下の高低差にあたります)

 

気化燃料に依存する比熱比を別とすると、

ブレイトンサイクルにしたがうエンジンの熱効率を改良するには

この圧力比の改善・調整が重要になることがわかります。

ちなみに一般的なガスタービンでは、この圧力比は11~16だそうです。

 

・ブレイトンサイクルは、ガスタービンを用いるエンジン(航空用ジェットエンジン含む)に適用される熱機関の熱力学的な理論サイクルだよ。
・吸気と排気は等圧条件で推移する点が特徴だよ。
・熱効率は、圧縮行程での圧力比などを調整することがキーになるよ。
 
 

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つまり…

ブレイトンサイクルとは

 ガスタービンエンジンやジェットエンジンの熱機関の理論サイクルで、圧縮行程での圧縮比が熱効率にとって重要な

技術原理なわけです。

 

ぜんぜん関係ないんじゃが、さっき食べた黒豆おかきは大変美味しかったんじゃ。

歴史のツボっぽくいうと…

1791年 イギリスの技術者ジョン・ハーバーが、

     ガスタービンの理論サイクルに関する特許を取得する。

1872年 アメリカの技術者ジョージ・ブレイトンが、

     ハーバーの理論サイクルに該当するピストンエンジンを発明する。

 

<参考文献>(2018/09/09 visited)

ブレイトンサイクル - Wikipedia
熱機関の効率(ガス動力サイクル)
熱機関は熱力学の最も重要で興味深い応用です。ここではガス動力機関について解りやすく説明します。
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