《热能动力装置》ppt课件

1、第十章第十章 气体动力循环气体动力循环 第一节第一节 分析动力循环的普通方法分析动力循环的普通方法 第二节第二节 往复式内燃机的动力循环往复式内燃机的动力循环 第三节第三节 内燃机三种理想循环的比较及循环的平均压力内燃机三种理想循环的比较及循环的平均压力 第四节第四节 其他气体动力循环简介其他气体动力循环简介第一节第一节 分析动力循环的普通方法分析动力循环的普通方法分析动力循环的普通步骤是：分析动力循环的普通步骤是：1 1把实践任务过程简化成可逆理想循把实践任务过程简化成可逆理想循环。环。2 2确定理想循环中各典型点各过程确定理想循环中各典型点各过程线交点的形状参数，可将它们表示为工质线交点的

2、形状参数，可将它们表示为工质的初态参数和循环特性参数的函数。的初态参数和循环特性参数的函数。3 3进展循环性能分析，确定表征循环进展循环性能分析，确定表征循环整体性能的各种目的。整体性能的各种目的。第二节第二节 往复式内燃机的动力循环往复式内燃机的动力循环 往复式内燃机的进气、紧缩、熄灭和膨胀、排气四个任务过程是由活塞在四个行程内完成的，称为“四冲程内燃机，在两个行程内完成的，称为“二冲程内燃机。一、机械放射式柴油机任务过程的理想化一、机械放射式柴油机任务过程的理想化简化原那么为简化原那么为: :1 1不计吸不计吸气和排气过程，将内燃机的气和排气过程，将内燃机的任务过程看作是气缸内工质任务过程

3、看作是气缸内工质进展形状变化的封锁循环。进展形状变化的封锁循环。2把熄灭过程看作是外界对工质的加热过程，并以为23是定容加热过程，34是定压加热过程。3略去紧缩过程和膨胀过程中工质与气缸壁之间的热量交换,近似地以为是绝热过程。4用定容放热过程来替代废气排入大气中的实践放热过程。机械放射式柴油机理想循环的P-v图和T-s图 该循环由于兼有定容和定压加热过程，所以称为“混合加热循环，也称“萨巴太循环。21vv23pp二、内燃机的特性参数及混合加热理想循环各典型点的形状参数二、内燃机的特性参数及混合加热理想循环各典型点的形状参数1紧缩比：紧缩前的比体积与紧缩后的比体积之比，它是表征内燃机任务体积大小

4、的构造参数。2定容升压比: 定容加热后的压力与加热前的压力之比，它是表示内燃机定容熄灭情况的特性参数。3定压预胀比: 定压加热后的比体积与加热前的比体积之比，它是表示内燃机定压熄灭情况的特性参数。34vv1-2为定熵过程：kkkkppTTvvTT12112112112; 混合加热理想循环中各典型点上的形状参数，可以表示为初态参数及循环特性参数的函数：21vv23pp34vv21vv23pp34vv2-3为定容加热过程：kkpppTTTppTT12311232323；3 - 4为定压加热过程：kkpppTTTvvT21vv23pp34vv4-5为定熵过程，5-1及2-3

5、为定容过程，因此有：kkkkkkkkTTTTvvvvvvvvTT111114511132411415445)()()()()()(kkppp145)()(231TTcqvv)(341TTcqpp三、混合加热循环的能量分析和性能分析三、混合加热循环的能量分析和性能分析121qqt定容过程23工质吸入热量：定压过程34工质吸入热量：工质在混合循环中总吸热量：)()(3423111TTcTTcqqqpvpv)(152TTcqv定容放热过程5中，工质放出的热量为)()() 1(1)()()(11131412131534231512TTTTkTTTTTTTTcTTcTTcqqpvvt混合加热循环的热效率

6、为：) 1() 1(111) 1() 1(11111111kkTTTkkkkkt循环净功和净热分别为)1 ()1() 1(11112100kkkkvpqqqw 在循环特性参数、及一定的条件下，提高初态参数，对热效率虽然并无影响，但可以提高净功。因此可以采用“增压等措施来提高柴油机的净功。 (1) 在一定的、条件下，紧缩比愈大,热效率愈高。 2在一定的值条件下,提高定容升压比和降低定压预胀比,混合加热循环的热效率增高。四、定容加热理想循环和定压加热理想循环四、定容加热理想循环和定压加热理想循环1 1、定容加热理想循环、定容加热理想循环( (汽油机的理想循环汽油机的理想循环) ) 111kt) 1

