08工程热力学第八章气体动力循环

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(精品)工程热力学课件：动力循环

a kg (1- )kg
4
抽汽量的计算
T
1
1kg
6
kg
a
5
4
(1- )kg
3
2
1kg 5
a kg (1- )kg
4
以混合式回热器为例热一律
ha 1 h4 1 h5
h5 h4
ha h4
忽略泵功 s
h5 h3
ha h3
抽汽回热循环热效率
T
1
1kg 6 kg
a
4 5 (1- )kg
给水泵
水蒸气动力循环系统的简化
简化（理想化）：
汽轮机
12 汽轮机 s 膨胀
锅炉
23 凝汽器 p 放热
发电机
34 给水泵 s 压缩
凝汽器 41 锅炉 p 吸热
给水泵
朗肯循环
朗肯循环图
p
4
1
3
2
v
12 汽轮机 s 膨胀 23 凝汽器 p 放热 34 给水泵 s 压缩 41 锅炉 p 吸热
朗肯循环图
研究目的：合理安排循环，提高热效率
按工质
燃气动力循环：内燃机，如汽油机、柴油机等
理想气体
空气为主的燃气
蒸汽动力循环：外燃机，如蒸汽机、汽轮机
实际气体
水蒸气、氨、氟利昂等
动力循环的分类
按结构
活塞式 piston engine 汽车，摩托，小型轮船
叶轮式
Gas turbine cycle
航空，大型轮船，移动电站联合循环的顶循环
s
提高循环热效率的途径
改变循环参数改变循环形式
联合循环
提高初温度
提高初压力
降低乏汽压力

工程热力学第8-9章

n-1 2 n
∂w c =0 ∂p2
p2 = p1 p3 p2 p3 = p1 p2
pm+1 pm
π1 = π2 =⋅⋅⋅ = πi =⋅⋅⋅ = πm = m
第八、第八、九章气体压缩及动力循环
优点：
（1）减小耗功; 减小耗功; 每级功耗相等，利于曲轴平衡；（2）每级功耗相等，利于曲轴平衡；每级气体进出温度相同，可以采用相同的材料；（3）每级气体进出温度相同，可以采用相同的材料；每级排热相同；（4）每级排热相同；提高容积效率。（5）提高容积效率。
第八、第八、九章气体压缩及动力循环
wC,s h2s − h1 QηC,s = = ′ wC h2 − h1 1 h2 = h1 + h2s − h1
′ ∴wC =
1
QηT =
′ wt,T
ηC,s
(
)
ηC,s
(h
2s
− h1
)
wt,T
′ ∴ wt,T = ηT h3 − h4s
(
h3 − h4 = h3 − h4s
h4 = h3 − ηT h3 − h4s
(
)
)
第八、第八、九章气体压缩及动力循环
′ wnet ηi = ′ q1
′ ′ ′ wnet = wt,T − wC = ηT h3 − h4s −
(
)
1
ηCs
(h
2s
− h1
)
′ q1 = h3 − h2 = h3 − h1 −
整理
ηi = ηT ( h3 − h4 ) −
燃烧室废气
燃燃气空气气轮机
第八、第八、九章气体压缩及动力循环

