工程熱力學第十二章-中歐學院課件

第十二章

氣體動力循環(huán)動力循環(huán)研究目的和分類動力循環(huán)：工質(zhì)連續(xù)不斷地將從高溫熱源取得的熱量的一部分轉(zhuǎn)換成對外的凈功按工質(zhì)氣體動力循環(huán)：內(nèi)燃機蒸汽動力循環(huán)：外燃機空氣為主的燃氣按理想氣體處理水蒸氣等實際氣體研究目的：合理安排循環(huán)，提高熱效率氣體動力循環(huán)分類按結(jié)構(gòu)活塞式葉輪式汽車，摩托，小型輪船大型輪船，移動電站噴氣式航空氣體動力循環(huán)分類點燃式按點燃方式：按沖程數(shù)：四沖程壓燃式二沖程動力循環(huán)研究方法實際動力循環(huán)非常復雜不可逆，多變指數(shù)變化，燃燒等工程熱力學研究方法，先對實際動力循環(huán)進行抽象和理想化，形成各種理想循環(huán)進行分析，最后進行修正?！?2-1燃氣輪機裝置定壓加熱理想循環(huán)

（勃萊敦循環(huán)BraytonCycle）用途：

航空發(fā)動機尖峰電站移動電站大型輪船勃萊敦循環(huán)示意圖和理想化1234壓氣機燃氣輪機燃燒室1）工質(zhì)：數(shù)量不變，定比熱理想氣體理想化：2）閉口循環(huán)3）可逆過程勃萊敦循環(huán)的計算Ts1234吸熱量：放熱量：熱效率：勃萊敦循環(huán)熱效率的計算Ts1234熱效率：定義：壓比對凈功的影響Ts12343’4’當不變不變但T3受材料耐熱限制對凈功的影響Ts當不變太大太小存在最佳，使最大最佳增壓比（w凈）的求解Ts令最大循環(huán)凈功§12-2燃氣輪機的實際循環(huán)Ts1234壓氣機：不可逆絕熱壓縮燃氣輪機：不可逆絕熱膨脹2’4’定義：壓氣機絕熱效率燃氣輪機相對內(nèi)效率燃氣輪機的實際循環(huán)的凈功Ts12342’4’凈功吸熱量影響燃氣機實際循環(huán)熱效率的因素··一定，·一定，有最佳

·右移§12-3提高燃氣輪機熱效率的其他途徑2若使T4T4在500oC以上134Ts不可能如果T4>T2預熱空氣，回熱一、回熱回熱在Ts

圖上的表示2134Ts4R2R2A理想回熱：實際回熱:定義：回熱度一般取0.6~0.92R4R2A壓氣機間冷的圖示1234燃氣輪機燃燒室間冷器5壓氣機62’壓氣機間冷熱效率的推導當間冷＋回熱示意圖134燃氣輪機燃燒室間冷器5壓氣機62’回熱器4R2R間冷＋回熱在Ts圖上的表示2134Ts2’654R2R結(jié)論：再熱在Ts圖上的表示213Ts3’4’45結(jié)論：再熱＋回熱示意圖1234’壓氣機燃氣輪機燃燒室2回熱器燃燒室14R2R53’再熱＋回熱在Ts圖上的表示213Ts3’4’4結(jié)論：54R2R再熱+間冷+回熱示意圖1234壓氣機燃氣輪機燃燒室2回熱器間冷器燃燒室12R4R結(jié)論：再熱+間冷+回熱在Ts圖上的表示3Ts2142R4R無窮多級的極限情況2134Ts兩個等溫過程兩個等壓過程+回熱概括性卡諾循環(huán)級數(shù)越多，越復雜，造價越高，一般2~3級§12-4活塞式內(nèi)燃機動力循環(huán)一、四沖程高速柴油機（混合加熱循環(huán)）四沖程柴油機工作原理空氣、油廢氣吸氣壓縮膨脹排氣四沖程高速柴油機工作過程1230—1

吸空氣pV一般n=1.34~1.37柴油自燃t=335℃p02’01—2’

多變壓縮p2’=3~5MPat2’=600~800℃2’

噴柴油2

開始燃燒2—3

迅速燃燒，近似Vp↑5~9MPa四沖程高速柴油機工作過程123453—4

邊噴油，邊膨脹pVp01’2’0t4可達1700~1800℃4

停止噴柴油4—5

多變膨脹V近似膨脹pp5=0.3~0.5MPat5500℃5—1’

開閥排氣，降壓1’—0

活塞推排氣,完成循環(huán)四沖程高速柴油機的理想化123451.

工質(zhì)pVp01’2’0工質(zhì)數(shù)量不變定比熱理想氣體P-V圖p-v圖2.

0-1和1’-0抵消開口閉口循環(huán)3.

燃燒外界加熱4.

排氣向外界放熱5.

多變絕熱6.

不可逆可逆理想混合加熱循環(huán)（薩巴德循環(huán)）1234512345pvTs分析循環(huán)吸熱量，放熱量，熱效率和功量理想混合加熱循環(huán)的計算12345Ts吸熱量放熱量(取絕對值）熱效率定義幾個指標性參數(shù)12345pv壓縮比定容升壓比定壓預脹比反映氣缸容積反映供油規(guī)律理想混合加熱循環(huán)的計算12345Ts熱效率理想混合加熱循環(huán)的計算12345Ts熱效率各因素對混合加熱循環(huán)的影響1、當

、不變受氣缸材料限制一般柴油機潛艇用氦氣，k=1.66各因素對混合加熱循環(huán)的影響2、當不變注意：圖示的研究方法不必記憶的復雜式12345pv柴油機與汽油機動力循環(huán)圖示12345pv1234pv柴油機，壓燃式汽油機，點燃式定容加熱循環(huán)（奧托OTTO循環(huán))12341234pvTs定容加熱循環(huán)的計算1234Ts吸熱量放熱量(取絕對值）熱效率定容加熱循環(huán)的計算1234Ts熱效率定容加熱循環(huán)的計算汽油易爆燃一般汽油機一般柴油機效率高于汽油機的效率但汽油機小巧柴油機與低速柴油機循環(huán)圖示12345pv1234pv柴油機，壓燃式低速柴油機，壓燃式定壓加熱循環(huán)（狄塞爾Diesel循環(huán))1234pv1234Ts定壓加熱循環(huán)的計算1234Ts吸熱量放熱量(取絕對值）熱效率定壓加熱循環(huán)的計算熱效率當

不變當

不變已被淘汰活塞式內(nèi)燃機循環(huán)比較比較的條件壓縮比吸熱量反映氣缸結(jié)構(gòu)尺寸、工藝材料反映作功量（馬力）最高壓力反映材料耐壓、壁厚、成本最高壓力反映材料耐溫比較的對象：混合加熱，定容加熱，