工程热力学 第九章气体动力循环.ppt

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1、工程热力学工程热力学 什么是循环？目的？什么是循环？目的？学过什么循环？学过什么循环？实际循环是什么样的？实际循环是什么样的？工程热力学工程热力学工程热力学工程热力学工程热力学工程热力学3 3 理想循环的能量分析计算；理想循环的能量分析计算；4 4定性分析各主要参数对循环热效率的影响；定性分析各主要参数对循环热效率的影响；1 1 设备与流程的特点；设备与流程的特点；2 2 实际循环的理想化；实际循环的理想化；5 5 考虑不可逆因素的修正。考虑不可逆因素的修正。1、基于热力学第一定律、基于热力学第一定律2、基于热力学第一定律和第二定律、基于热力学第一定律和第二定律工程热力学工程热力学实际循环理想

2、化的条件和假设空气标准空气标准 假设工质具有与空气相同的热力性质，视为理假设工质具有与空气相同的热力性质，视为理想气体，比热容取定值；想气体，比热容取定值；1 1将排气过程和燃烧过程用向低温热源的放热过将排气过程和燃烧过程用向低温热源的放热过程和自高温热源的吸热过程取代程和自高温热源的吸热过程取代,是闭合的是闭合的；2 2 不考虑过程的不可逆损失，组成循环的过程不考虑过程的不可逆损失，组成循环的过程是可逆的；是可逆的；3 3工程热力学工程热力学点燃式、压燃式点燃式、压燃式煤气机、汽油机、柴油机煤气机、汽油机、柴油机二冲程二冲程、四冲程四冲程进气、压缩、燃烧、膨进气、压缩、燃烧、膨胀、排气，共用

3、两个冲胀、排气，共用两个冲程完成（一个循环）程完成（一个循环）进气、压缩、燃烧、膨进气、压缩、燃烧、膨胀、排气，共用四个冲胀、排气，共用四个冲程完成（两个循环）程完成（两个循环）进气进气 压缩压缩 膨胀膨胀 排气排气工程热力学工程热力学四冲程柴油机工作原理四冲程柴油机工作原理空气、油空气、油废气废气吸气吸气压缩，压缩，喷油燃烧喷油燃烧膨胀膨胀作功作功排气排气工程热力学工程热力学四冲程高速柴油机工作过程四冲程高速柴油机工作过程12301 吸空气吸空气pV一般一般n=1.341.37柴油自燃柴油自燃t=335p02012 多变压缩多变压缩p2=35MPat2=6008002 喷柴油喷柴油2 开始燃

4、烧开始燃烧23 迅速燃烧，近似迅速燃烧，近似 Vp59MPa工程热力学工程热力学四冲程高速柴油机工作过程四冲程高速柴油机工作过程1234534 边喷油，边膨胀边喷油，边膨胀pVp0120t4可达可达170018004 停止喷柴油停止喷柴油45 多变膨胀多变膨胀V近似近似 膨胀膨胀pp5=0.30.5MPat5 50051 开阀排气，开阀排气，降压降压10 活塞推排气活塞推排气,完成循环完成循环工程热力学工程热力学四冲程高速柴油机的理想化四冲程高速柴油机的理想化123451.工质工质pVp0120工质数量不变工质数量不变定比热理想气体定比热理想气体P-V图图p-v图图2.0-1和和1-0抵消抵消

5、开口开口闭口循环闭口循环3.燃烧燃烧外界加热外界加热4.排气排气向向外界放热外界放热5.多变多变绝绝热热6.不可逆不可逆可逆可逆工程热力学工程热力学萨巴德循环萨巴德循环定容升压定容升压比比=p3/p2压缩比压缩比=v1/v2定压预胀比定压预胀比=v4/v3怎么画状态图怎么画状态图?!混合加热循环。它由定熵压缩过程12、定容加热过程23、定压加热过程34、定熵膨胀过程45、定容放热过程51所组成。12345pVp0120工程热力学工程热力学循环参数算什么循环参数算什么？怎么算？怎么算?!各状态点的状态参数吸热过程的吸热量放热过程的放热量p-v图及T-s图循环热效率工程热力学工程热力学定容升压比定

6、容升压比=p3/p2压缩比压缩比=v1/v2定压预胀比定压预胀比=v4/v3循环热效率：循环净功为：混合加热循环的吸热量：=在定容加热过程23中加入的热量q1v为：=在定压加热过程34中加入的热量q1p为：=循环放热量q2(定容放热过程51)为：=k=cp/cv工程热力学工程热力学对于定熵压缩过程12：在定容加热过程23：在定压加热过程34：对于定熵膨胀过程45：定压预胀比定压预胀比=v4/v3定容升压比定容升压比=p3/p2压缩比压缩比=v1/v2工程热力学工程热力学循环热效率：通过数学方法可以证明：混合加热循环的热效率随压缩比、定容升压比两者的增大而增大，随定压预胀比的减小而增大。定压预胀