工程热力学—动力循环

7 动力循环（Power Cycles）热能向机械能转换需要通过工质地循环,理想地循环是卡诺循环,但卡诺循环并不实用,其中地等温过程就难以实现.利用相变过程固然可以实现等温过程,但在吸热温度、压力方面却不遂人愿,所以实际循环与卡诺循环地差异比较大.但实际循环与卡诺循环并不是一点关系也没有,实际循环与卡诺循环一样,也有吸热、作功、放热、压缩四种过程组成,其中吸热常常伴随燃料燃烧放热.为了提高动力循环地能量转换地经济性,必须依照热力学基本定律对动力循环进行分析,以寻求提高经济性地方向及途径.实际动力循环都是不可逆地,为提高循环地热经济性而采取地各种措施又使循环变得非常复杂.为使分析简化,突出热功转换地主要过程,一般采用下述手段：首先将实际循环抽象概括成为简单可逆理论循环,分析该理论循环,找出影响其循环热效率地主要因素和提高热效率地可逆措施；然后分析实际循环与理论循环地偏离之处和偏离程度,找出实际损失地部位、大小、原因及改进办法.本课程主要关心循环中地能量转换关系,减少实际损失是具体设备课程地任务,因此我们主要论及前者.7.1 内燃动力循环内燃机地燃料燃烧（吸热）、工质膨胀、压缩等过程都是在同一设备——气缸–活塞装置中进行地,结构紧凑.由于燃烧是在作功设备内进行地,所以称为内燃机.汽车最常用地动力机是内燃机,但是随着技术地进步、环境保护标准地提高与石油天然气资源紧缺,使用蓄电池、燃料电池或太阳能电池地电动汽车已经呼之欲出.目前提到汽车发动机仍然主要是指内燃机.内燃机具有结构紧凑、体积小、移动灵活、热效率高和操作方便等特点,广泛用于交通运输、工程机械、农业机械和小型发电设备等领域.它是仿照蒸汽机地结构发明地,最初使用煤气作为燃料.随着石油工业地发展,内燃机获得了更合适地燃料——汽油和柴油.德国人奥托（Nicolaus A. Otto）首先于1877年制成了实用地点燃式四1—气缸盖和气缸体；2—活塞；3—连杆；4—水泵；5—飞轮；6—曲轴；7—润滑油管；8—油底壳；9—润滑油泵；10—化油器；11—进气管；12—进气门；13—排气门；14—火花塞图7-1 单缸四冲程内燃机结构冲程内燃机,狄塞尔（Rudoff Diesel）随后于1897年制成了压燃式内燃机.20世纪30年代出现地增压技术,使内燃机性能得到大幅度提高.目前内燃机在经济性能（主要指燃料和润滑油消耗）、动力性能（主要指功率、转矩、转速）、运转性能（主要指冷起动性能、噪声和排气质量）和耐久可靠性能等方面均有了长足地进步.7.1.1 四冲程内燃机地工作原理四冲程（行程）内燃机是指由进气、压缩、作功和排气等四个冲程组成一个工作循环地往复式内燃发动机,其工作原理如图7-2所示.1）进气冲程这是内燃机工作循环地第一个冲程.开始时进气门打开,曲轴旋转180︒,活塞由上止点运动到下止点,新鲜空气被吸入气缸.2）压缩冲程进、排气门全部关闭,气缸形成封闭系统,曲轴旋转180︒,活塞由下止点运动到上止点,将气缸内地充量压缩.3）作功（膨胀）冲程气缸内高温、高压气体膨胀作功,推动活塞由上止点运动到下止点,曲轴旋转180︒,对外作功.4）排气冲程膨胀冲程结束后,排气门打开,曲轴旋转180︒,推动活塞由下止点运动到上止点,将燃烧后地废气经排气门排出气缸.四冲程内燃机经历上述工作循环,曲轴共旋转720︒.四个冲程中仅有作功冲程是活塞对外作功,其他三个冲程都需要外界驱动活塞运动.四冲程柴油机和汽油机地工作过程都包括上述四个冲程,两者在工作原理上地区别是：柴油机压缩地是单一气体（空气）,当活塞到达上止点附近时,缸内空气地压力温度很高,适时地喷入柴油,在缸内形成可燃混合气并自行着火燃烧,所以称为压燃式内燃机；汽油机图7-2 四冲程内燃机工作原理则是在气缸外形成可燃混合气,然后充入气缸,压缩终了时靠火花塞打火点燃（其压缩终了时压力温度比压燃式内燃机低得多）,所以称为点燃式内燃机1.显然活塞地往复运动必然产生很大地振动,所以单缸内燃机需要一个又重又大地飞轮来减轻振动对曲轴及轴端输出功产生地冲击1由于汽油机里被压缩的是燃料和空气的混合物，受混合气体自燃温度的限制，不能采用大压缩比，不然混合气体就会“爆燃”，使发动机不能正常工作。

