1. 사이클(Cycle) 이란?
ㅇ [열역학] 열역학적 상태 변화의 반복/순환/되풀이 (순환 과정, Cyclic Process)
- 상태의 순환 : 여러 상태를 거쳐 다시 처음 상태로 되돌아옴
ㅇ [그래프] ☞ 루프 순환, 그래프 용어 참조
- 경로의 순환 : 출발점과 도착점이 같음
ㅇ [CPU] ☞ CPU 명령어 싸이클 참조
- 인출,실행 등 : CPU가, 한 명령어를 수행하는데 필요한 전체 과정
ㅇ [물리,공학] ☞ 주파수/진동수(Frequency) 참조
- 회전 수 : 물리적 파동 현상의 반복성
2. [열역학] 열역학적 사이클
ㅇ 여러 상태를 거쳐 처음 상태로 다시 되돌아오는 순환 과정
- 여러 상태 변화를 반복하는,
- 사이클 장치(열기관, 냉동기, 열 펌프 등)가,
. (사이클 장치는, 완전한 사이클을 모두 단계별로 완성시켜야 제대로 가동하게 됨)
- 동력을 발생하고, 에너지를 소비하며,
- 일을 하는 과정
3. [열역학] 열역학적 사이클의 분류
ㅇ 용도(목적)에 따라,
- 동력 사이클 (Power Cycle) : 열 에너지 → 기계적 일로 변환
. 기체 사이클
.. 카노 사이클 : 이상적인 사이클 (가역 사이클의 기준)
.. 오토 사이클 : 가솔린 엔진
.. 디젤 사이클 : 디젤 엔진
.. 브레이턴 사이클 : 가스 터빈, 제트 엔진
. 증기 사이클
.. 랭킨 사이클 : 증기 터빈 (화력 발전, 원자력 발전)
- 냉동 사이클 (Refrigeration Cycle) : 기계적 일 → 저온부에서 고온부로 열 이동
. 증기 냉동 : 증기 압축 사이클 (가장 널리 사용), 흡수식 사이클 (열 구동)
. 기체 냉동 : 역 브레이턴 사이클 (항공기 공조 등)
- 열펌프 사이클 (Heat Pump Cycle) : 냉동 사이클과 동일 구성, 목적이 난방(가열)
ㅇ 작동 유체의 상(相)에 따라,
- 기체 사이클 (Gas Cycle) : 작동 유체가 전체 사이클 동안 기체 상태만 유지
. (例: 오토, 디젤, 브레이턴)
- 증기 사이클 (Vapor Cycle) : 작동 유체가 상변화(액체 ↔ 기체) 수반
. (例: 랭킨, 증기 압축 냉동)
ㅇ 열교환 방식(계의 개폐)에 따라,
- 밀폐 사이클 (Closed Cycle) : 작동 유체가 계 외부로 방출되지 않고 순환
- 개방 사이클 (Open Cycle) : 매 사이클마다 작동 유체를 외부에서 새로 공급,배출
. (例: 내연 기관, 가스 터빈)
ㅇ 가역성에 따라,
- 가역 사이클 (Reversible Cycle) : 모든 과정이 준정적(quasi-static)이며, 마찰,열손실 없음
. 카노 효율이 상한
- 비가역 사이클 (Irreversible Cycle) : 실제 사이클이며, 마찰,열손실 등 비가역 요소 포함
4. [열역학] 랭킨 사이클 (Rankine Cycle)
ㅇ `열`에서 `축 일`로 변환시키는 순환 과정
ㅇ 4 단계 : (보일러, 터빈, 응축기, 펌프)
- 급수 펌프 (단열 압축)
. 액체를 높은 압력으로 압축시키는데 사용
- 보일러 (등압 가열)
. 액체 상태의 물이 증기 상태로 변환되는 일종의 열교환기
- 터빈 (단열 팽창)
. 유체 에너지를 축 일로 변환시키는 장치
.. 통상, 수증기가 터빈의 날개를 회전시킴으로써, 축 일을 만들어냄
- 응축기(Condenser), 냉각기(Cooler) (등압 방열)
. 차의 라디에이터, 냉장고 뒷면의 코일 등은 일종의 열교환기 임
.. 즉, 낮은 압력으로 나온 증기의 열을 방출하고, 액체로 응축시킴
ㅇ 例) 증기 발전소