工程熱力學(xué)與傳熱學(xué)-§6-2-活塞式內(nèi)燃機(jī)循環(huán)課件

1、6-2 活塞式內(nèi)燃機(jī)循環(huán)6-2 活塞式內(nèi)燃機(jī)循環(huán)2氣體動力循環(huán)分類：按結(jié)構(gòu)活塞式：汽車，摩托，小型輪船航空，大型輪船，移動電站葉輪式：按燃料小型汽車，摩托中、大型汽車，火車，輪船，移動電站汽油機(jī)：柴油機(jī)：煤油機(jī)：航空點(diǎn)燃式、壓燃式按點(diǎn)燃方式：按沖程數(shù)：二沖程、四沖程6-2 活塞式內(nèi)燃機(jī)循環(huán)2氣體動力循環(huán)分類：按結(jié)構(gòu)活塞式：汽車，摩托，小型輪船航空，3單缸汽油機(jī)構(gòu)造示意圖 以四沖程柴油機(jī)為例分析其實際工作循環(huán) 6-2 活塞式內(nèi)燃機(jī)循環(huán)3單缸汽油機(jī)構(gòu)造示意圖 以四沖程柴油機(jī)為例分析其實際工作循環(huán)41. 活塞式內(nèi)燃機(jī)實際循環(huán)與理想循環(huán) 1）進(jìn)氣沖程0-1：活塞從汽缸上死點(diǎn)下行，進(jìn)氣閥開啟，吸入空氣。

2、由于進(jìn)氣閥的節(jié)流作用，氣缸內(nèi)氣體的壓力約低于大氣壓力。 2）壓縮沖程1-2：活塞到達(dá)下死點(diǎn)1時，進(jìn)氣閥關(guān)閉；活塞上行，壓縮空氣。 12為多變壓縮，p2= 35MPa ，t2=600800，2點(diǎn)開始噴進(jìn)柴油，柴油自燃溫度約為205。柴油機(jī)工作的4個沖程：(1) 活塞式內(nèi)燃機(jī)實際循環(huán)6-2 活塞式內(nèi)燃機(jī)循環(huán)41. 活塞式內(nèi)燃機(jī)實際循環(huán)與理想循環(huán) 1）進(jìn)氣沖程0-1：53）動力沖程2-3-4-5 ： 23 柴油迅速燃燒，活塞在上死點(diǎn)移動甚微，近似定容燃燒，壓力迅速升至59 MPa 。34 活塞下行，繼續(xù)噴油、燃燒、近似定壓膨脹， 4點(diǎn)噴油停止，溫度達(dá)17001800 。45 燃?xì)馀蛎涀鞴?，壓力、溫?/p>

3、下降，活塞到5點(diǎn)時，壓力約 0.30.5 MPa，溫度約500 。4）排氣沖程5-0：活塞到下死點(diǎn)5時，排氣閥打開，部分廢氣排出，而活塞移動極微，接近定容降壓過程?；钊_始上行，將氣缸中剩余氣體排出，完成一個實際循環(huán)。6-2 活塞式內(nèi)燃機(jī)循環(huán)53）動力沖程2-3-4-5 ： 23 柴油迅速燃燒，活塞6對實際循環(huán)加以合理的抽象、概括和簡化： 1) 忽略實際過程中進(jìn)、排氣閥的節(jié)流損失；進(jìn)氣過程與排氣過程互相抵消；認(rèn)為廢氣與吸入的新鮮空氣狀態(tài)相同；忽略噴入的油量，假設(shè)一定量的工質(zhì)在氣缸中進(jìn)行封閉循環(huán)。 2)假定工質(zhì)是化學(xué)成分不變、比熱容為常數(shù)的理想氣體空氣。 3) 忽略工質(zhì)、活塞、氣缸壁之間的熱交換

4、及摩擦阻力，認(rèn)為工質(zhì)的膨脹和壓縮過程是可逆絕熱的。 4) 將燃燒過程看成是工質(zhì)從高溫?zé)嵩纯赡嫖鼰徇^程，將排氣過程看成是工質(zhì)向低溫?zé)嵩纯赡娣艧徇^程。 5) 忽略工質(zhì)的動、位能變化。 (2)活塞式內(nèi)燃機(jī)理想循環(huán)6-2 活塞式內(nèi)燃機(jī)循環(huán)6對實際循環(huán)加以合理的抽象、概括和簡化： 1) 忽略實際過程712：可逆絕熱壓縮過程； 23：可逆定容加熱過程；34：可逆定壓加熱過程； 45：可逆絕熱膨脹； 51：可逆定容放熱過程。 活塞式內(nèi)燃機(jī)理想混合加熱循環(huán)（薩巴德循環(huán)）6-2 活塞式內(nèi)燃機(jī)循環(huán)712：可逆絕熱壓縮過程； 23：可逆定容加熱過程；活8壓縮比：升壓比：預(yù)脹比：2. 活塞式內(nèi)燃機(jī)理想循環(huán)分析 為了說

