熱能動力裝置

1、： 能夠?qū)⑷剂先紵尫懦鰜淼臒崃康囊徊糠?，連續(xù)不斷的轉(zhuǎn)換成機械能的整套熱工設(shè)備，稱為熱能動力裝置，簡稱動力裝置。如果直接將燃料的燃燒產(chǎn)物作為工質(zhì),這種動力裝置稱為內(nèi)燃動力裝置(或稱為內(nèi)燃機)。如往復(fù)式內(nèi)燃機,燃?xì)廨啓C和火箭發(fā)動機等。如果只是利用燃燒產(chǎn)物來加熱循環(huán)的工質(zhì)(如蒸汽動力裝置中利用燃?xì)饧訜崴?,則這種動力裝置稱為外燃動力裝置(或稱外燃機)。第十章第十章 氣體動力循環(huán)氣體動力循環(huán)1。熟練掌握往復(fù)式內(nèi)燃機的動力循環(huán)。熟練掌握往復(fù)式內(nèi)燃機的動力循環(huán)2。熟練掌握內(nèi)燃機三種理想循環(huán)的有關(guān)計算、。熟練掌握內(nèi)燃機三種理想循環(huán)的有關(guān)計算、 能量和性能分析以及相關(guān)比較能量和性能分析以及相關(guān)比較3。了解其

2、他氣體動力循環(huán)。了解其他氣體動力循環(huán)基本要求基本要求：第一節(jié)第一節(jié) 分析動力循環(huán)的一般方法分析動力循環(huán)的一般方法 分析動力循環(huán)的一般步驟是：（1）把實際工作過程簡化成可逆理想循環(huán)。（2）確定理想循環(huán)中各典型點（各過程線交點）的狀態(tài)參數(shù)， 可將它們表示為工質(zhì)的初態(tài)參數(shù)和循環(huán)特性參數(shù)的函數(shù)。（3）進行循環(huán)性能分析，確定表征循環(huán)整體性能的各種指標(biāo)。第二節(jié)第二節(jié) 往復(fù)式內(nèi)燃機的動力循環(huán)往復(fù)式內(nèi)燃機的動力循環(huán) 往復(fù)式內(nèi)燃機的進氣、壓縮、燃燒和膨脹、排氣四個工作過程是由活塞在四個行程內(nèi)完成的，稱為“四沖程內(nèi)燃機”，在兩個行程內(nèi)完成的，稱為“二沖程內(nèi)燃機”。一、機械噴射式柴油機工作過程的理想化一、機械噴射式

3、柴油機工作過程的理想化：吸氣過程。由于閥門的阻力，吸入氣缸內(nèi)空氣的壓力略低于大氣壓力。：壓縮過程：燃燒和膨脹過程燃燒可分為定容過程和定壓過程：排氣過程簡化原則為簡化原則為: :（1）不計吸氣和排氣過程，將內(nèi)燃機的工作過程看作是氣缸內(nèi)工質(zhì)進行狀態(tài)變化的封閉循環(huán)。（2）把燃燒過程看作是外界對工質(zhì)的加熱過程，并認(rèn)為23是定容加熱過程，34是定壓加熱過程。（3）略去壓縮過程和膨脹過程中工質(zhì)與氣缸壁之間的熱量交換,近似地認(rèn)為是絕熱過程。（4）用定容放熱過程來代替廢氣排入大氣中的實際放熱過程。機械噴射式柴油機理想循環(huán)的P-v圖和T-s圖 該循環(huán)由于兼有定容和定壓加熱過程，所以稱為“”，也稱“”。21vv2

