奧拓循環(huán)的實(shí)際過(guò)程

1、例題例題7-5 內(nèi)燃機(jī)的循環(huán)之一內(nèi)燃機(jī)的循環(huán)之一- -奧托循環(huán)奧托循環(huán). .內(nèi)燃機(jī)利用液內(nèi)燃機(jī)利用液體或氣體燃料體或氣體燃料, ,直接在氣缸中燃燒直接在氣缸中燃燒, ,產(chǎn)生巨大的壓強(qiáng)而產(chǎn)生巨大的壓強(qiáng)而作功作功. .內(nèi)燃機(jī)的種類很多內(nèi)燃機(jī)的種類很多, ,我們只舉活塞經(jīng)過(guò)四個(gè)過(guò)程我們只舉活塞經(jīng)過(guò)四個(gè)過(guò)程完成一個(gè)循環(huán)完成一個(gè)循環(huán)( (如圖如圖) )的四動(dòng)程汽油內(nèi)燃機(jī)的四動(dòng)程汽油內(nèi)燃機(jī)( (奧托循環(huán)奧托循環(huán)) )為例為例. .說(shuō)明整個(gè)循環(huán)中各個(gè)分過(guò)程的特征說(shuō)明整個(gè)循環(huán)中各個(gè)分過(guò)程的特征, ,并計(jì)算這一并計(jì)算這一循環(huán)的效率循環(huán)的效率. .(1)(1)吸入燃料過(guò)程吸入燃料過(guò)程 氣缸氣缸開(kāi)始吸入汽油蒸汽及助

2、燃開(kāi)始吸入汽油蒸汽及助燃空氣，此時(shí)壓強(qiáng)約等于空氣，此時(shí)壓強(qiáng)約等于1.01.0 10105 5Pa ，這是個(gè)等壓，這是個(gè)等壓過(guò)程（圖中過(guò)程過(guò)程（圖中過(guò)程ab）。）。pVV2V1Oabedcp0解：解：奧托循環(huán)的四個(gè)分奧托循環(huán)的四個(gè)分過(guò)程如下：過(guò)程如下：卡諾循環(huán)卡諾循環(huán)(2)(2)壓縮過(guò)程壓縮過(guò)程 活塞自右向左移動(dòng)，將已吸入氣活塞自右向左移動(dòng)，將已吸入氣缸內(nèi)的混合氣體加以壓縮，使之體積減小，溫度升缸內(nèi)的混合氣體加以壓縮，使之體積減小，溫度升高，壓強(qiáng)增大。由于壓縮較快，氣缸散熱較慢，可高，壓強(qiáng)增大。由于壓縮較快，氣缸散熱較慢，可看作一絕熱過(guò)程（圖中過(guò)程看作一絕熱過(guò)程（圖中過(guò)程bc）(3)(3)爆炸、

3、作功過(guò)程爆炸、作功過(guò)程 在上述高溫壓縮氣體中，在上述高溫壓縮氣體中，用電火花或其他方式引起燃燒爆炸，氣體壓強(qiáng)隨之用電火花或其他方式引起燃燒爆炸，氣體壓強(qiáng)隨之驟增，由于爆炸時(shí)間短促，活塞在這一瞬間移動(dòng)的驟增，由于爆炸時(shí)間短促，活塞在這一瞬間移動(dòng)的距離極小，這近似是個(gè)等體過(guò)程（圖中過(guò)程距離極小，這近似是個(gè)等體過(guò)程（圖中過(guò)程cd）。）。這一巨大的壓強(qiáng)把活塞向右推動(dòng)而作功，同時(shí)壓強(qiáng)這一巨大的壓強(qiáng)把活塞向右推動(dòng)而作功，同時(shí)壓強(qiáng)也隨著氣體的膨脹而降低，爆炸后的作功過(guò)程可看也隨著氣體的膨脹而降低，爆炸后的作功過(guò)程可看成一絕熱過(guò)程（圖中過(guò)程成一絕熱過(guò)程（圖中過(guò)程de）。）。卡諾循環(huán)卡諾循環(huán)(4)(4)排氣過(guò)程

