유체기계 - Brayton cycle(브레이튼사이클) 설계

소개

브레이튼 사이클의 conceptual design 입니다. 압축기, 터빈(팽창기), 쿨러, 열교환기의 모식도를 통해 브레이튼 사이클의 원리를 이해하고 브레이튼사이클의 효율을 엑셀을 통해 계산하였습니다.
브레이튼사이클의 p-v선도와 t-s 선도를 첨부하였고, 팽창기 출력과 압축기 출력의 식을 첨부하여 계산된 값을 효율공식에 대입하여 결론을 도출하였습니다.
또한 최적 압력비를 찾기 위해 효율을 미분하여 극대값을 찾았습니다.

목차

1. 프로젝트 목적
2. 스크롤 압축기 & 스크롤 팽창기 원리
3. 브레이튼 사이클의 원리
4. 설계 조건 & 설계 포인트
5. 설계과정
6. 설계 결과

본문내용

Unit 01 프로젝트 목적
Brayton 사이클의 원리와 구조를 이해하여 조건에 부합하는 사이클과 스크롤 압축기, 팽창기의 제원을 설계한다.

Unit 02 스크롤 압축기 & 스크롤 팽창기의 원리
본격적인 설계 과정에 들어가기에 앞서, 원리를 설명 드리겠습니다. 스크롤 압축기와 팽창기의 원리는 매우 유사합니다. 압축기의 경우 고정 스크롤과 선회 스크롤이 조합되어 있는 상태에서, 선회스크롤이 선회 운동을 하게 되면 두 스크롤 사이에 형성되어 있는 체적이 점차 감소하게 되고, 중앙부의 토출구를 통해 토출이 일어납니다. 팽창기는 그와 반대로 중앙부에서 흡입이 이루어지고 가장자리에서 토출이 되는 방식인데, 이해를 돕기 위해 움직이는 그림을 첨부하였습니다.
자 한번에 이해가 되시죠? 가운데 흡입부에서 공기가 들어오면 점점 체적이 팽창하여 압력과 온도가 낮은 상태가 됩니다.

장점
왕복동에 비해 뛰어난 효율
작은 토크 변동
적은 부품 수, 소형, 경량
작은 운동 반경

참고자료

· 공업열역학-노승탁
· 스크롤압축기 연구소
· 석사 학위 논문 : 스크롤 방식 스털링엔진의
· 스크롤 팽창기 및 스크롤 압축기 설계 및 성능해석-김성준