4、3pp二、內(nèi)燃機的特性參數(shù)及混合加熱理想循環(huán)各典型點的狀態(tài)參數(shù)二、內(nèi)燃機的特性參數(shù)及混合加熱理想循環(huán)各典型點的狀態(tài)參數(shù)（1）壓縮比壓縮比：壓縮前的比體積與壓縮后的比體積之比，它是表征內(nèi)燃機工作體積大小的結(jié)構(gòu)參數(shù)。（2）定容升壓比定容升壓比: : 定容加熱后的壓力與加熱前的壓力之比，它是表示內(nèi)燃機定容燃燒情況的特性參數(shù)。（3）定壓預(yù)脹比定壓預(yù)脹比: : 定壓加熱后的比體積與加熱前的比體積之比，它是表示內(nèi)燃機定壓燃燒情況的特性參數(shù)。34vv1-2為定熵過程：kkkkppTTvvTT12112112112; 混合加熱理想循環(huán)中各典型點上的狀態(tài)參數(shù)，可以表示為初態(tài)參數(shù)及循環(huán)特性參數(shù)的函數(shù)：21vv23

5、pp34vv21vv23pp34vv2-3為定容加熱過程：kkpppTTTppTT12311232323；3 - 4為定壓加熱過程：kkpppTTTvvT21vv23pp34vv4-5為定熵過程，5-1及2-3為定容過程，因此有：kkkkkkkkTTTTvvvvvvvvTT111114511132411415445)()()()()()(kkppp145)()(231TTcqvv)(341TTcqpp三、混合加熱循環(huán)的能量分析和性能分析三、混合加熱循環(huán)的能量分析和性能分析121qqt定容過程23工質(zhì)吸入熱量：定壓過程34工質(zhì)吸入熱量：工質(zhì)在混合循環(huán)中總吸熱量：)()(

6、3423111TTcTTcqqqpvpv)(152TTcqv定容放熱過程5中，工質(zhì)放出的熱量為)()() 1(1)()()(11131412131534231512TTTTkTTTTTTTTcTTcTTcqqpvvt混合加熱循環(huán)的熱效率為：) 1() 1(111) 1() 1(11111111kkTTTkkkkkt循環(huán)凈功和凈熱分別為)1 ()1() 1(11112100kkkkvpqqqw 在循環(huán)特性參數(shù)（、及）一定的條件下，。 (1) 在一定的、條件下，壓縮比愈大,熱效率愈高。 （2）在一定的值條件下,提高定容升壓比和降低定壓預(yù)脹比,混合加熱循環(huán)的熱效率增高。四、定容加熱理想循環(huán)和定壓加熱

7、理想循環(huán)四、定容加熱理想循環(huán)和定壓加熱理想循環(huán)1、定容加熱理想循環(huán)(汽油機的理想循環(huán)) 111kt) 1)(1(11110kkvpw t， =6102. 定壓加熱理想循環(huán)(早期柴油機的理想循環(huán)) 1(1111kkkt)1()1(11110kkkkvpw 熱效率隨著壓縮比的增大,預(yù)脹比的減小和采用高值的氣體而增大。一、平均溫度的概念一、平均溫度的概念第三節(jié)第三節(jié) 內(nèi)燃機三種理想循環(huán)的比較及循環(huán)的平均壓力內(nèi)燃機三種理想循環(huán)的比較及循環(huán)的平均壓力前提條件： 1.循環(huán)初始狀態(tài)點1相同2.對每kg工質(zhì)而言,加入的熱量相同asabcsTdsqaccba面積11T)(11accbassTTdsqacssqT

8、11acssqT222T1T2T121211TTqqt提高提高或降低降低的措施,均能提高循環(huán)的熱效率。二、二、 壓縮比壓縮比相同的比較相同的比較相同壓縮過程終點2112112kkvvTT121qqt 222515515551abqabqabqpv面積面積面積tpttv三、三、 循環(huán)的最高壓力相同時的比較循環(huán)的最高壓力相同時的比較121qqt 222515515551abqabqabqpv面積面積面積tpttv單位氣缸體積在每一循環(huán)中所作的功稱為。2/ mNVmwpst四、四、 內(nèi)燃機循環(huán)平均壓力內(nèi)燃機循環(huán)平均壓力1vVms如吸入氣缸中氣體的比體積為v1，則氣缸工作體積中的氣體質(zhì)量為：理想氣體狀

