공조냉동기계기사 공기표준 동력 사이클 — 오토·디젤·브레이턴의 과정과 효율 계산

오토사이클은 불꽃 점화 기관의 이상 사이클로, 연소를 정적 가열 과정으로 간주한다. 디젤사이클은 정압 가열 과정을 쓰므로 두 사이클은 가열 과정에서 갈린다. 오토사이클의 열효율은 압축비 ε와 비열비 k로 정해지며, 이상적인 사이클에서는 압축비와 비열비가 커질수록 효율이 높아진다. 효율은 η=1-1/ε^(k-1)로 계산하므로 압축비 7, 비열비 1.4를 넣으면 약 54%가 된다. 작업기체의 종류가 바뀌면 비열비가 달라지므로 효율도 달라지며, 효율이 작업기체의 종류와 무관하다는 설명은 틀리다. 일반적으로 디젤사이클이 더 높은 압축비를 쓸 수 있어 오토사이클보다 효율이 좋으므로, 오토가 디젤보다 효율이 좋다는 설명도 틀리다.

복합 사이클인 사바테 사이클은 정적 가열과 정압 가열을 함께 쓴다. 압축비, 압력상승비, 체절비를 모두 고려해 효율을 구하며, 주어진 조건에서 계산한 효율은 약 64.88%가 된다.

랭킨사이클에서는 재열이 효과를 낸다. 과열기가 있는 랭킨사이클에 이상적인 재열사이클을 적용하면 열효율이 높아지고 터빈 출구 건도가 증가하지만, 기기 비용이 더 든다. 재열의 목적을 터빈 입구 온도를 더 높이는 것으로 적으면 틀린다. 펌프일을 고려한 경우와 무시한 경우의 열효율 차이는 펌프일을 보일러 열량으로 나눈 값으로, 주어진 엔탈피 조건에서 약 0.11%다.

브레이튼사이클은 단순 가스 터빈의 이상 사이클로, 압축과 팽창을 가역 단열 과정으로, 열교환을 등압 과정으로 가정한다. 열교환기 과정을 등온으로 가정한다는 설명은 틀리다. 압축기는 터빈에서 생산되는 일의 40~80%를 소모한다. 최고온도와 최저온도가 같은 가역사이클 가운데 카르노·스털링·에릭슨은 카르노 효율과 같지만 브레이튼은 다르다.