Calculateur de cycle de Brayton

Le cycle de Brayton est un cycle thermodynamique qui décrit le fonctionnement d'une turbine à gaz, couramment utilisée dans les moteurs à réaction et les centrales électriques. Le calcul clé ici est le rendement thermique, qui dépend principalement du rapport de pression et du rapport de chaleur spécifique du fluide de travail.

Contexte

Le cycle de Brayton est le cycle idéal pour les turbines à gaz où l'air est comprimé, chauffé à pression constante et détendu pour produire du travail. Le rendement du cycle augmente avec le rapport de pression, ce qui en fait un facteur crucial pour les performances du moteur.

Formule

Le rendement thermique (η) du cycle de Brayton est donné par :

\[ \eta = 1 - \left(\frac{1}{r^{(\frac{\gamma - 1}{\gamma})}}\right) \]

Où :

• \( r \) est le rapport de pression du compresseur (P₂/P₁)
• \( \gamma \) est le rapport de chaleur spécifique (C_p/C_v)

Exemple de calcul

Si le rapport de pression est de 10 et le rapport de chaleur spécifique de 1,4, le rendement serait :

\[ \eta = 1 - \left(\frac{1}{10^{(\frac{1.4 - 1}{1.4})}}\right) \approx 42,3\% \]

Ce rendement indique l'efficacité avec laquelle le cycle de Brayton convertit l'énergie thermique en travail.

Scénarios d'application

Le cycle de Brayton est au cœur de la conception des turbines à gaz utilisées dans l'aviation et la production d'énergie. L'amélioration des rapports de pression et l'optimisation des températures de fonctionnement sont essentielles pour améliorer les performances globales.

FAQ courantes

1. Quelle est la signification du rapport de chaleur spécifique (γ) ?

   • Le rapport de chaleur spécifique affecte le rendement du cycle. Pour l'air, cette valeur est généralement d'environ 1,4.

2. Comment l'augmentation du rapport de pression affecte-t-elle le rendement ?

   • Des rapports de pression plus élevés conduisent généralement à un meilleur rendement dans le cycle de Brayton.

3. Quelles sont les applications typiques du cycle de Brayton ?

   • Le cycle de Brayton est utilisé dans les moteurs à réaction, les centrales électriques à turbine à gaz et d'autres systèmes nécessitant une conversion efficace de la chaleur en travail.