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1、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：工质连续不断地将从高温热源取得的热量的一部分转换成对外的净功按工质气体动力循环：内燃机蒸汽动力循环：外燃机空气为主的燃气按理想气体处理水蒸气等实际气体研究目的：合理安排循环，提高热效率第1页/共31页气体动力循环分类气体动力循环分类按结构活塞式叶轮式小型汽车，摩托中、大型汽车，火车，轮船移动电站汽油机点燃式，压燃式汽车，摩托，小型轮船按燃料航空，大型轮船，移动电站柴油机煤油机航空按点燃方式：第2页/共31页活塞式汽车发动活塞式汽车发动机构造机构造火火花花塞塞 2-气气缸缸盖盖 3-出出水水口口 4-气气缸缸 5-活活塞塞 6-水水套套 7-
2、水水泵泵 8-活活塞塞销销 9-进进水水口口 10-连杆连杆 11-飞轮飞轮 12-曲曲轴轴 13-机机油油管管 14-曲曲轴轴箱箱 15-机机油油泵泵 16-曲曲轴轴正正时时齿齿轮轮 17-凸凸轮轮正正时时齿齿轮轮 18-凸凸轮轮轴轴 19-排排气管气管20-进进气气管管 21-进进气气门门 22排气门排气门 23-化油器化油器第3页/共31页 开式循环开式循环(open cycle)；燃烧、传热、排气、膨胀、压缩均为燃烧、传热、排气、膨胀、压缩均为不可逆不可逆；各环节中工质各环节中工质质量、成分稍有变化质量、成分稍有变化。1活塞式内燃机循环特点活塞式内燃机循环特点61 活塞式内燃机的混合加
3、热循环活塞式内燃机的混合加热循环第4页/共31页2、活塞式内燃机循环的简化、活塞式内燃机循环的简化第5页/共31页01 吸气吸气12 压缩压缩23 喷油、燃烧喷油、燃烧34 燃烧燃烧45 膨胀作功膨胀作功50 排气排气简化简化：引用空气标准假设：引用空气标准假设燃烧燃烧2-3等容吸热等容吸热+3-4定压吸热定压吸热排气排气5-1等容放热等容放热压缩、膨胀压缩、膨胀1-2及及4-5等熵过程等熵过程吸、排气线吸、排气线重合、忽略重合、忽略燃油质量燃油质量忽略忽略燃气成分改变燃气成分改变忽略忽略3 活塞式内燃机的理想循环活塞式内燃机的理想循环第6页/共31页1.p-v图及图及T-s图图12 等熵压缩
4、；等熵压缩；23 等容吸热；等容吸热；34 定压吸热；定压吸热；45 等熵膨胀；等熵膨胀；51 定容放热定容放热特性参数特性参数：压缩比压缩比(compression ratio)定容增压比定容增压比(pressure ratio)定压预胀比定压预胀比(cutoff ratio)第7页/共31页2.循环热效率循环热效率第8页/共31页利用利用表示表示第9页/共31页两式相除，考虑到两式相除，考虑到把把T2、T3、T4和和T5代入代入求求第10页/共31页讨论讨论：归纳：归纳：a.吸热前压缩气体，提高平均吸热温度是提高热效率的重吸热前压缩气体，提高平均吸热温度是提高热效率的重要措施，是卡诺循环，
5、第二定律对实际循环的指导。要措施，是卡诺循环，第二定律对实际循环的指导。b.利用利用T-s图分析循环较方便。图分析循环较方便。c.同时考虑同时考虑q1和和q2或或T1m和和T2m平均。平均。第11页/共31页一、定容加热理想循环一、定容加热理想循环(Otto cycle)62 活塞式内燃机的定容加热循环和定压加热循环活塞式内燃机的定容加热循环和定压加热循环第12页/共31页第13页/共31页讨论：讨论：c)重负荷（重负荷（q1 ）时内部热效）时内部热效率下降，率下降，因温度上升使因温度上升使，造，造成热效率下降成热效率下降第14页/共31页二、定压加热理想循环二、定压加热理想循环(Diesel
