热力装置及其循环.ppt

1、第十章热力装置及其循环,热力装置,动力装置：将热量通过能量的传递和转换，转变成人们所需要的功。,制冷装置：将热量不断地从系统排向环境以使系统温度降到所要求的某一低于环境温度的水平。,热泵装置：将热量不断地传给系统使系统温度提高到所要求的某一高于环境温度的水平。,热力装置,本章主要内容：,分析以气体为工质的内燃机循环、燃气轮机循环，以及以蒸气为工质的蒸汽动力循环的热力性能，揭示能量利用的完善程度与影响其性能的主要因素，给出评价和改进这些装置热力性能的方法与措施。,101循环分析的目的与一般方法,分析循环的目的：,在热力学基本定律的基础上分析循环过程中能量转换的经济性，寻求提高经济性的方向及途径。

2、,分析循环的方法与步骤：,将实际循环抽象和简化为理想循环,任何实际热力装置中的工作过程都是不可逆的，且十分复杂。为了进行热力分析，需要建立实际循环相对应的热力学模型，即可理想的可逆循环代替实际不可逆循环。如将实际不可逆的燃烧过程简化为可逆的吸热过程,分析循环的方法与步骤：,将简化好的理想可逆循环表示在p-v、T-s图上,分析循环的方法与步骤：,对理想循环进行分析计算,计算循环中有关状态点（如最高压力点、最高温度点）的参数，与外界交换的热量、功量以及循环热效率或工作系数。,分析循环的方法与步骤：,对理想循环进行分析计算,动力循环的热效率：,分析循环的方法与步骤：,定性分析各主要参数对理想循环的吸

3、热量、放热量及净功量的影响，进而分析对循环热效率（或工作系数）的影响，提出提高循环热效率（或工作系数）的主要措施。,平均温度分析法：,分析循环的方法与步骤：,对理想循环的计算结果引入必要的修正,考虑实际存在的不可逆性对理想循环的结果进行修正。,分析循环的方法与步骤：,对实际循环进行热力学第二定律分析,熵分析 Yong分析,10-2 活塞式内燃机循环,活塞式内燃机分类：,按燃料：煤气机、汽油机和柴油机； 按点火方式：点燃式和压燃式； 按冲程：四冲程和二冲程,内燃机循环示功图,内燃机循环示功图,内燃机循环示功图,实际工作循环的抽象与简化：,实际开式循环抽象成闭式的以空气为工质的理想循环； 定容及定

4、压燃烧加热燃气的过程简化成工质从高温热源可逆定容及定压吸热过程； 忽略实际过程的摩擦阻力及进、排气阀的节流损失； 膨胀和压缩过程忽略热交换，简化为可逆绝热过程。,活塞式内燃机的理想循环,混合加热理想循环,活塞式内燃机的理想循环,定压加热理想循环（Diesel循环）,活塞式内燃机的理想循环,定容加热理想循环（Otto循环）,活塞式内燃机理想循环分析,混合加热理想循环,活塞式内燃机理想循环分析,混合加热理想循环,压缩比：=v1/v2 定容增压比：=P3/p2 定压预胀比：v4/v3,结论：, ,活塞式内燃机理想循环分析,定压加热理想循环,结论：, ,活塞式内燃机理想循环分析,定容加热理想循环,结论

5、：,活塞式内燃机理想循环分析,定容加热理想循环,循环最高温度不变，,不变， 不变q1wnet,活塞式内燃机各种理想循环热力比较,活塞式内燃机各种理想循环热力比较,10-3 燃气轮机装置循环,一、燃气轮机装置简介,一、燃气轮机装置简介,二、燃气轮机装置定压加热理想循环布雷顿循环,循环图,二、燃气轮机装置定压加热理想循环布雷顿循环,热效率,二、燃气轮机装置定压加热理想循环布雷顿循环,热效率,定义：循环增压比P2 / P1 循环增温比 T3 / T1,结论：与有关，与 无关,二、燃气轮机装置定压加热理想循环布雷顿循环,最佳增压比,在循环增温比一定时，存在一最佳增压比，使得循环净功最大。,二、燃气轮机

6、装置定压加热理想循环布雷顿循环,最佳增压比,由 dwnet/ d=0可得,三、 燃气轮机装置的定压加热实际循环,燃气轮机相对内效率：,压气机绝热效率：,三、 燃气轮机装置的定压加热实际循环,循环内部热效率：,三、 燃气轮机装置的定压加热实际循环,1）循环增温比越大，热循环的热效率越高； 2）存在最佳循环增压比，使循环热效率有一极大值。 3）减小不可逆因素，内部热效率提高。,结论：,10-4 蒸汽动力循环装置,动力机最早的工质为水蒸气 为蒸汽工质的动力循环在循环中存在相变,一、朗肯循环（Rankine Cycle）,工质为水蒸气的卡诺循环（56785）,朗肯循环,一、朗肯循环（Rankine Cycle）,朗肯循环,水泵消耗功：,汽轮机对外作功：,循环热效率：,二、提高蒸汽动力循环热效率的途径与方法,提高蒸汽压p1，初温T1 ，降低终参数p2,提高蒸汽压p1,提高蒸汽初温T1,降低终参数p2,二、提高蒸汽动力循环热效率的途径与方法,再热循环,再热循环分析,忽略水泵消