工程热力学气体动力循环的概念与分类

工程热力学气体动力循环的概念与分类工程热力学是研究热能和功的转换与利用的学科。

在工程领域中，气体动力循环是广泛应用于发电、制冷、空调、石油化工等领域的一种热力学循环过程。

本文将介绍工程热力学气体动力循环的概念，并对其进行分类。

一、概念气体动力循环是通过工作物质在循环过程中吸热、膨胀、排热、压缩等热力学过程，将热能转化为功的循环过程。

这种循环过程通常由燃料燃烧产生热能，再通过与工作物质的热交换和机械工作转换来实现功的输出。

气体动力循环常用于热能转换设备，如内燃机、蒸汽轮机等。

二、分类根据气体动力循环的特点和工程应用需求，可以将其分为以下几类：1. 单级循环与多级循环单级循环是指在气体动力循环中，工作物质只经过一次膨胀和压缩过程，例如单级蒸汽轮机循环。

而多级循环则是指工作物质在循环过程中经过多次膨胀和压缩过程，例如多级蒸汽轮机循环。

多级循环相比于单级循环具有更高的效率和更好的经济性。

2. 热力循环与制冷循环热力循环主要用于能源利用，将热能转化为功。

典型的热力循环包括布雷顿循环和卡诺循环等。

而制冷循环则是将热能从低温区吸收，通过工作物质的循环过程将热能传递到高温区，从而实现制冷效果。

常见的制冷循环包括单级压缩制冷循环和多级压缩制冷循环等。

3. 气体组成循环气体动力循环中的工作物质可以是单一组分的气体，也可以是多组分混合气体。

气体组成对循环过程的热力学性质和性能有重要影响。

常见的气体组成循环包括理想气体循环、湿气循环和混合气体循环等。

4. 循环过程特点根据循环过程的特点，气体动力循环可分为恒定流量循环和恒定压力循环。

在恒定流量循环中，气体流量保持不变，例如湿蒸汽循环。

而在恒定压力循环中，工作物质的排热过程保持恒定压力，例如常压汽轮机循环。

总结：工程热力学气体动力循环是将热能转化为功的一种循环过程。

根据其特点和应用需求，可以将其分类为单级循环与多级循环、热力循环与制冷循环、气体组成循环以及循环过程特点等。

《气体动力循环》课件

3
卡诺循环定理
热机工作最高效率与温度之间的关系可以通过卡诺循环来表达。
涡轮机
单级涡轮机
利用单一的轮盘（旋转的部件）和静子（静止的部件）转换压缩气流为动能或反之。这种设计可用于航空发动机、小型电站和低效率发动机。
多级涡轮机
使用多个轮盘和静子提高效率，但需要更多的空间和重量，和更昂贵的制造成本。
气体动力循环
本课程将介绍气体动力循环及其设计过程。我们会深入探讨现代热力学与涡轮机技术之间的相互作用，同时讨论若干案例研究。
热力学定律
1
热力学第一定律
能量守恒定律。它表明，在任何一个系统中，能量不能被创造或消失，只是在转化的过程中产生能量交换。
2
热力学第二定律
热量只能从高温区流向低温区，这种现象被称为热量的不可逆性。
热交换器
热交换器帮助将空气和热能传输到另一个容器中，在各种情况下提高了效率和性能。
气体动力循环的性能与措施
1 热力系统的性能分析
对气体动力循环的性能进行综合评估，考虑功率、效率、节能和环境等因素。
2 节能措施
节能措施通常包括降低系统内能量损失、增加能量利用效率和改进热交换性能等措施。
3 性能指标计算方法
不同类型的热力循环
卡诺循环
卡诺循环是工程中最重要的热力学概念之一，它是一种完全可逆的热力学过程。
布雷顿循环
是一种常用的气体动力循环，广泛应用于燃气轮机、航空发动机和工业应用。
斯特林循环
斯特林循环是另一种常用的气体动力循环，主要用于制冷、加热和转换工作。
燃气轮机
1
工作原理
燃气轮机是通过将压气机所吸入的空气
提供实现气体动力循环的一些计算方法和公式。

