Czym jest cykl Braytona?

Cykl Braytona jest rodzajem cyklu termodynamicznego zwykle używanym do zobrazowania sposobu pracy silników turbinowych, silników odrzutowych i innych silników turbinowych. Cykl Braytona może być stosowany zarówno w silnikach spalinowych wewnętrznego spalania, jak i spalinowych. Oryginalny silnik cyklu Braytona składał się z trzech podstawowych elementów: sprężarki gazu, komory mieszania i ekspandera. Obecnie cykl Braytona jest stosowany prawie wyłącznie w silnikach z turbiną gazową, które zazwyczaj składają się ze sprężarki gazu, palnika i turbiny rozprężnej. Dwa podstawowe zastosowania silników z turbiną gazową to wytwarzanie energii elektrycznej i napęd samolotów odrzutowych.

Amerykański inżynier George Brayton, który dał swoje imię temu cyklowi, na początku lat 1870. XIX wieku opracował typ silnika o nazwie „Ready Motor”. Silniki te zostały wyprodukowane do wykonywania takich zadań jak obsługa młyna i pompowanie wody. Te wczesne silniki Braytona działały płynnie, a także były stosunkowo wydajne.

Oryginalny silnik Braytona wytwarzał energię poprzez wciąganie powietrza do sprężarki tłokowej, gdzie było ogrzewane przez sprężanie przed przejściem do komory mieszania. Po dotarciu do komory mieszania gorące sprężone powietrze zostało zmieszane z paliwem i przesłane do cylindra rozprężnego, gdzie zostało zapalone. Zapłon mieszanki paliwowo-powietrznej w cylindrze rozprężnym spowodowałby rozszerzenie sprężonego powietrza i wytworzenie energii wystarczającej do obrócenia zespołu tłoka i wału korbowego. Część energii wytworzonej w tym procesie została wykorzystana do obsługi również tłoka sprężarki.

Cykl Braytona był podstawą pierwszego dwusuwowego silnika spalinowego z zapłonem ciągłym. Ten ciągły proces spalania został później wykorzystany w rozwoju silnika turbogazowego stosowanego w nowoczesnych samolotach odrzutowych. Cykl Braytona wykazał, że wprowadzenie paliwa z kontrolowaną szybkością podczas cyklu spalania ostatecznie wytworzy więcej energii na jednostkę zużytego paliwa. Brayton Ready Motor był przez wielu uważany za pierwszy praktyczny i bezpieczny silnik olejowy. Silnik Brayton jest przechowywany w American History Museum of the Smithsonian Institute w USA