热力学第五章第一部分.ppt

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1、第五章第五章 气体动力循环气体动力循环Gas Power Cycle动力循环研究目的和分类动力循环研究目的和分类动力循环：动力循环：工质连续不断地将从高温热源取工质连续不断地将从高温热源取得的得的热量热量的一部分转换成对外的的一部分转换成对外的净功净功按工质按工质气体动力循环气体动力循环：内燃机：内燃机蒸汽动力循环蒸汽动力循环：外燃机：外燃机空气为主的燃气空气为主的燃气按按理想气体理想气体处理处理水蒸气等水蒸气等实际气体实际气体研究目的：研究目的：合理安排循环，提高热效率合理安排循环，提高热效率internal combustion engineexternal combustion engi

2、ne气体动力循环分类气体动力循环分类按结构按结构活塞式活塞式叶轮式叶轮式汽车，摩托，小型轮船汽车，摩托，小型轮船航空，大型轮船，移动电站航空，大型轮船，移动电站piston engineGas turbine cycle气体动力循环分类气体动力循环分类小型汽车，摩托小型汽车，摩托中、大型汽车，火车，中、大型汽车，火车，轮船，移动电站轮船，移动电站汽油机汽油机 petrol(gasoline)engine按燃料按燃料柴油机柴油机diesel engine煤油机煤油机 kerosene oil engine航空航空气体动力循环分类气体动力循环分类点燃式点燃式 spark ignition按点燃方式

3、：按点燃方式：按冲程数：按冲程数：四冲程四冲程 four-stroke压燃式压燃式 compression ignition二冲程二冲程 two-stroke动力循环研究方法动力循环研究方法实际动力循环非常复杂实际动力循环非常复杂不可逆不可逆，多变指数变化多变指数变化，燃烧燃烧等等 工程热力学研究方法，先对实际动工程热力学研究方法，先对实际动力循环进行力循环进行抽象抽象和和理想化理想化，形成各种理，形成各种理想循环进行分析，最后进行想循环进行分析，最后进行修正修正。5-1 5-1 活塞式内燃机动力循环活塞式内燃机动力循环一、四冲程高速柴油机一、四冲程高速柴油机（混合加热循环）（混合加热循环）h

4、igh-speed diesel engin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膨胀膨胀排气排气IntakeCompressionExpansionExhaustExhaust gasAir,FuelIntake valveExhaust valve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=35MPa t2=6008002 喷柴油喷柴油2 开始燃烧开始燃烧23 迅速燃烧，近似迅速燃烧，近似 Vp59MPaAutoiginitio

5、n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

6、绝热热6.不可逆不可逆可逆可逆理想混合加热循环（萨巴德循环）理想混合加热循环（萨巴德循环）1234512345pvTs分析循环分析循环吸热量吸热量，放热量放热量，热效率热效率和和功量功量Dual cycle理想混合加热循环的计算理想混合加热循环的计算12345Ts吸热量吸热量放热量放热量(取绝对值）取绝对值）热效率热效率定义几个指标性参数定义几个指标性参数12345pv压缩比压缩比定容增压比定容增压比预胀比预胀比反映反映气缸气缸容积容积反映反映供油供油规律规律Compression ratioCutoff ratio理想混合加热循环的计算理想混合加热循环的计算12345Ts热效率热效率理想混合

7、加热循环的计算理想混合加热循环的计算12345Ts热效率热效率各因素对混合加热循环的影响各因素对混合加热循环的影响1、当当 、不变不变受气缸材料限制受气缸材料限制 一般柴油机一般柴油机潜艇用氦气，潜艇用氦气，k=1.66各因素对混合加热循环的影响各因素对混合加热循环的影响2、当当 不变不变注意：注意：图示的研究方法图示的研究方法不必记忆不必记忆 的复杂式的复杂式12345pv柴油机与汽油柴油机与汽油机动力循环图示机动力循环图示12345pv1234pv柴油机，压燃式柴油机，压燃式汽油机，点燃式汽油机，点燃式定容加热定容加热循环（奥图循环（奥图OTTO循环循环)12341234pvTs定容加热循

8、环的计算定容加热循环的计算1234Ts吸热量吸热量放热量放热量(取绝对值）取绝对值）热效率热效率定容加热循环的计算定容加热循环的计算1234Ts热效率热效率定容加热循环的计算定容加热循环的计算汽油易爆燃汽油易爆燃一般汽油机一般汽油机一般柴油机效率高于汽油机的效率一般柴油机效率高于汽油机的效率但汽油机小巧但汽油机小巧柴油机与低速柴油柴油机与低速柴油机循环图示机循环图示12345pv1234pv柴油机，压燃式柴油机，压燃式低速柴油机，压燃式低速柴油机，压燃式定压加热循环（狄塞尔定压加热循环（狄塞尔Diesel循环循环)1234pv1234Ts定压加热循环的计算定压加热循环的计算1234Ts吸热量吸热量放热量放热量(取绝对值）取绝对值）热效率热效率定压加热循环的计算定压加热循环的计算热效率热效率当当 不变不变当当 不变不变已被淘汰已被淘汰5-2 5-2 活塞式内燃机循环比较活塞式内燃机循环比较比较的条件比较的条件压缩比压缩比吸热量吸热量反映气缸结构尺寸、工艺材料反映气缸结构尺寸、工艺材料反映作功量（马力）反映作功量（马力）最高压力最高压力反映材料耐压、壁厚、成本反映材料耐压、壁厚、成本最高压力最高压力反映材料耐温反映材料耐温比较的对象：比较的对象：混合加热，定容加热，定压加热混合加热，定容加热，定压加热和和 相同相同Ts平均温度法平均温度法3m4m123v4v3p4p