9、態(tài)方程：111RTvp熱效率定義：tqw11111RTqpVmqptsttttpTqp111,，降低提高第四節(jié)第四節(jié) 其它氣體動力循環(huán)簡介其它氣體動力循環(huán)簡介一、 勃雷頓循環(huán) 由于燃?xì)廨啓C的部件是在高溫下連續(xù)地工作,因此,進入第一排葉片的燃?xì)鉁囟纫艿饺~片材料耐熱強度的限制, 這使得燃?xì)廨啓C熱效率也遠(yuǎn)低于往復(fù)式內(nèi)燃機。根據(jù)燃?xì)廨啓C裝置循環(huán)工作的特性，經(jīng)理想化之后，可以近似的合理的看作由下列四個基本熱力過程所組成的理想循環(huán)，燃?xì)廨啓C裝置的理想循環(huán)稱為,也稱。12定熵壓縮過程（在壓氣機中完成）；23定壓加熱過程（在燃燒室或加熱器中完成）；34定熵膨脹過程（在氣輪機中完成）；41定壓冷卻過程（在大氣

10、中或冷卻器中完成）。二、理想回?zé)嵫h(huán)二、理想回?zé)嵫h(huán)1.1.斯特林循環(huán)斯特林循環(huán)斯特林按正循環(huán)工作時可以作為熱機循環(huán)，對外作出功量；按逆向循環(huán)工作時，可以作為熱泵循環(huán)。循環(huán)由四個過程組成：（1) 定溫壓縮過程。如圖10-13（a）所示 。（2）定容吸熱過程。如圖10-13（b）所示 。（3）定溫膨脹過程。如圖10-13（c）所示。（4）定容放熱過程。如圖10-13（d）所示。 在斯特林循環(huán)中，在定容吸熱過程2-3中工質(zhì)從回?zé)崞髦形盏臒崃空玫扔诙ㄈ莘艧徇^程4-1放給回?zé)崞鞯臒崃?。?jīng)過一個循環(huán)回?zé)崞骰謴?fù)到初始狀態(tài)。 可以證明：在相同的溫度范圍內(nèi)，理想的定容回?zé)嵫h(huán)（斯特林循環(huán)）和卡諾循環(huán)，具有

11、相同的熱效率。 斯特林循環(huán)的突出優(yōu)點是。隨著科技的發(fā)展以及環(huán)境保護日益為人們所重視，斯特林循環(huán)的應(yīng)用前景越來越好。2. 2. 艾利克松循環(huán)艾利克松循環(huán) 它是一種開式的循環(huán)，用定壓回?zé)岽媪怂固亓盅h(huán)中的定容回?zé)帷?艾利克松定壓回?zé)崂硐胙h(huán)abcda（如圖所示），由下列四個過程所組成：ab為定壓吸熱過程（從回?zé)崞髦形鼰幔?；bc為定溫膨脹過程，并從高溫?zé)嵩次鼰?；cd為定壓放熱過程（向回?zé)崞髦蟹艧幔?；da為定溫壓縮過程，并向低溫?zé)嵩捶艧?。同樣可以證明：在相同的溫度范圍內(nèi)，（）和卡諾循環(huán)，具有相同的熱效率。理想回?zé)嵫h(huán)（斯特林循環(huán)和艾利克松循環(huán)）通常稱為。實踐證明，采用回?zé)岽胧┛梢蕴岣哐h(huán)熱效率，也是余熱回收的一種重要節(jié)能途徑。1。氣體動力循環(huán)的基本概念。氣體動力循環(huán)的基本概念1）內(nèi)燃機的特性參數(shù)：）內(nèi)燃機的特性參數(shù)： 壓縮比壓縮比 、定容升壓比、定容升壓比 定壓預(yù)脹比定壓預(yù)脹比2）內(nèi)燃機循環(huán)平均壓力、循環(huán)平均進熱溫度和平均放熱溫度）內(nèi)燃機循環(huán)平均壓力、循環(huán)平均進熱溫度和平均放熱溫度2。三種循環(huán)（混合、定容、定壓加熱）的工作過程、原理及。三種循環(huán)（