Cicle de Humphrey

El cicle de Humphrey és el cicle termodinàmic que té lloc en motors de detonació com ara els motors de detonació rotatius, els motors de detonació per polsos i els sistemes de detonació per compressió de polsos. Es pot considerar una modificació del cicle de Brayton en què el procés d'addició de calor a pressió constant del cicle de Brayton es substitueix per un procés d'addició de calor a volum constant (procés isocor).^[1] És una forma de combustió amb guany de pressió.^[2]

Per tant, el cicle ideal de Humphrey consta de 4 processos:^[3]

Compressió adiabàtica (isentròpica) reversible del gas entrant. Durant aquest pas, el gas entrant es comprimeix, generalment mitjançant turbomàquines. La pressió d'estancament i la temperatura augmenten a causa del treball realitzat sobre el gas pel compressor. L'entropia no canvia. La pressió estàtica i la densitat del gas augmenten.
Addició de calor a volum constant. En aquest pas, s'afegeix calor mentre el gas es manté a un volum constant. En la majoria dels casos, els motors de cicle Humphrey es consideren cicles oberts (és a dir, que l'aire flueix contínuament), cosa que dificulta tenir un "volum constant" durant l'addició de calor. Per tant, en lloc que el front de la flama es mogui subsònicament (deflagració, que és el que té lloc en els motors de cicle Brayton (addició de calor a pressió constant)), el mode de combustió és detonatiu (és a dir, que la flama viatja més ràpid que la velocitat local del so). En ser detonatiu, l'addició de calor només es produeix per a un petit volum de sector de premescla (en un anell de combustió) a un volum constant, mentre que les seccions restants omplen la cambra amb premescla fresca entrant. Aquest mètode permet un flux continu al sistema i, alhora, aconsegueix el requisit de volum pseudoconstant per al procés d'addició de calor.
Expansió adiabàtica (isentròpica) reversible del gas. Durant aquest pas, el gas entrant s'expandeix, generalment mitjançant turbomàquines. La pressió i la temperatura d'estancament disminueixen a causa del treball extret del gas per la turbina. L'entropia no canvia. La pressió estàtica i la densitat del gas disminueixen.
Rebuig de calor a pressió constant. En aquest pas, la calor s'elimina del fluid de treball mentre el fluid roman a pressió constant. En els motors de cicle obert, aquest procés normalment representa l'expulsió del gas del motor, on s'iguala ràpidament a la pressió ambient i perd lentament calor a l'atmosfera, que es considera un reservori infinitament gran per a l'emmagatzematge de calor, amb pressió i temperatura constants.^[4]

Referències

↑ Heiser, W. H. and Pratt D. T. "Thermodynamic Cycle Analysis of Pulse Detonation Engines," Journal of Propulsion and Power, Vol. 18, No. 1, January-February 2002
↑ «Humphrey Cycle (a Variation of the Brayton Cycle)» (en anglès americà). [Consulta: 14 febrer 2026].
↑ «Comprehensive Thermodynamic Analysis of the Humphrey Cycle for Gas Turbines with Pressure Gain Combustion» (en anglès). [Consulta: 14 febrer 2026].
↑ «[https://arc.uta.edu/publications/td_files/Bellini_uta_2502D_11001.pdf IDEAL CYCLE ANALYSIS OF A REGENERATIVE PULSE DETONATION ENGINE FOR POWER PRODUCTION]» (en anglès). [Consulta: 14 febrer 2026].

[Heiser-1] Heiser, W. H. and Pratt D. T. "Thermodynamic Cycle Analysis of Pulse Detonation Engines," Journal of Propulsion and Power, Vol. 18, No. 1, January-February 2002

[2] «Humphrey Cycle (a Variation of the Brayton Cycle)» (en anglès americà). [Consulta: 14 febrer 2026].

[3] «Comprehensive Thermodynamic Analysis of the Humphrey Cycle for Gas Turbines with Pressure Gain Combustion» (en anglès). [Consulta: 14 febrer 2026].

[4] «[https://arc.uta.edu/publications/td_files/Bellini_uta_2502D_11001.pdf IDEAL CYCLE ANALYSIS OF A REGENERATIVE PULSE DETONATION ENGINE FOR POWER PRODUCTION]» (en anglès). [Consulta: 14 febrer 2026].

[1]

[2]

[3]

[4]