ガスタービンまたは航空機エンジンの効率

ウィキペディアから取得した以下に示すものなど、最新の航空機エンジンは、流れの温度を上げるために、タービン（または複数）とその間の燃焼室によって駆動されるいくつかのコンプレッサーステージで構成されています。

一般に、製造業者と設計者は、効率向上のために圧縮比と燃焼温度の増加に焦点を当てています。

私の質問は、完全なガス、エネルギー損失や摩擦がないこと、一定の入口温度と速度などの単純化した仮定の下で、この熱力学的サイクルの効率をどのように評価するのですか？圧力または温度の上昇による効率の向上をどのように定量化できますか？

ガスタービンは、ブレイトンサイクルを使用してモデル化されます。

1. 等エントロピー圧縮（コンプレッサー内）
2. 定圧熱付加（燃焼室）
3. 等温膨張（タービン内）
4. 定圧排熱

また、効率は正味出力仕事/入熱として定義されるため、効率は次のようにサイクル状態の温度に簡単に関連付けることができます。

プロセス1-2および3-4は等エントロピーであり、P2 = P3およびP4 = P1です。したがって：

そして最後に、効率は次のように圧縮率に関連付けることができます。

ただし、ほとんどのガスタービンは、等エントロピー圧縮と膨張、定圧熱付加、1段圧縮と1段膨張などのこの単純な理論的理想条件では動作しません。そのような場合、モデリングと効率分析は理想的なサイクルよりもはるかに複雑です。

略語：

• ：機械的ネットワーク、タービン出力からコンプレッサー出力を差し引いたもの$w_{net}$
• $q$$q_{in}$$q_{out}$
• $k$$Cp/Cv$

圧縮比が向上すると、燃焼速度と燃焼の完全性が向上し、排気から排出される未燃燃料/粒子の割合が減少します。

増加した圧縮により、排気タービンのより高い膨張比も可能になり、出力が増加します。これは、圧縮比が標準のピストンベースのエンジンにどのように影響するかと似ています。