工程熱力學(xué)-第五章氣體動(dòng)力循環(huán)課件

第五章

氣體動(dòng)力循環(huán)GasPowerCycle動(dòng)力循環(huán)研究目的和分類動(dòng)力循環(huán)：工質(zhì)連續(xù)不斷地將從高溫?zé)嵩慈〉玫臒崃康囊徊糠洲D(zhuǎn)換成對(duì)外的凈功按工質(zhì)氣體動(dòng)力循環(huán)：內(nèi)燃機(jī)蒸汽動(dòng)力循環(huán)：外燃機(jī)空氣為主的燃?xì)獍蠢硐霘怏w處理水蒸氣等實(shí)際氣體研究目的：合理安排循環(huán)，提高熱效率氣體動(dòng)力循環(huán)分類按結(jié)構(gòu)活塞式葉輪式汽車，摩托，小型輪船航空，大型輪船，移動(dòng)電站聯(lián)合循環(huán)的頂循環(huán)pistonengineGasturbinecycle氣體動(dòng)力循環(huán)分類點(diǎn)燃式

sparkignition按點(diǎn)燃方式：按沖程數(shù)：四沖程

four-stroke壓燃式

compressionignition二沖程

two-stroke動(dòng)力循環(huán)研究方法實(shí)際動(dòng)力循環(huán)非常復(fù)雜不可逆，多變指數(shù)變化，燃燒等

工程熱力學(xué)研究方法，先對(duì)實(shí)際動(dòng)力循環(huán)進(jìn)行抽象和理想化，形成各種理想循環(huán)進(jìn)行分析，最后進(jìn)行修正?；钊絻?nèi)燃機(jī)動(dòng)力循環(huán)一、四沖程高速柴油機(jī)（混合加熱循環(huán)）空氣廢氣吸氣壓縮膨脹排氣IntakeCompressionExpansionExhaustIntakevalveExhaustvalve油四沖程高速柴油機(jī)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↑5~9MPaAutoiginition四沖程高速柴油機(jī)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)的計(jì)算12345Ts吸熱量放熱量熱效率理想混合加熱循環(huán)的計(jì)算12345Ts熱效率理想混合加熱循環(huán)的計(jì)算12345Ts熱效率各因素對(duì)混合加熱循環(huán)的影響1、當(dāng)

、不變受氣缸材料限制一般柴油機(jī)潛艇用氦氣，k=1.66各因素對(duì)混合加熱循環(huán)的影響2、當(dāng)不變注意：圖示的研究方法不必記憶的復(fù)雜式12345pv柴油機(jī)與汽油機(jī)動(dòng)力循環(huán)圖示12345pv1234pv柴油機(jī)，壓燃式汽油機(jī)，點(diǎn)燃式定容加熱循環(huán)的計(jì)算1234Ts吸熱量放熱量熱效率定容加熱循環(huán)的計(jì)算1234Ts熱效率柴油機(jī)與低速柴油機(jī)循環(huán)圖示12345pv1234pv柴油機(jī)，壓燃式低速柴油機(jī)，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(jì)算熱效率當(dāng)

不變當(dāng)

不變活塞式內(nèi)燃機(jī)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(duì)象：混合加熱，定容加熱，定壓加熱和相同Ts平均溫度法3m4m123v4v3p4p和相同3p4mTs2p3m12v4v3v4p2m斯特林（Stirling)循環(huán)冷氣室熱氣室加熱器冷卻器AB回?zé)崞?-2T

