第六章气体动力循环案例.ppt

1、第六章 气体动力循环,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,气体动力循环分类,按结构,活塞式,叶轮式,小型汽车，摩托,中、大型汽车，火车，轮船 移动电站,汽油机,点燃式，压燃式,汽车，摩托，小型轮船,按燃料,航空，大型轮船，移动电站,柴油机,煤油机,航空,按点燃方式：,活塞式汽车发动机构造,火花塞 2-气缸盖 3-出水口 4-气缸 5-活塞 6-水套 7-水泵 8-活塞销 9-进水口 10-连杆 1

2、1-飞轮 12-曲轴 13-机油管 14-曲轴箱 15-机油泵 16-曲轴正时齿轮 17-凸轮正时齿轮 18-凸轮轴 19-排气管 20-进气管 21-进气门 22排气门 23-化油器,开式循环(open cycle)； 燃烧、传热、排气、膨胀、压缩均为不可逆； 各环节中工质质量、成分稍有变化。,1活塞式内燃机循环特点,61 活塞式内燃机的混合加热循环,2、活塞式内燃机循环的简化,01 吸气 12 压缩 23 喷油、燃烧 34 燃烧 45 膨胀作功 50 排气,简化：引用空气标准假设,燃烧2-3等容吸热+3-4定压吸热,排气5-1等容放热,压缩、膨胀1-2及4-5等熵过程,吸、排气线重合、忽略

3、,燃油质量忽略,燃气成分改变忽略,3 活塞式内燃机的理想循环,1. p-v图及T-s图,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,特性参数：,压缩比(compression ratio),定容增压比(pressure ratio),定压预胀比 (cutoff ratio),2. 循环热效率,利用,表示,两式相除，考虑到,把T2、T3、T4和T5代入,求,讨论：,归纳： a.吸热前压缩气体，提高平均吸热温度是提高热效率的重要措施，是卡诺循环，第二定律对实际循环的指导。 b.利用T-s图分析循环较方便。 c.同时考虑q1和q2或T1m和T2m平均。,一、定

4、容加热理想循环(Otto cycle),62 活塞式内燃机的定容加热循环和定压加热循环,讨论：,c ) 重负荷（q1 ）时内部热效率下降，因温度上升使 ，造成热效率下降,二、定压加热理想循环(Diesel cycle),讨论：,63 活塞式内燃机各种循环的比较,一、进气状态、压缩比相同，吸热量相同时的比较,或,二、进气状态、循环pmax、Tmax相同时的比较,或,6-5 燃气轮机装置循环,一、燃气轮机装置简介(轴流式燃气轮机 ),小型燃气轮机,构成 压气机 燃烧室 燃气轮机,特点 1.开式循环，工质流动； 2.运转平稳，连续输出功； 3.启动快，达满负荷快； 4.压气机消耗了燃气轮机产生的部分

5、 功率。,用途 飞机、舰船的动力载荷机组，电站峰荷机组(等。,二、定压加热理想循环,1-2 等熵压缩（压气机内）,2-3 定压吸热（燃烧室内）,3-4 等熵膨胀（燃气轮机内）,4-1 定压放热（排气，假想换热器）,循环增压比,循环增温比,三、定压加热理想循环分析,1.热效率t,注意：式中T1、T2并非指高温 热源，低温热源。,四 提高燃气轮机装置热效率的热力学措施,(一）回热（regeneration）,讨论,分级压缩，中间冷却 （multistage compression ， intervening cooling ）,（二） 分级压缩，中间冷却,回热基础上,压气机耗功很大,分级压缩可降低

6、压气机耗功,循环12341：,循环1567341：,循环12341,循环67256,循环67256：,采用分级压缩，中间冷却后t？,+,回热基础上分级压缩中间冷却,（三）、回热基础上分级膨胀，中间加热,循环12389101= 循环127101-循环37983,若无回热,若回热 循环12389101与循环12341 比较T1m上升，T2m下降,（四）回热基础上 分级压缩，中间冷却；分级膨胀，中间加热,当分级压缩中间冷却；分级膨胀中间再热，级数趋向无穷 多时，定压加热理想循环趋于概括性卡诺循环。,66 喷气发动机简介,定压燃烧喷气式发动机(jet engine)的理论循环及实际循环与 燃气轮机装置定压加热循环相同。,人有了知识，就会具备各种分析能力， 明辨是非的能力。 所以我们要勤恳读书，广泛阅读， 古人说“书中自有黄金屋。 ”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识， 培养逻辑