7、)(1(11110kkvpw t， =6102. 定压加热理想循环(早期柴油机的理想循环) 1(1111kkkt)1()1(11110kkkkvpw 热效率随着紧缩比的增大,预胀比的减小和采用高值的气体而增大。一、平均温度的概念一、平均温度的概念第三节第三节 内燃机三种理想循环的比较及循环的平均压力内燃机三种理想循环的比较及循环的平均压力前提条件： 1.循环初始形状点1一样2.对每kg工质而言,参与的热量一样asabcsTdsqaccba面积11T)(11accbassTTdsqacssqT11acssqT222T1T2T121211TTqqt提高平均进热温度或降低平均放热温度的措施提高平均进

8、热温度或降低平均放热温度的措施,均能提高循环均能提高循环的热效率。的热效率。二、二、 紧缩比紧缩比一样的比较一样的比较相同压缩过程终点2112112kkvvTT121qqt 222515515551abqabqabqpv面积面积面积tpttv三、三、 循环的最高压力一样时的比较循环的最高压力一样时的比较121qqt 222515515551abqabqabqpv面积面积面积tpttv单位气缸体积在每一循环中所作的功称为“内燃机理想循环的平均压力。2/ mNVmwpst四、四、 内燃机循环平均压力内燃机循环平均压力1vVms如吸入气缸中气体的比体积为v1，那么气缸任务体积中的气体质量为：理想气体

9、形状方程：111RTvp热效率定义：tqw11111RTqpVmqptsttttpTqp111,，降低提高第四节第四节 其它气体动力循环简介其它气体动力循环简介一、一、 勃雷顿循环勃雷顿循环 由于燃气轮机的部件是在高温下延续地任务由于燃气轮机的部件是在高温下延续地任务, ,因因此此, ,进入第一排叶片的燃气温度要遭到叶片资料耐热强度进入第一排叶片的燃气温度要遭到叶片资料耐热强度的限制的限制, , 这使得燃气轮机热效率也远低于往复式内燃机。这使得燃气轮机热效率也远低于往复式内燃机。根据燃气轮机安装循环任务的特性，经理想化之后，可以近似的合理的看作由以下四个根本热力过程所组成的理想循环，燃气轮机安

10、装的理想循环称为定压加热燃气轮机循环,也称勃雷顿循环。12定熵紧缩过程在压气机中完成；23定压加热过程在熄灭室或加热器中完成；34定熵膨胀过程在气轮机中完成；41定压冷却过程在大气中或冷却器中完成。二、理想回热循环二、理想回热循环1.1.斯特林循环斯特林循环斯特林按正循环任务时可以作为热机循环，对外作出功量；按逆向循环任务时，可以作为热泵循环。循环由四个过程组成：1) 定温紧缩过程。如图10-13a所示 。2定容吸热过程。如图10-13b所示 。3定温膨胀过程。如图10-13c所示。4定容放热过程。如图10-13d所示。 在斯特林循环中，在定容吸热过程2-3中工质从回热器中吸收的热量正好等于定

11、容放热过程4-1放给回热器的热量。经过一个循环回热器恢复到初始形状。 可以证明：在一样的温度范围内，理想的定容回热循环斯特林循环和卡诺循环，具有一样的热效率。 斯特林循环的突出优点是热效率高、污染少，对加热方式的顺应性强。随着科技的开展以及环境维护日益为人们所注重，斯特林循环的运用前景越来越好。2. 2. 艾利克松循环艾利克松循环 它是一种开式的循环，用定压回热替代了斯特林循环它是一种开式的循环，用定压回热替代了斯特林循环中的定容回热。中的定容回热。 艾利克松定压回热理想循环艾利克松定压回热理想循环abcdaabcda如下图，由以下如下图，由以下四个过程所组成：四个过程所组成：ab为定压吸热过程从回热器