Siklus Brayton pada Turbin Gas

Kerja compressor: W_c= ˙m_a (h₂−h₁)

Turbin kerja: W_t = (m_a+m_f)(h₃-h₄)

Kerja output total: W_cyc = W_t-W_c

Penambahan kalor pada sistem: Q_2,3 = m_f x LHV_fuel = (m_a+ m_f)(h₃)-m_ah₂

Sehingga efisiensi totalnya menjadi: η_cyc = W_cyc / Q_2,3

Meningkatkan rasio tekanan dan suhu pembakaran turbin meningkatkan efisiensi siklus Brayton. Hubungan efisiensi siklus keseluruhan ini didasarkan pada asumsi penyederhanaan tertentu seperti: (1) ma >> mf , (2) gas secara kalori dan termal sempurna, yang berarti bahwa kalor jenis pada tekanan konstan (cp) dan kalor jenis pada volume konstan (cv) adalah konstan sehingga rasio kalor jenis γ tetap konstan sepanjang siklus, (3) rasio tekanan (rp) di keduanya kompresor dan turbin adalah sama, dan (4) semua komponen beroperasi pada efisiensi 100%.

Kenaikan rasio tekanan meningkatkan efisiensi keseluruhan pada suhu pembakaran tertentu. Namun, meningkat rasio tekanan di luar nilai tertentu pada suhu pembakaran tertentu dapat benar-benar menghasilkan penurunan efisiensi siklus secara keseluruhan. Perlu diperhatikan juga bahwa rasio tekanan yang sangat tinggi cenderung mengurangi jangkauan operasi turbin kompresor. Hal ini menyebabkan kompresor turbin menjadi jauh lebih tidak toleran untuk kotoran yang menumpuk di filter udara masuk dan pada bilah kompresor dan menciptakan penurunan besar dalam efisiensi dan kinerja siklus. Dalam beberapa kasus, dapat menyebabkan lonjakan kompresor, yang pada gilirannya dapat menyebabkan kebakaran, atau bahkan kerusakan serius. dan kegagalan bilah kompresor dan bantalan radial dan dorong gas turbin.

Dengan demikian, inspeksi sepintas efisiensi menunjukkan bahwa efisiensi keseluruhan siklus dapat ditingkatkan dengan meningkatkan rasio tekanan, atau meningkatkan suhu masuk turbin, dan kerja per lb (kg) udara dapat ditingkatkan sebesar meningkatkan rasio tekanan, atau meningkatkan suhu masuk turbin, atau dengan menurunkan suhu masuk.

EFEK REGENERASI KALOR

Dalam siklus turbin gas sederhana, suhu keluar turbin hampir selalu jauh lebih tinggi dari suhu udara yang meninggalkan kompresor. Secara keseluruhan, kebutuhan bahan bakar dapat dikurangi dengan penggunaan regenerator di mana gas buang turbin panas memanaskan udara antara kompresor dan ruang pembakaran. Dalam kasus yang ideal, aliran melalui regenerator berada pada tekanan konstan. Efektivitas regenerator dapat dituliskan menjadi:

η_reg = (T₃-T₂)/(T₅-T₂) atau [(T₄-T₅)-(T₂-T₁)]/(T₄-T₃)

Meningkatkan efektivitas regenerator membutuhkan lebih banyak permukaan perpindahan panas area, yang meningkatkan biaya, penurunan tekanan, dan kebutuhan ruang unit.