动力装置循环

1、1234锅锅炉炉56net,1 2,3 4sswww,1 212swhh,3 443swhhnet1243()()whhhh114qhhnett1wq,1 2,3 41sswwq124314()()hhhhhh7430hh1243t14()()hhhhhh12121413hhhhhhhhnet1dw81212t1413hhhhhhhh11abqTss211tTT 9101112137994()(1)()hhhh9474hhhh9373hhhh211tqq 2319(1)()1hhhh 14K已已被被利利用用的的能能量量工工质质从从热热源源得得到到的的能能量量15气体动力循环气体动力循环分类：分

2、类：按按结构结构活塞式活塞式： 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，移动电站叶轮式叶轮式：按按燃料燃料小型汽车，摩托小型汽车，摩托中、大型汽车，火车，轮船，中、大型汽车，火车，轮船，移动电站移动电站汽油机汽油机：柴油机柴油机：煤油机煤油机：航空航空点燃式、压燃式点燃式、压燃式按按点燃方式点燃方式：按按冲程数冲程数：二冲程、四冲程二冲程、四冲程16单缸汽油机构造示意图单缸汽油机构造示意图 以四冲程柴油机为例分析其实际工作循环以四冲程柴油机为例分析其实际工作循环 171. 活塞式内燃机实际循环与理想循环活塞式内燃机实际循环与理想循环 1）进气冲程）进气冲

3、程0-1：活塞从汽缸上死：活塞从汽缸上死点下行，进气阀开启，吸入空气。点下行，进气阀开启，吸入空气。由于进气阀的节流作用，气缸内由于进气阀的节流作用，气缸内气体的压力约低于大气压力。气体的压力约低于大气压力。 2）压缩冲程）压缩冲程1-2：活塞到达下死点活塞到达下死点1时，进气阀关闭；活塞上行，压时，进气阀关闭；活塞上行，压缩空气。缩空气。 12 为多变压缩，为多变压缩，p2= 35MPa ，t2=600800， 2 点开始喷进柴油，柴油自燃温度约为点开始喷进柴油，柴油自燃温度约为205。柴油机工作的柴油机工作的4个冲程个冲程：(1) 活塞式内燃机实际循环活塞式内燃机实际循环183）动力冲程）

4、动力冲程2-3-4-5 ： 23 柴油迅速燃烧，活塞在上柴油迅速燃烧，活塞在上死点移动甚微，近似定容燃烧，死点移动甚微，近似定容燃烧，压力迅速升至压力迅速升至59 MPa 。34 活塞下行，继续喷油、燃活塞下行，继续喷油、燃烧、近似定压膨胀，烧、近似定压膨胀， 4点喷油停点喷油停止，温度达止，温度达17001800 。45 燃气膨胀作功，压力、温燃气膨胀作功，压力、温度下降，活塞到度下降，活塞到5点时，压力约点时，压力约 0.30.5 MPa，温度约，温度约500 。4）排气冲程）排气冲程5-0：活塞到下死点活塞到下死点5时，排气阀打开，时，排气阀打开，部分废气排出，而活塞移动极微，接近定容降

5、压过部分废气排出，而活塞移动极微，接近定容降压过程。活塞开始上行，将气缸中剩余气体排出，完成程。活塞开始上行，将气缸中剩余气体排出，完成一个实际循环。一个实际循环。19对实际循环加以合理的抽象、概括和简化：对实际循环加以合理的抽象、概括和简化： 1) 忽略实际过程中进、排气阀的节流损失；忽略实际过程中进、排气阀的节流损失；进气进气过程与排气过程互相抵消；过程与排气过程互相抵消；认为废气与吸入的新鲜认为废气与吸入的新鲜空气状态相同；忽略喷入的油量，假设一定量的工空气状态相同；忽略喷入的油量，假设一定量的工质在气缸中进行封闭循环。质在气缸中进行封闭循环。 2) 假定工质是化学成分不变、比热容为常数

6、的理想假定工质是化学成分不变、比热容为常数的理想气体气体空气。空气。 3)忽略工质、活塞、气缸壁之间的热交换及摩擦阻忽略工质、活塞、气缸壁之间的热交换及摩擦阻力，力，认为工质的膨胀和压缩过程是可逆绝热的。认为工质的膨胀和压缩过程是可逆绝热的。 4) 将燃烧过程看成是工质从高温热源可逆吸热过程，将燃烧过程看成是工质从高温热源可逆吸热过程，将排气过程看成是工质向低温热源可逆放热过程。将排气过程看成是工质向低温热源可逆放热过程。 5) 忽略工质的动、位能变化。忽略工质的动、位能变化。 (2)活塞式内燃机理想循环活塞式内燃机理想循环2012：可逆绝热压缩过程；可逆绝热压缩过程；23：可逆定容加热过程；