武汉理工大学轮机工程工程热力学与传热学气体动力循环作业答案

T2 400 273.15
5 1为定容过程，故T5 =T1
p5 p1
对于1 2和4 5可逆绝热压缩过程，有p1v1 p2v2、p4v4 p5v5
同时结合v1 v5，p4 =p3，v2 v3
得
p5 p1
=
p4 p2
v4 v2
v1 v5
=
p3 p2
v4 v3
=
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
所以T5 =T1
t3)
1（590-400）＋3010.4-9（0728.10-590）
0.452
45.2%
对于同温限间的卡诺循环，高温热源温度为T4，低温热源温度为T1
则对应卡诺循环的热效率c
1 T1 T4
1
90 273.15 1001.25
0.637=63.7%
可见，此混合加热循环的热效率低于同温限间卡诺循环的热效率。
根据热效率的定义t
w0 q1
1
1 1
1
1 51.41
0.475=47.5%
（上式根据奥拓循环热效率的计算公式得到，可推导得到的结果与定容升压比无关，只
跟压缩比有关。）
据题，1kg空气对应的汽油质量是1/15kg ，假设单位质量的空气作功量是w1kg空气
则t
w0 q1
w1kg空气 1 kg汽油的发热值
w1kg空气 v1 v2
13931000 Pa=2.1MPa 0.827 0.165
6.已知内燃机混合加热循环，t1 90C，t2 400C，t3 590C，t5 300C，工质视为空气，比热容为定值。求此循环的热效率，并与同温度范围内的卡诺循环的热效率相比较。
解：先画出示意图
解：根据热效率的定义t

工程热力学复习

可逆： S = 0，定熵过程
不可逆： S > 0，熵增由不可逆因素引起（耗散）
Q 0
S ad 0
第三章热力学第二定律
熵的影响因素有：换热、不可逆损耗、物质流动
熵方程： dS 其中：
Q
T
dS g
dS dS f dSg
热二律表达式之一
Q 熵流： dS f
T
系统与外界交换热量引起的熵变
工程热力学
复习
工程热力学
热力学基本概念和基本理论第第一二章章基本概念第一定律第三章理想气体的热力过程工质性质第四章理想气体的性质和过程第八章（）水和水蒸气的性质 1 基本热力过程以及应用第六章气体的压缩过程第七章气体动力循环第八章（）水蒸气动力循环 2
绝热系统:与外界无热量交换。孤立系统:与外界无能量交换又无物质交换。可以理解成闭口 +绝热，但是实际上孤立系统是不存在的。
有是否传质是否传热是否传功开口系非绝热系非绝功系
无闭口系绝热系绝功系
是否传热、功、质
非孤立系
孤立系

1.
2. 3.
状态：把系统中某一瞬间表现的工质热力性质对外的宏观状况，称为工质的热力状态，简称状态。状态参数：描述工质状态特性的一些宏观物理量称为工质的状态参数。具有以下特征：状态确定，则状态参数也确定，反之亦然—单值函数。状态参数的变化量与路径无关，只与初终态有关—点函数。其微元差是全微分。常用的状态参数：P、T、V、U、H和S;

工程热力学知识点

一．是非题1．两种湿空气的相对湿度相等，则吸收水蒸汽的能力也相等。

（）2．闭口系统进行一放热过程，其熵一定减少（）3．容器中气体的压力不变，则压力表的读数也绝对不会改变。

（）4．理想气体在绝热容器中作自由膨胀，则气体温度与压力的表达式为k kppTT1 1212（）5．对所研究的各种热力现象都可以按闭口系统、开口系统或孤立系统进行分析，其结果与所取系统的形式无关。

