Siklus Brayton
Model

Mesin tipe Brayton terdiri dari tiga komponen: kompresor, ruang pencampuran, dan ekspander.
Mesin Brayton modern hampir selalu berjenis turbin, meskipun Brayton hanya membuat mesin piston. Pada mesin Brayton asli abad ke-19, udara sekitar ditarik ke kompresor piston, di mana ia dikompresi ; idealnya proses isentropik. Udara terkompresi kemudian melewati ruang pencampuran di mana bahan bakar ditambahkan, proses isobarik. Campuran udara dan bahan bakar bertekanan kemudian dinyalakan dalam silinder ekspansi dan energi dilepaskan, menyebabkan udara panas dan produk pembakaran mengembang melalui piston/silinder, proses isentropik ideal lainnya. Sebagian kerja yang diekstraksi oleh piston/silinder digunakan untuk menggerakkan kompresor melalui pengaturan poros engkol.
Mesin turbin gas juga merupakan mesin Brayton, dengan tiga komponen: kompresor udara, ruang pembakaran, dan turbin gas.
Siklus Brayton ideal:
proses isentropik – udara sekitar ditarik ke dalam kompresor, di mana ia diberi tekanan.
proses isobarik – udara terkompresi kemudian melewati ruang pembakaran, tempat bahan bakar dibakar, memanaskan udara tersebut—proses tekanan konstan, karena ruang terbuka untuk mengalir masuk dan keluar.
proses isentropik – udara yang dipanaskan dan bertekanan kemudian melepaskan energinya, mengembang melalui turbin (atau serangkaian turbin). Sebagian kerja yang diambil oleh turbin digunakan untuk menggerakkan kompresor.
proses isobarik – penolakan panas (di atmosfer).
Siklus Brayton yang sebenarnya:
proses adiabatik – kompresi
proses isobarik – penambahan panas
proses adiabatik – ekspansi
proses isobarik – pembuangan panas
Karena baik kompresi maupun ekspansi tidak dapat benar-benar isentropik, kerugian melalui kompresor dan ekspander merupakan sumber inefisiensi kerja yang tidak dapat dihindari. Secara umum, meningkatkan rasio kompresi adalah cara paling langsung untuk meningkatkan daya keluaran keseluruhan sistem Brayton.
Efisiensi siklus Brayton yang ideal adalah  \eta =1-{\frac {T_{1}}{T_{2}}}=1-\left({\frac {P_{1}}{P_{2}}}\right)^{(\gamma -1)/\gamma }, di mana  \gamma  adalah rasio kapasitas panas. Gambar 1 menunjukkan bagaimana efisiensi siklus berubah seiring dengan peningkatan rasio tekanan. Gambar 2 menunjukkan bagaimana daya keluaran spesifik berubah seiring dengan peningkatan suhu masuk turbin gas untuk dua nilai rasio tekanan yang berbeda.
Figure 1: Efisiensi siklus Brayton
Figure 2: Output daya spesifik siklus Brayton
Suhu gas tertinggi dalam siklus terjadi saat kerja ditransfer ke turbin tekanan tinggi (saluran masuk rotor). Ini lebih rendah dari suhu gas tertinggi di mesin (zona pembakaran). Suhu siklus maksimum dibatasi oleh bahan turbin dan masa pakai turbin yang dibutuhkan. Ini juga membatasi rasio tekanan yang dapat digunakan dalam siklus. Untuk suhu saluran masuk turbin tetap, keluaran kerja bersih per siklus meningkat dengan rasio tekanan (dengan demikian efisiensi termal) dan keluaran kerja bersih. Dengan keluaran kerja yang lebih sedikit per siklus, laju aliran massa yang lebih besar (dengan demikian sistem yang lebih besar) diperlukan untuk mempertahankan keluaran daya yang sama, yang mungkin tidak ekonomis. Dalam sebagian besar desain umum, rasio tekanan turbin gas berkisar antara sekitar 11 hingga 16.