5、明內(nèi)燃機(jī)的工作過程對循環(huán)熱效率的影響，引入下列內(nèi)燃機(jī)的特性參數(shù)： 表示壓縮過程中工質(zhì)體積被壓縮的程度。 表示定容加熱過程工質(zhì)壓力升高的程度。 表示定壓加熱時工質(zhì)體積膨脹的程度。 6-2 活塞式內(nèi)燃機(jī)循環(huán)8壓縮比：升壓比：預(yù)脹比：2. 活塞式內(nèi)燃機(jī)理想循環(huán)分析 9單位質(zhì)量工質(zhì)的吸熱量：單位質(zhì)量工質(zhì)的放熱量：循環(huán)熱效率：（1） 混合加熱循環(huán) 6-2 活塞式內(nèi)燃機(jī)循環(huán)9單位質(zhì)量工質(zhì)的吸熱量：單位質(zhì)量工質(zhì)的放熱量：循環(huán)熱效率：（10各點(diǎn)溫度可由以下過程求得 ：由可逆定容過程23得 ：由可逆定壓過程34得 ：由可逆絕熱過程45得 ：由可逆絕熱過程12得 ：6-2 活塞式內(nèi)燃機(jī)循環(huán)10各點(diǎn)溫度可由以下過程

6、求得 ：由可逆定容過程23得 ：由11將各點(diǎn)溫度代入循環(huán)熱效率表達(dá)式： 由上式可見，混合加熱循環(huán)的熱效率與多種因素有關(guān)，當(dāng)壓縮比 增加、升壓比 增加以及預(yù)脹比 減少時，都會使混合加熱循環(huán)的熱效率提高。 6-2 活塞式內(nèi)燃機(jī)循環(huán)11將各點(diǎn)溫度代入循環(huán)熱效率表達(dá)式： 由上式可見，混合12（2） 定容加熱循環(huán) （奧圖Otto循環(huán)) 汽油機(jī)和煤氣機(jī)的理想循環(huán)循環(huán)熱效率：定壓預(yù)脹比：6-2 活塞式內(nèi)燃機(jī)循環(huán)12（2） 定容加熱循環(huán) （奧圖Otto循環(huán)) 汽油機(jī)和煤氣13（3）定壓加熱循環(huán) （狄塞爾循環(huán)) 早期低速柴油機(jī)的理想循環(huán)，現(xiàn)已被淘汰。循環(huán)熱效率：定容升壓比：6-2 活塞式內(nèi)燃機(jī)循環(huán)13（3）定壓

7、加熱循環(huán) （狄塞爾循環(huán)) 早期低速柴油機(jī)的理想143. 影響內(nèi)燃機(jī)理想循環(huán)熱效率的主要因素（1） 壓縮比 的影響 汽油燃點(diǎn)低，易爆燃，壓縮比受限制。 提高壓縮比是提高內(nèi)燃機(jī)循環(huán)熱效率的主要途徑之一 。柴油機(jī)熱效率一般高于汽油機(jī)，但汽油機(jī)小巧。一般柴油機(jī)：一般汽油機(jī)：6-2 活塞式內(nèi)燃機(jī)循環(huán)143. 影響內(nèi)燃機(jī)理想循環(huán)熱效率的主要因素（1） 壓縮比 15（2）絕熱指數(shù) 的影響 值大小取決于工質(zhì)的種類 和溫度 。潛艇用氦氣：6-2 活塞式內(nèi)燃機(jī)循環(huán)15（2）絕熱指數(shù) 的影響 值大小取決于工質(zhì)的種類 和16（3）升壓比 和預(yù)脹比 的影響 當(dāng)壓縮比 和絕熱指數(shù) 一定時，6-2 活塞式內(nèi)燃機(jī)循環(huán)16（3

8、）升壓比 和預(yù)脹比 的影響 當(dāng)壓縮比 174. 三種活塞式內(nèi)燃機(jī)理想循環(huán)的比較（1）進(jìn)氣狀態(tài)、最高壓力、最高溫度彼此相同三種理想循環(huán)的放熱量相同 三種理想循環(huán)的吸熱量 三種理想循環(huán)的熱效率 用下角標(biāo)V、m、p分別代表定容加熱循環(huán)、混合加熱循環(huán)、定壓加熱循環(huán)。6-2 活塞式內(nèi)燃機(jī)循環(huán)174. 三種活塞式內(nèi)燃機(jī)理想循環(huán)的比較（1）進(jìn)氣狀態(tài)、最高18（2）進(jìn)氣狀態(tài)、最高壓力、吸熱量彼此相同三種理想循環(huán)的放熱量 三種理想循環(huán)的吸熱量相同三種理想循環(huán)的熱效率 6-2 活塞式內(nèi)燃機(jī)循環(huán)18（2）進(jìn)氣狀態(tài)、最高壓力、吸熱量彼此相同三種理想循環(huán)的放19第六章小結(jié)(1) 掌握朗肯循環(huán)的工作過程。(2) 了解朗肯循