第9章 气体动力循环.ppt

1、一、分析动力循环的目的,在热力学基本定律的基础上，分析循环能量转化的 经济性，寻求提高经济性的方向及途径。,91 分析动力循环的一般方法,第九章 气体动力循环,二、分析动力循环的一般步骤,实际循环（复杂不可逆）,吸热、放热、作功、热效率,实际循环,指导改善,可逆理论循环,抽象、简化,分析,分析动力循环主要采用两种方法 1. 以热力学第一定律为基础的“第一定律分析法”以能量数量为立足点,以热效率为指标。 2.以热力学第一定律和第二定律为依据、从能量的数量和品质来分析，以“作功能力损失和火用效率为其指标的第二定律分析法”。,1. 定容加热循环 2. 定压加热循环 3. 混合加热循环,按加热方式分类

2、的各类循环：,3.,按燃料： 煤气机(gas engine) 汽油机(gasoline engine; petrol engine) 柴油机(diesel engine),分类：,按冲程：二冲程(two-stroke ) 四冲程(four-stroke ),按点火方式： 点燃式(spark ignition engine) 压燃式(compression ignition engine),92 活塞式内燃机实际循环的简化,压燃式柴油机空气和燃料 (柴油 )分别压缩,自行发火式发动机。 0-1 吸气 1-2 压缩 喷油 2-3 定容加热(燃烧) 3-4 定压加热(燃烧) 4-5 膨胀 5-0 排

3、气,(一)柴油机实际工作循环,2. 实际工作循环的抽象与简化 简化原则为:,（2）把燃烧过程看作是外界对工质的加热过程，并认为23是定容加热过程，34是定压加热过程。,（3）略去压缩过程和膨胀过程中工质与气缸壁之间的热量交换,近似地认为是绝热过程。,（4）用定容放热过程来代替废气排入大气中的实际放热过程。,（1）不计吸气和排气过程，将内燃机的工作过程看作是气缸内 工质进行状态变化的封闭循环。,三.活塞式内燃机循环的简化,01 吸气 12 等熵压缩 23 定容加热 34 定压加热 45 等熵膨胀 51 排气 10 排气,排气51 等容放热,吸气01排气线10重合略去，封闭循环,燃油质量忽略,燃气

4、成分改变忽略,进一步说明,工质为空气定比热,二、平均有效压力mean effective pressure,MEP = 循环净功 / 活塞排量 = 循环净功 / 活塞面积冲程,相同尺寸的发动机性能比较时，MEP较大的机器可产生更多的净输出功,一、混合加热理想循环,12 等熵压缩；23 等容吸热； 34 定压吸热；45 等熵膨胀； 51 定容放热 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”。,93 活塞式内燃机的理想循环,1、p-v图及T-s图,2、内燃机的特性参数,（1）压缩比compression ratio ：压缩前的比体积与压缩后的比体积之比，它是表征

5、内燃机工作体积大小的结构参数。,（2）定容升压比pressure ratio : 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燃烧情况的特性参数。,（3）定压预胀比 cutoff ratio : 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燃烧情况的特性参数。,循环热效率,三、混合加热循环的能量分析和性能分析,，求出,得,讨论：,把T2、T3、T4和T5代入,循环净功和净热分别为,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。,二、定压加热理想循环Diesel cycle,热效率,热

6、效率随着压缩比的增大,预胀比的减小和采用高值的气体而增大。,三.定容加热理想循环Otto cycle,热效率,一.压缩比相同，吸热量相同时的比较,或,94活塞式内燃机各种理想循环的热力学比较,或,二.循环pmax，Tmax相同时的比较,例题第十章A447277.ppt,例题第十章A470299.PPT,已知某柴油机混合加热理想循环p1=0.17 MPa、t1=60， 压缩比=14.5，气缸中气体最大压力10.3 Mpa，循环加 热量q1=900kJ/kg。设其工质为空气，比热容为定值并取 cp=1004 J/（kg.K），cV=718 J/（kg.K），=1.4；环境 温度t0=20，压力p0=0.1 Mpa。试分析该循环并求循环 热效率