（）6．工质在相同的初、终态之间进行可逆与不可逆过程，则工质熵的变化是一样的。

（）7．对于过热水蒸气，干度1x（）8．对于渐缩喷管，若气流的初参数一定，那么随着背压的降低，流量将增大，但最多增大到临界流量。

（）9．膨胀功、流动功和技术功都是与过程的路径有关的过程量（）10．已知露点温度dt、含湿量d即能确定湿空气的状态。

（）二．选择题（10分）1．如果热机从热源吸热100kJ，对外作功100kJ，则（）。

（A）违反热力学第一定律；（B）违反热力学第二定律；（C）不违反第一、第二定律；（D）A和B。

2．压力为10bar的气体通过渐缩喷管流入1bar的环境中，现将喷管尾部截去一小段，其流速、流量变化为（）。

A 流速减小，流量不变（B）流速不变，流量增加C流速不变，流量不变（D）流速减小，流量增大3．系统在可逆过程中与外界传递的热量，其数值大小取决于（）。

（A）系统的初、终态；（B）系统所经历的过程；（C）（A）和（B）；（D）系统的熵变。

4．不断对密闭刚性容器中的汽水混合物加热之后，其结果只能是（）。

（A）全部水变成水蒸汽（B）部分水变成水蒸汽（C）部分或全部水变成水蒸汽（D）不能确定5．（）过程是可逆过程。

（A）.可以从终态回复到初态的（B）.没有摩擦的（C）.没有摩擦的准静态过程（D）.没有温差的三．填空题（10分）1．理想气体多变过程中，工质放热压缩升温的多变指数的范围_________ 2．蒸汽的干度定义为_________。

3．水蒸汽的汽化潜热在低温时较__________，在高温时较__________，在临界温度为__________。

工程热力学-课件-第8章蒸汽动力循环

s m T t
忽略水泵功，则循环输出净功率的表达式为：
Ps mT P0 mT D(h1 h2 )
理想耗汽率ωo
D 1 0 P0 h1 h2
o D 1 1 i Pi h1 h2/ T h1 h2 T
以实际内部功率Pi为基准考虑有效功，有效功耗汽率ωs为：
分来自蒸汽动力
蒸汽动力装置可利用各种燃料蒸汽是无污染、价廉、易得的工质
8.1.2工质为水蒸气的卡诺循环在相同范围内卡诺循环的热效率最高气体工质的定温加热与放热难于进行，且功不大水蒸气汽化与凝结时既定压又定温，功大实际气体不采用卡诺循环
8-5难于实现；
T
1
5 4
P1 W0
6
V8>>v5 需用比水泵大得多的压缩机；
o D 1 s Ps PomT Tm
8-2 再热循环
Reheat Cycle
再热目的：
克服汽轮机尾部蒸汽湿度太大的危害：热效率腐蚀
过热器
再热器
1
1
5
6
再热循环也是提高热效率的途径之一 3% 左右
2
冷凝器
3
给水泵
T
6 5
1
a
多出一块
再热器
a
1
b
4,3
[解]①两级抽汽回热循环的T-s图如图所示。由 p2=0.004MPa查水蒸气图表得T2/=302K，故从冷凝器的凝结水温度升至给水温度间的总温差 ΔT=T7-T3=423-302=121K。加热级数为2，故平均每级温差应为：ΔT/2=60.5 K，由此可算出： T9= T3+ΔT/2=302+60.5=362.5K

