气体动力循环

第八章

气体动力循环GasPowerCycle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internalcombustionengineexternalcombustionengine气体动力循环分类按结构活塞式叶轮式汽车，摩托，小型轮船航空，大型轮船，移动电站联合循环的顶循环pistonengineGasturbinecycle气体动力循环分类小型汽车，摩托中、大型汽车，火车，轮船，移动电站汽油机

petrol(gasoline)engine按燃料柴油机dieselengine煤油机

keroseneoilengine航空气体动力循环分类点燃式

sparkignition按点燃方式：按冲程数：四冲程

four-stroke压燃式

compressionignition二冲程

two-stroke动力循环研究方法实际动力循环非常复杂不可逆，多变指数变化，燃烧等工程热力学研究方法，先对实际动力循环进行抽象和理想化，形成各种理想循环进行分析，最后进行修正。空气废气吸气压缩膨胀排气油活塞式内燃机动力循环四冲程高速柴油机工作过程1230—1

吸空气pV一般n=1.34~1.37柴油自燃t=335℃p02’01—2’

多变压缩p2’=3.5~5MPat2’=600~800℃2’

喷柴油2

开始燃烧2—3

迅速燃烧，近似Vp↑5~9MPa四冲程高速柴油机工作过程123453—4

边燃烧，边膨胀pVp01’2’0t4可达1700~1800℃4

燃烧结束4—5

多变膨胀V近似膨胀pp5=0.3~0.5MPat5500℃5—1’

开阀排气，降压1’—0

活塞推排气,完成循环四冲程高速柴油机的理想化123451.

工质pVp01’2’0工质数量不变定比热理想气体P-V图p-v图2.

0-1和1’-0抵消开口闭口循环3.

燃烧外界加热4.

排气向外界放热5.

多变绝热6.

不可逆可逆理想混合加热循环（萨巴德循环）1234512345pvTs分析循环吸热量，放热量，热效率和功量理想混合加热循环的计算12345Ts吸热量放热量(取绝对值）热效率定义几个指标性参数12345pv压缩比定容增压比预胀比反映气缸容积反映供油规律CompressionratioCutoffratio理想混合加热循环的计算12345Ts热效率理想混合加热循环的计算12345Ts热效率定压加热循环（狄塞尔循环)1234pv1234Ts定压加热循环的计算1234Ts吸热量放热量(取绝对值）热效率定容加热循环（奥托循环)12341234pvTs定容加热循环的计算1234Ts吸热量放热量(取绝对值）热效率定容加热循环的计算1234Ts热效率定容加热循环的计算汽油易爆燃一般汽油机一般柴油机效率高于汽油机的效率但汽油机小巧柴油机14-20活塞式内燃机循环比较比较的条件压缩比吸热量反映气缸结构尺寸、工艺材料反映作功量（马力）最高压力反映材料耐压、壁厚、成本最高温度反映材料耐温比较的对象：混合加热，定容加热，定压加热和相同Ts平均温度法3m4m123v4v3p4p和相同Ts相等12v342m2p和相同3p4mTs2p3m12v4v3v4p2m1234压气机燃气轮机燃烧室1）工质：数量不变，定比热理想气体理想化：2）闭口循环3）可逆过程CompressorTurbine燃气轮机循环（布雷顿循环）pvTs12341234布雷顿循环的T-s

和p-v

图布雷顿循环的计算Ts1234吸热量：放热量：热效率：勃雷登循环热效率的计算Ts1234热效率：热效率表达式似乎与卡诺循环一样勃雷登循环热效率的计算Ts1234热效率：定义：压比Pressureratio勃雷登循环净功的计算Ts1234定义：循环增温比对净功的影响Ts12343’4’当不变不变但T3受材料耐热限制对净功的影响Ts当不变太大太小存在最佳，使最大最佳增压比（w净）的求解Ts令最大循环净功燃气轮机的实际循环Ts1234压气机：不可逆绝热压缩燃气轮机：不可逆绝热膨胀2’4’定义：压气机绝热效率燃气轮机相对内效率燃气轮机的实际循环的净功Ts12342’4’净功吸热量燃气轮机的实际循环的热效率Ts12342’4’热效率影响燃气