Verbrandingscycli

Verbrandingscycli zijn thermodynamische modellen die het proces beschrijven waarbij verbranding warmte genereert en arbeid oplevert in systemen zoals motoren en gasturbines. Ze dienen als hulpmiddel om de prestaties, efficiëntie en emissies van verbrandingsapparaten te analyseren en met elkaar te vergelijken. Hoewel veel cycli idealisaties zijn, geven ze een raamwerk voor het begrijpen van hoe warmte-invoer, arbeid en verliezen zich tot elkaar verhouden.

Een belangrijke tweedeling is die tussen interne en externe verbranding. Bij interne verbranding vindt de verbranding plaats in de werkruimte van het apparaat (bijvoorbeeld in een motorcilinder of combustiekamer), terwijl bij externe verbranding de warmte extern wordt toegevoegd en de cyclus als zodanig gesloten blijft. Daarnaast bestaan er verschillende klassieke cyclische modellen, waaronder:

- Otto-cyclus: een ideaalmodel voor vonkontbrandingsmotoren (gasoline) met twee adiabatische processen en twee processen bij constant volume voor warmte-invoer, gevolgd door expansie en arbeid.

- Diesel-cyclus: ideaal voor compressie-ontbrandingsmotoren, met constante druk tijdens de warmte-invoer en doorgaans hogere compressieverhoudingen.

- Dual- (gemengde) cyclus: combineert kenmerken van zowel constant-volume als constant-druk warmte-invoer.

- Brayton-cyclus: ideaalmodel voor gasturbines en straalmotoren, met continue verbranding bij constante druk en adiabatische compressie.

- Stirling- en Ericsson-cycli: externe verbranding, waarbij warmte door warmtewisselaars of regenerators wordt toegevoegd en verwijderd.

Daarnaast wordt de Carnot-cyclus vaak genoemd als theoretisch referentiepunt voor maximale efficiëntie. Verbrandingscycli vormen het fundament voor ontwerp en optimalisatie van motoren, turbines en centrale systemen, met aandacht voor rendement, belastingsgedrag en emissies.