工程热力学课后思考题答案1

7．答：系统内部各部分之间的传热和位移或系统与外界之间的热量的交换与功的交换都是促使系统状态变化的原因。
8．答：（1）第一种情况如图1-1（a）,不作功（2）第二种情况如图1-1（b）,作功（3）第一种情况为不可逆过程不可以在p-v图上表示出来，第二种情况为可逆过程可以在p-v图上表示出来。
9．答：经历一个不可逆过程后系统可以恢复为原来状态。系统和外界整个系统不能恢复原来状态。
5．答：成立
6．答：不只限于理想气体和可逆的绝热过程。因为和是通用公式，适用于任何工质任何过程，只要是绝热过程无论是可逆还是不可逆。所以和不只限于可逆绝热过程。
7．（1）（×）
（2）（×）
（3）（+w1-2-3 ,q1-4-3=Δu1-4-3+w1-4-3
3．由热力学第一定律等
4．分析能量转换关系（用P—V图及T—S图）（根据需要可以定性也可以定量）
例：
1）程方程式：（特征）（方程）
2) 始、终状态参数之间的关系：
3) 计算各量：
4) 上工质状态参数的变化规律及能量转换情况
5．答：对于确定的理想气体在同一温度下为定值，为定值。在不同温度下为定值，不是定值
6．答：麦耶公式的推导用到理想气体方程，因此适用于理想气体混合物不适合实际气体
7．答：在工程热力学里，在无化学反应及原子核反应的过程中，化学能、原子核能都不变化，可以不考虑，因此热力学能包括内动能和内位能。内动能由温度决定，内位能由决定。这样热力学能由两个状态参数决定。所以热力学能是状态参数。由公式可以看到，焓也是由状态参数决定，所以也是状态参数。对于理想气体热力学能和焓只是温度的函数。
第六章气体与蒸汽的流动

工程热力学全部章节复习习题

第二章基本概念基本要求：通过本章的学习，你应该掌握以下工程热力学的基本概念：工质，热力学系统（及其分类），外界,边界，热力学平衡态（与稳态、均匀的区别），状态参数（及其特征），准静态过程，可逆过程，功，热量本章重点：1、热力学系统的概念及其分类。

2、热力学平衡态的概念及其判断。

3、状态参数的概念及其特征。

4、准静态过程的概念及其意义、判断。

5、可逆过程的概念及其判断。

6、准静态过程与可逆过程的联系与区别。

7、功、热量的概念及其区别、方向符号。

第一节工质热力学系统1. 作为工质应具有良好的______和______。

A. 流动性/多变性B. 膨胀性/多变性C. 膨胀性/分离性2. 把热能转化为机械能，通过______的膨胀来实现。

A. 高温气体C. 液体D. A、B、C均不对3. 把热量转化为功的媒介物称为______。

A. 功源B. 热源C. 质源工质必须具有良好的膨胀性和流动性，常用工质有：B. 润滑油C. 水D. 天然气4. 内燃机动力装置的工质是_______。

B. 蒸气C. 燃油D. 水5. 燃气轮机动力装置的做功工质是：B. 蒸汽C. 氧气D. 水6. 蒸汽动力装置的工质必须具有良好的______性。

B. 耐高温C. 纯净D. 导热7. 下列哪一种系统与外界肯定没有质量交换但可能有热量交换?A. 绝热系统B. 孤立系统D. 开口系统8. 与外界没有质量交换的系统是______，同时它也可能是______。

A. 开口系统/孤立系统B. 开口系统/绝热系统D. 绝热系统/孤立系统9. 封闭系统是指______的系统。

B. 与外界没有热量交换C. 与外界既没有物质交换也没有热量交换D. 与外界没有功的交换10. 开口系统是指______的系统。

B. 与外界有热量交换C. 与外界有物质交换没有热量交换D. 与外界有功的交换11. 与外界有质量交换的系统是开口系统，同时它也可能是：A.封闭系统C.孤立系统D.B+C12. _____与外界肯定没有能量交换。

工程热力学主要循环图示

热泵技术
通过循环图示分析热泵的工作原理，实现低品位热能的回收利用。
热管技术
利用循环图示研究热管技术，实现高效传热和节能。
环保技术
废热处理
利用循环图示分析废热处理过程中的能量转换和利用，降低环境污染。
温室气体减排
通过循环图示研究温室气体减排技术，减少温室气体排放。
工业废水处理
利用循环图示分析工业废水处理过程中的能量转换和利用，实现废水零排放。
影响因素
热效率受到工质的选择、循环过程的设计、实际运行条件等因素的影响。
机械效率
01
机械效率
表示循环过程中机械能转换为输出功的效率，是评价机械发动机性能的重要指标。
计算公式
02
03
影响因素
$eta_{mech} = frac{W_{net}}{W_{net} + Q_{in}}$。
机械效率受到工质的选择、循环过程的设计、实际运行条件等因素的影响。
THANKS
感谢观看
循环效率受到多种因素的影响，如循环过程的设计、工质的选择、实际运行条件等。
热效率
热效率
表示循环过程中热能转换为机械能的效率，是评价热力发动机性能的重要指标。
计算公式
$eta_{th} = frac{W_{net}}{Q_{in} - Q_{out}}$，其中 $Q_{out}$为循环中输出热量。
对于封闭系统，热量自发地从低温流向高温，而不是相反方向。
03
循环图示的解析
循环效率
循环效率
表示循环过程能量转换的完善程度，是评价循环过程性能的重要参数。
计算公式
$eta
=
frac{W_{net}}{Q_{in}}$，