7、可逆定容加热过程；34：可逆定压加热过程；可逆定压加热过程；45：可逆绝热膨胀；可逆绝热膨胀； 51：可逆定容放热过程可逆定容放热过程。 活塞式内燃机理想活塞式内燃机理想混合加热混合加热循环循环（萨巴德循环）（萨巴德循环）21压缩比压缩比：升升压比压比：预胀比预胀比：2. 活塞式内燃机理想循环分析活塞式内燃机理想循环分析 为了说明内燃机的工作过程对循环热效率的为了说明内燃机的工作过程对循环热效率的影响，影响，引入下列内燃机的引入下列内燃机的特性参数特性参数： 21vv表示压缩过程中工质体积被压缩的程度。表示压缩过程中工质体积被压缩的程度。 23pp表示定容加热过程工质压力升高的程度。表示定容加

8、热过程工质压力升高的程度。 34vv表示定压加热时工质体积膨胀的程度。表示定压加热时工质体积膨胀的程度。 22单位质量工质的单位质量工质的吸热量：吸热量：1v32p43qcTTcTT单位质量工质的放热量：单位质量工质的放热量：2v51qcTT循环热效率：循环热效率：net122t1111wqqqqqq 5132431TTTTTT （1 1） 混合加热循环混合加热循环 231112112vTTTv133212pTTTp 144313vTTTv 145415vTTTv 各点温度可由以下过程求得各点温度可由以下过程求得 ：由可逆定容过程由可逆定容过程23得得 ：由可逆定压过程由可逆定压过程34得得

9、：由可逆绝热过程由可逆绝热过程45得得 ：由可逆绝热过程由可逆绝热过程12得得 ：2451t32431TTTTTT 11111 将各点温度代入循环将各点温度代入循环热效率表达式热效率表达式： 由上式可见，混合加热循环的热效率与多种由上式可见，混合加热循环的热效率与多种因素有关，当压缩比因素有关，当压缩比 增加、升压比增加、升压比 增加以增加以及预胀比及预胀比 减少时，都会使混合加热循环的热减少时，都会使混合加热循环的热效率提高。效率提高。 251（2） 定容加热循环定容加热循环 汽油机和煤气机的理想循环汽油机和煤气机的理想循环循环热效率循环热效率：t111 定压预胀比定压预胀比：261（3）定

10、压加热循环）定压加热循环 早期低速柴油机的理想循环，现已被淘汰。早期低速柴油机的理想循环，现已被淘汰。循环热效率循环热效率：11111t定容升定容升压比压比：273. 影响内燃机理想循环热效率的主要因素影响内燃机理想循环热效率的主要因素（1 1） 压缩比压缩比 的影响的影响 t 汽油燃点低，易爆燃，压缩比受限制。汽油燃点低，易爆燃，压缩比受限制。 提高压缩比是提高内燃机提高压缩比是提高内燃机循环热效率的主要途径之一循环热效率的主要途径之一 。柴油机热效率一般高于汽油机，但汽油机小巧。柴油机热效率一般高于汽油机，但汽油机小巧。一般柴油机一般柴油机1422510 一般汽油机：一般汽油机：28（2）

11、绝热指数绝热指数 的影响的影响 t 值大小取决于工质的值大小取决于工质的种类和温度种类和温度 。潜艇用氦气：潜艇用氦气：1.6629（3）升压比）升压比 和预胀比和预胀比 的影响的影响 当压缩比当压缩比 和和绝热指数绝热指数 一定时，一定时，tt304. 三种活塞式内燃机理想循环的比较三种活塞式内燃机理想循环的比较（1）进气状态、最高压力、最高温度彼此相同）进气状态、最高压力、最高温度彼此相同三种理想循环的放热量相同三种理想循环的放热量相同 222Vmpqqq三种理想循环的吸热量三种理想循环的吸热量 111Vmpqqq三种理想循环的热效率三种理想循环的热效率 t Vtmt p 用下角标用下角标V、m、p p分别分别代表定容加