壓縮2-3V

吸熱3-4T

膨脹4-1V

放熱斯特林循環(huán)圖示12341234pvTs概括性卡諾循環(huán)核潛艇，制冷勃雷登循環(huán)（BraytonCycle）用途：

航空發(fā)動(dòng)機(jī)尖峰電站移動(dòng)電站大型輪船聯(lián)合循環(huán)的頂循環(huán)勃雷登循環(huán)示意圖和理想化1234壓氣機(jī)燃?xì)廨啓C(jī)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CombustionchamberCompressorTurbinepvTs12341234T-sandP-vdiagramsfortheidealBraytonCycle勃雷登循環(huán)的計(jì)算Ts1234吸熱量：放熱量：熱效率：勃雷登循環(huán)熱效率的計(jì)算Ts1234熱效率：熱效率表達(dá)式似乎與卡諾循環(huán)一樣勃雷登循環(huán)熱效率的計(jì)算Ts1234熱效率：定義：壓比Pressureratio勃雷登循環(huán)凈功的計(jì)算Ts1234定義：循環(huán)增溫比對(duì)凈功的影響Ts12343’4’當(dāng)不變不變但T3受材料耐熱限制對(duì)凈功的影響Ts當(dāng)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)凈功燃?xì)廨啓C(jī)的實(shí)際循環(huán)Ts1234壓氣機(jī)：

不可逆絕熱壓縮燃?xì)廨啓C(jī)：不可逆絕熱膨脹2’4’定義：壓氣機(jī)絕熱效率燃?xì)廨啓C(jī)相對(duì)內(nèi)效率燃?xì)廨啓C(jī)的實(shí)際循環(huán)的凈功Ts12342’4’凈功吸熱量燃?xì)廨啓C(jī)的實(shí)際循環(huán)的熱效率Ts12342’4’熱效率影響燃?xì)鈾C(jī)實(shí)際循環(huán)熱效率的因素··一定，·一定，有最佳

·右移和的關(guān)系>地面上，尺寸次要，省燃料，取空中，尺寸重要，取提高受材料耐熱限制取最佳有無其它途徑？提高勃雷登循環(huán)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(yù)熱空氣，回?zé)嵋?、回?zé)酭egeneration勃雷登循環(huán)回?zé)崾疽鈭D1234壓氣機(jī)燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室回?zé)崞?R2ARegenerator回?zé)嵩赥s

圖上的表示2134Ts4R2R2A理想回?zé)幔簩?shí)際回?zé)?定義：回?zé)岫纫话闳?.6~0.92R4R2AEffectiveness壓氣機(jī)間冷intercooling的圖示1234燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室間冷器5壓氣機(jī)62’Intercooler壓氣機(jī)間冷在Ts圖上的表示2134Ts2’65AB12341和62’256聯(lián)合工作？結(jié)論：壓氣機(jī)間冷熱效率的推導(dǎo)當(dāng)間冷＋回?zé)崾疽鈭D134燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室間冷器5壓氣機(jī)62’回?zé)崞?R2RIntercoolerRegenerator間冷＋回?zé)嵩赥s圖上的表示2134Ts2’654R2R結(jié)論：再熱reheating示意圖1234’壓氣機(jī)燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室1燃燒室23’5Reheater再熱在Ts圖上的表示213Ts3’4’45結(jié)論：再熱＋回?zé)崾疽鈭D1234’壓氣機(jī)燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室2回?zé)崞魅紵?4R2R53’Reheat-regenerativecycle再熱＋回?zé)嵩赥s圖上的表示213Ts3’4’4結(jié)論：54R2R再熱+間冷+回?zé)崾疽鈭D1234壓氣機(jī)燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室2回?zé)崞鏖g冷器燃燒室12R4R結(jié)論：再熱+間冷+回?zé)嵩赥s圖上的表示3Ts2142R4R無窮多級(jí)的極限情況2134Ts兩個(gè)等溫過程兩個(gè)等壓過程+回?zé)岣爬ㄐ钥ㄖZ循環(huán)級(jí)數(shù)越多，越復(fù)雜，造價(jià)越高，一般2~3級(jí)Ericssoncycle第五章小結(jié)Summary燃?xì)廨啓C(jī)循環(huán)：理想循環(huán)和實(shí)際循環(huán)的計(jì)算和比較活塞式內(nèi)燃機(jī)循環(huán)：(特點(diǎn)、計(jì)算、比較)提高熱效率的手段：回?zé)衢g冷+回?zé)嵩贌?回?zé)釀?dòng)力循環(huán)問題討論(1)1、為了提高效率，燃?xì)廨啓C(jī)的廢氣能否再繼續(xù)膨脹作功，能否廢氣不放熱再壓縮再膨脹作功不能使可逆時(shí)，不可逆時(shí)，p0pv1234動(dòng)力循環(huán)問題討論