6、 cycle)第15页/共31页讨论：讨论：第16页/共31页63 活塞式内燃机各种循环的比较活塞式内燃机各种循环的比较一、进气状态、压缩比相同，吸热量相同时的比较一、进气状态、压缩比相同，吸热量相同时的比较 或或第17页/共31页二、进气状态、循环二、进气状态、循环pmax、Tmax相同时的比较相同时的比较 或或第18页/共31页6-5 燃气轮机装置循环燃气轮机装置循环一、燃气轮机装置简介一、燃气轮机装置简介(轴流式燃气轮机轴流式燃气轮机 )小型燃气轮机小型燃气轮机第19页/共31页构成构成 压气机压气机 燃烧室燃烧室 燃气轮机燃气轮机特点特点 1.开式循环，工质流动；开式循环，工质流动；2
7、.运转平稳，连续输出功；运转平稳，连续输出功；3.启动快，达满负荷快；启动快，达满负荷快；4.压气机消耗了燃气轮机产生的部分压气机消耗了燃气轮机产生的部分功率。功率。用途用途飞机、舰船的动力载荷机组，电站峰荷机组飞机、舰船的动力载荷机组，电站峰荷机组(等。等。第20页/共31页二、定压加热理想循环二、定压加热理想循环1-2 等熵压缩（压气机内）等熵压缩（压气机内）2-3 定压吸热（燃烧室内）定压吸热（燃烧室内）3-4 等熵膨胀（燃气轮机内）等熵膨胀（燃气轮机内）4-1 定压放热（排气，假想换热器）定压放热（排气，假想换热器）循环增压比循环增压比 循环增温比循环增温比第21页/共31页三、定压加
8、热理想循环分析三、定压加热理想循环分析1.热效率热效率t注意注意：式中式中T1、T2并非指高温并非指高温 热源，低温热源。热源，低温热源。第22页/共31页四四 提高燃气轮机装置热效率的热力学措施提高燃气轮机装置热效率的热力学措施(一）回热（一）回热（regeneration）讨论讨论第23页/共31页分级压缩，中间冷却分级压缩，中间冷却 （multistage compression，intervening cooling）（二）（二）分级压缩，中间冷却分级压缩，中间冷却回热基础上回热基础上压气机耗功很大压气机耗功很大分级压缩可降低压气机耗功分级压缩可降低压气机耗功循环循环12341：循环循
9、环1567341：循环循环12341循环循环67256循环循环67256：采用分级压缩，中间冷却后采用分级压缩，中间冷却后t？+第24页/共31页回热基础上分级压缩中间冷却回热基础上分级压缩中间冷却第25页/共31页（三）、回热基础上分级膨胀，中间加热（三）、回热基础上分级膨胀，中间加热循环循环12389101=循环循环127101-循环循环37983若无回热若无回热若回热若回热 循环循环12389101与循环与循环12341 比较比较T1m上升，上升，T2m下降下降第26页/共31页（四）（四）回热基础回热基础上上 分级压缩，中间冷却；分级膨胀，中间加热分级压缩，中间冷却；分级膨胀，中间加热
10、第27页/共31页 当分级压缩中间冷却；分级膨胀中间再热，级数趋向无穷当分级压缩中间冷却；分级膨胀中间再热，级数趋向无穷多时，定压加热理想循环趋于概括性卡诺循环。多时，定压加热理想循环趋于概括性卡诺循环。第28页/共31页66 喷气发动机简介喷气发动机简介 定压燃烧喷气式发动机定压燃烧喷气式发动机(jet engine)的理论循环及实际循环与的理论循环及实际循环与燃气轮机装置定压加热循环相同。燃气轮机装置定压加热循环相同。第29页/共31页人有了知识，就会具备各种分析能力，明辨是非的能力。所以我们要勤恳读书，广泛阅读，古人说“书中自有黄金屋。”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识，培养逻辑思维能力；通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平，培养文学情趣；通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。有许多书籍还能培养我们的道德情操，给我们巨大的精神力量，鼓舞我们前进。第30页/共31页感谢您的观看。第31页/共31页