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1、第一章第一章航空燃气航空燃气涡轮发动涡轮发动机机工作原理工作原理第一章第一章航空燃气航空燃气涡轮发动涡轮发动机工作原理机工作原理第一第一节节 涡轮喷涡轮喷气气发动发动机机热热力循力循环环第二第二节节 推力公式推力公式第三第三节节 性能指性能指标标和基本要求和基本要求第四第四节节 能量能量转换转换与效率与效率第五第五节节 发发展方向展方向2023年5月18日2第一章第一章航空燃气航空燃气涡轮发动涡轮发动机工作原理机工作原理第一第一节节 涡轮喷涡轮喷气气发动发动机机热热力循力循环环第二第二节节 推力公式推力公式第三第三节节 性能指性能指标标和基本要求和基本要求第四第四节节 能量能量转换转换与效率与
2、效率第五第五节节 发发展方向展方向2023年5月18日3第一第一节节 涡轮喷涡轮喷气气发动发动机机热热力循力循环环一、一、组组成成五大主要部件：五大主要部件：进进气道、气道、压压气机、燃气机、燃烧烧室、室、涡轮涡轮、尾、尾喷喷管管2023年5月18日4第一第一节节 涡轮喷涡轮喷气气发动发动机机热热力循力循环环一、一、组组成成附件系附件系统统燃油系燃油系统统、起、起动动系系统统、滑油系、滑油系统统2023年5月18日5二、工作二、工作过过程程工作工作过过程示意程示意进进气道：气道：输输送工送工质质（空气）（空气）压压气机：气机：压缩压缩空气，提高空气，提高压压力力燃燃烧烧室：加室：加热热气体，提
3、高气体，提高总总温温涡轮涡轮：气体膨：气体膨胀胀做功，推做功，推动涡轮动涡轮旋旋转转，通，通过连过连接接轴驱动压轴驱动压气机气机尾尾喷喷管：气体膨管：气体膨胀胀加速，高速加速，高速喷喷出，出，产产生生推力推力2023年5月18日6二、工作二、工作过过程程2023年5月18日7三、理想循三、理想循环环热热力学基力学基础础2023年5月18日8三、理想循三、理想循环环假假设设：1）工）工质为质为空气；空气；2）忽略流）忽略流动损动损失；失；3）气流在尾）气流在尾喷喷管管达到完全膨达到完全膨胀胀。2023年5月18日9三、理想循三、理想循环环布莱布莱顿顿（Braton）循）循环环，四个，四个热热力力
4、过过程程 0 2：等等熵压缩熵压缩2 3：等等压压加加热热3 9：等等熵熵膨膨胀胀9 0：等等压压放放热热2023年5月18日10三、理想循三、理想循环环加加热热量量q1 2023年5月18日11三、理想循三、理想循环环放放热热量量q22023年5月18日12三、理想循三、理想循环环循循环环功：功：2023年5月18日13三、理想循三、理想循环环热热效率效率2023年5月18日14三、理想循三、理想循环环如何提高循如何提高循环热环热效率？效率？如何提高循如何提高循环环功？功？2023年5月18日15三、理想循三、理想循环环-热热效率效率2023年5月18日16三、理想循三、理想循环环-热热效率
5、效率2023年5月18日17三、理想循三、理想循环环-热热效率效率理想循理想循环热环热效率只与循效率只与循环环增增压压比比有关，且有关，且与循与循环环增增压压比成比成正比正比。2023年5月18日18三、理想循三、理想循环环-循循环环功功2023年5月18日19三、理想循三、理想循环环-循循环环功功理想循理想循环环功与循功与循环环加加热热比比成成正比正比。存在有使理想循存在有使理想循环环功达最大的循功达最大的循环环增增压压比比称称为为最佳增最佳增压压比比 opt2023年5月18日20三、理想循三、理想循环环如何提高循如何提高循环热环热效率？效率？提高增提高增压压比。比。如何提高循如何提高循环