4、排氣過(guò)程 開(kāi)放排氣口，使氣體壓強(qiáng)突然降為大開(kāi)放排氣口，使氣體壓強(qiáng)突然降為大氣壓，這過(guò)程近似于一個(gè)等體過(guò)程（圖中過(guò)程氣壓，這過(guò)程近似于一個(gè)等體過(guò)程（圖中過(guò)程eb），），然后再由飛輪的慣性帶動(dòng)活塞，使之從右向左移動(dòng)，然后再由飛輪的慣性帶動(dòng)活塞，使之從右向左移動(dòng)，排出廢氣，這是個(gè)等壓過(guò)程（圖中過(guò)程排出廢氣，這是個(gè)等壓過(guò)程（圖中過(guò)程ba）。）。 嚴(yán)格地說(shuō)，上述內(nèi)燃機(jī)進(jìn)行的過(guò)程不能看作是嚴(yán)格地說(shuō)，上述內(nèi)燃機(jī)進(jìn)行的過(guò)程不能看作是個(gè)循環(huán)過(guò)程。因?yàn)檫^(guò)程進(jìn)行中，最初的工作物為燃個(gè)循環(huán)過(guò)程。因?yàn)檫^(guò)程進(jìn)行中，最初的工作物為燃料及空氣。后經(jīng)燃燒，工作物變?yōu)槎趸迹霞翱諝?。后?jīng)燃燒，工作物變?yōu)槎趸?，水汽等廢

5、氣，從氣缸向外排出不再回復(fù)到初始狀態(tài)。但等廢氣，從氣缸向外排出不再回復(fù)到初始狀態(tài)。但因內(nèi)燃機(jī)作功主要是在因內(nèi)燃機(jī)作功主要是在p-V圖上圖上bcdeb這一封閉曲線這一封閉曲線所代表的過(guò)程中，為了分析與計(jì)算的方便，我們可所代表的過(guò)程中，為了分析與計(jì)算的方便，我們可換用空氣作為工作物，經(jīng)歷換用空氣作為工作物，經(jīng)歷bcedb這個(gè)循環(huán)，而把它這個(gè)循環(huán)，而把它叫做空氣奧托循環(huán)。叫做空氣奧托循環(huán)?？ㄖZ循環(huán)卡諾循環(huán) 氣體主要在循環(huán)的等體過(guò)程氣體主要在循環(huán)的等體過(guò)程cd中吸熱（相當(dāng)于中吸熱（相當(dāng)于在爆炸中產(chǎn)生的熱），而在等體過(guò)程在爆炸中產(chǎn)生的熱），而在等體過(guò)程eb中放熱（相中放熱（相當(dāng)于隨廢氣而排出的熱），設(shè)氣

6、體的質(zhì)量為當(dāng)于隨廢氣而排出的熱），設(shè)氣體的質(zhì)量為M，摩，摩爾質(zhì)量為爾質(zhì)量為Mmol，摩爾定體熱容為，摩爾定體熱容為Cv，則在等體過(guò)程，則在等體過(guò)程cd中，氣體吸取的熱量中，氣體吸取的熱量Q1為：為：cdvmolTTCMMQ1 而在等體過(guò)程而在等體過(guò)程ebeb中放出的熱量應(yīng)為中放出的熱量應(yīng)為 bevmolTTCMMQ 2卡諾循環(huán)卡諾循環(huán) bevmolTTCMMQ 2deTVTV110 cbTVTV110 把氣體看作理想氣體，從絕熱過(guò)程把氣體看作理想氣體，從絕熱過(guò)程dede及及bcbc可得如可得如下關(guān)系下關(guān)系所以這個(gè)循環(huán)的效率應(yīng)為所以這個(gè)循環(huán)的效率應(yīng)為兩式相減得兩式相減得 cdbeTTVTTV 1

7、10 亦即亦即10VVTTTTcdbe卡諾循環(huán)卡諾循環(huán)1111110 rVV%557114 .0 實(shí)際上汽油機(jī)的效率只有實(shí)際上汽油機(jī)的效率只有2525左右。左右。 式中式中r= V/V0 叫做壓縮比。計(jì)算表明，壓縮比叫做壓縮比。計(jì)算表明，壓縮比愈大，效率愈高。汽油內(nèi)燃機(jī)的壓縮比不能大于愈大，效率愈高。汽油內(nèi)燃機(jī)的壓縮比不能大于7 7，否則汽油蒸汽與空氣的混合氣體在尚未壓縮至否則汽油蒸汽與空氣的混合氣體在尚未壓縮至c點(diǎn)時(shí)點(diǎn)時(shí)溫度已高到足以引起混合氣體燃燒了。設(shè)溫度已高到足以引起混合氣體燃燒了。設(shè)r=7, =7, =1.4=1.4，則，則 卡諾循環(huán)卡諾循環(huán)1111110 rVV%557114 .0 實(shí)際上汽油機(jī)的效率只有實(shí)際上汽油機(jī)的效率只有2525左右。左右。 式中式中r=V/V0 叫做壓縮比。計(jì)算表明，壓縮比叫做壓縮比。計(jì)算表明，壓縮比愈大，效率愈高。汽油內(nèi)燃機(jī)的壓縮比不能大于愈大，效率愈高。汽油內(nèi)燃機(jī)的壓縮比不能大