7、比定压预胀比1,定容升压比定容升压比1?!有其它特殊循环吗有其它特殊循环吗？工程热力学工程热力学=1为定压加热循环，其热效率:=1为定容加热循环，其热效率:狄塞尔循环狄塞尔循环奥托循环奥托循环工程热力学工程热力学工程热力学工程热力学奥托循环奥托循环1 1、保持最高温度不变，提高压缩比、保持最高温度不变，提高压缩比、保持最高温度不变，提高压缩比、保持最高温度不变，提高压缩比？2 2、保持压缩比、保持压缩比、保持压缩比、保持压缩比，提高，提高，提高，提高q q1 1？工程热力学工程热力学保持最高温度不变，提保持最高温度不变，提高压缩比高压缩比保持压缩比保持压缩比保持压缩比保持压缩比，提高，提高，提

8、高，提高q1q1q1q1平均吸热温度提高，平均放热平均吸热温度提高，平均放热温度降低，循环热效率提高温度降低，循环热效率提高理论热效率不变，输理论热效率不变，输出功率增大出功率增大工程热力学工程热力学t0.70.60.50.4120.30.20.10.0345678910k=1.4k=1.21.351.31.25定容加热理想循环定容加热理想循环工程热力学工程热力学工程热力学工程热力学狄塞尔循环狄塞尔循环工程热力学工程热力学0.70.60.50.41012141618tK1.351.52.12.5工程热力学工程热力学1压缩比压缩比相同，吸热量相相同，吸热量相同，怎么样同，怎么样相同，相同，q1相

9、同相同15ba1面积 15ca1 tmtm tptp工程热力学工程热力学最高压力、最高温度点重合在点4面积12451面积123451 tmtm tvtv如果各循环的最高压力相如果各循环的最高压力相同、吸热量同、吸热量q1相同。相同。怎么办？怎么办？工程热力学工程热力学嘿嘿嘿嘿还有其它的还有其它的循环吗？循环吗？实际循环是否都是由多实际循环是否都是由多于四个热力过程组成的于四个热力过程组成的？工程热力学工程热力学航空燃气涡轮发动机航空燃气涡轮发动机仍属于热机的一种，因此从仍属于热机的一种，因此从产生输出能量的原理上讲，产生输出能量的原理上讲，燃气涡轮发动机燃气涡轮发动机和活塞式和活塞式发动机是相

10、同的，都需要有进气、加压、燃烧和排气发动机是相同的，都需要有进气、加压、燃烧和排气这四个阶段。这四个阶段。工程热力学工程热力学工程热力学工程热力学大家来试试如何设定假设条件，分析理想循环。工程热力学工程热力学布雷顿循环布雷顿循环-定压加热理想循环定压加热理想循环循环增压比：循环最高压力与最低压力之比，循环增压比：循环最高压力与最低压力之比，=p2/p1循环增温比：循环最高温度与最低温度之比，循环增温比：循环最高温度与最低温度之比，=T3/T1工程热力学工程热力学f fe en nm m循环热效率：循环放热量q2：压气机耗功量：=怎么算怎么算?!燃气轮机输出的功量：=循环净功：循环吸热量q1：=

11、面积面积f21ef=面积面积f34ef=面积面积12341=面积面积23nm2=面积面积14nm1=工程热力学工程热力学从上式可见，燃气轮机装置定压加热理想循环的热效率从上式可见，燃气轮机装置定压加热理想循环的热效率完全确定于循环增压比，并随完全确定于循环增压比，并随的增大而提高。的增大而提高。热效率最高时是否循环净功最大？0wnet564工程热力学工程热力学循环增温比：循环最高温度与最低温度循环增温比：循环最高温度与最低温度之比，之比，=T3/T1工程热力学工程热力学燃气轮机的工作原理以及理想循环的假设条件布雷顿循环的各个过程特点、换热量、功量，整个循环的循环净功的表达式，在T-S，P-V图

12、上如何表示循环增压比，循环增温比的定义布雷顿循环的效率、最佳增压比的概念工程热力学工程热力学动力循环的一般规律动力循环的一般规律:任何动力循环都是以消耗任何动力循环都是以消耗热能热能为为代价代价 以以作功作功为为目的目的升压升压是前提是前提加热加热是手段是手段作功作功是目的是目的放热放热是必须是必须顺序不可变顺序不可变步骤不可缺步骤不可缺工程热力学工程热力学燃气轮机装置的定压加热理想循环中，工质视为空气，进入压燃气轮机装置的定压加热理想循环中，工质视为空气，进入压气机的温度为气机的温度为1717、压力为、压力为0.10.1MPaMPa，循环增压比循环增压比=6.2=6.2，燃气燃气轮机进口温度为轮机进口温度为870870K K。试分析此循环。试分析此循环。解：（1）循环各特性点的基本状态参数为：点1：p1=0.1Mpa t1=17 T1=290K点2：p2=p1=0.62Mpa点3：p3=p2=0.62Mpa T3=870K点4：p4=p1=0.1Mpa工程热力学工程热力学 (3)循环吸热量q1及放热量q2：(4)T-S图和p-v图：(5)循环热效率：(2)压气机耗功量Wc以及燃气轮机作功量WT：循环净功w工程热力学工程热力学燃气轮机装置定压加热实际循环工程热力学工程热力学作业作业9-59-59-109-109-159-15他们会复习吗？他们会复习吗？我想会吧。我想会吧。