6、环功？功？提高加提高加热热比；比；寻寻找最佳增找最佳增压压比。比。2023年5月18日21四、四、实际实际循循环环各部件各部件损损失和失和热热力力过过程的不可逆性程的不可逆性加加热热前后工前后工质质成分成分发发生生变变化化2023年5月18日22四、四、实际实际循循环环实际实际循循环环，四个，四个热热力力过过程程 0 2：多多变压缩变压缩2 3：不等不等压压加加热热3 9：多多变变膨膨胀胀9 0：等等压压放放热热2023年5月18日23四、四、实际实际循循环环加加热热量量q1 2023年5月18日24四、四、实际实际循循环环放放热热量量q22023年5月18日25四、四、实际实际循循环环循循环
7、环功功热热效率效率2023年5月18日26四、四、实际实际循循环环由于由于热热力力过过程程损损失的存在：失的存在：实际实际循循环环效率除受增效率除受增压压比影响外，比影响外，还还受受加加热热比比以及以及压缩过压缩过程程和和膨膨胀过胀过程效率程效率影响，且比理想影响，且比理想循循环热环热效率效率低低；实际实际循循环环功功低于低于理想循理想循环环功。功。2023年5月18日27五、五、结论结论1.为为提高循提高循环环热热效率效率，应应尽可能提高循尽可能提高循环环增增压压比比2.为为提高提高循循环环功功，应应尽可能提高循尽可能提高循环环加加热热比比3.存在有存在有最佳增最佳增压压比比，使，使循循环环
8、功功最大，增最大，增压压比比过过大将使循大将使循环环功减小功减小4.提高循提高循环环加加热热比使循比使循环环最佳增最佳增压压比增加比增加5.提高提高部件效率部件效率有利于提高循有利于提高循环环功和功和热热效率效率2023年5月18日28发动发动机机热热力基力基础础1、理想气体及其状、理想气体及其状态态方程方程 pv=RT2023年5月18日29发动发动机机热热力基力基础础2、比、比热热容和容和热热量量 Q=mc（T2-T1）定容加定容加热热：Qv=mcv（T2-T1）定定压压加加热热：Qp=mcp（T2-T1）比比热热容比：容比：=cp/cv2023年5月18日30发动发动机机热热力基力基础础
9、3、工、工质质的内能与外功的内能与外功 u=u（T）J/kg u=u2-u1=qv=cv（T2-T1）dW=pdv 2023年5月18日31发动发动机机热热力基力基础础4、工、工质质的的焓焓 h=u+pv J/kg h=u(T)+RT=h(T)qp=cp(T2-T1)=(cv+R)(T2-T1)=h cp=cv+R 2023年5月18日32发动发动机机热热力基力基础础5、热热力学第一定律力学第一定律 热热量、内能和机械能之量、内能和机械能之间间的相互的相互转换转换和守恒和守恒关系。关系。dq=du+pdv dq=dh-vdp q=cp(T2-T1)-2023年5月18日33发动发动机机热热力基
10、力基础础6、热热力力过过程程 定容定容过过程：程：W=0 q=u=cv(T2-T1)定定压过压过程：程：u=cv(T2-T1)W=R（T2-T1）q=u+W=cp(T2-T1)定温定温过过程：程：u=0 q=W 绝热过绝热过程：程：pv=常数常数 2023年5月18日34发动发动机机热热力基力基础础7.熵熵抽象的抽象的热热力学参数，反力学参数，反应应体系的混乱程度体系的混乱程度ds=dq/T J/kg K热热能除以温度所得的商，能除以温度所得的商，标标志志热热量量转转化化为为功功的程度。的程度。状状态态参数，与参数，与过过程无关，通常程无关，通常计计算算变变化量。化量。热热力学第二定律：自力学第二定律：自发发的的热热力学力学过过程程总总是沿是沿着着熵熵增的方向增的方向进进行。行。2023年5月18日35