《工程热力学及内燃机原理》教学大纲

《工程热力学及内燃机原理》教学大纲开课单位：汽车工程系课程代号：学分：4 总学时：64 H课程类别：限选考核方式：考试基本面向：车辆工程专业一、本课程的目的、性质及任务本课程为车辆工程专业的一门专业课。

通过本课程的学习，学生掌握热力学的基本概念和内燃机基本原理，能对内燃机的性能进行全面的、系统的分析，具备一定的热力学过程和内燃机主要参数的计算能力，并为以后学习机械方面的专业课程打好基础。

二、本课程的基本要求掌握热力学的基本概念和内燃机基本原理，掌握热力学第一定律和热力学第二定律；了解各种常用工质的热力性质；能根据热力学基本定律，结合工质的热力性质，分析计算实现热能和机械能相互转换的各种热力过程和热力循环；了解提高热效率的正确途径和措施。

了解内燃机排污、噪声、振动的知识，掌握内燃机台架试验的基本知识和基本技能。

三、本课程与其他课程的关系学习本课程前，应先修“高等数学”、“大学物理学”、“机械原理”、“汽车构造”等课程。

只有在学好上述课程的基础上才能更好的学习本课程。

四、本课程的教学内容第一部分工程热力学部分绪论（一）热能及其利用（二）热力学发展简史（三）工程热力学的主要内容及研究方法第一章基本概念（一）热能在热机中转变成机械能的过程（二）热力系统（三）工质的热力学状态及其基本状态参数（四）平衡状态，状态方程式，坐标图（五）工质的状态变化过程（六）过程功和热量（七）热力循环第二章热力学第一定律（一）热力学第一定律的实质（二）热力学能和总能（三）能量的传递和转化（四）焓（五）热力学第一定律的基本能量方程式（六）开口系统能量方程式（七）能量方程式的应用第三章理想气体的性质（一）理想气体的概念（二）理想气体状态方程式（三）理想气体比热容（四）理想气体的热力学能、焓和熵（五）理想气体混合物第四章理想气体的热力过程（一）研究热力过程的目的及一般方法（二）定容过程（三）定压过程（四）定温过程（五）绝热过程（六）多变过程第五章热力学第二定律（一）热力学第二定律（二）可逆循环分析及其热效率（三）卡诺定理（四）熵参数、热过程方向的判据（五）熵增原理（六）熵方程第六章气体的流动（一）稳定流动基本方程（二）促进速度变化的条件（三）喷管的计算（四）定熵滞止参数第七章压气机的热力过程（一）单级活塞式压气机的工作原理和理论耗功量（二）余隙容积的影响（三）多级压缩和级间冷却（四）叶轮式压气机的工作原理第八章气体动力循环（一）活塞式内燃机动力循环（二）活塞式内燃机各种理想循环的比较（三）斯特林循环（四）燃气轮机装置循环（五）燃气轮机装置的定压加热实际循环（六）提高燃气轮机装置循环热效率的措施第二部分内燃机原理部分第一章绪论（一）20世纪的内燃机（二）内燃机面临能源与环境的严峻挑战（三）内燃机当前的发展水平（四）面向21世纪的内燃机第二章内燃机的工作循环（一）内燃机理想循环（二）涡轮增压内燃机理想循环（三）内燃机理想循环热效率（四）内燃机实际循环（五）内燃机工作循环举例第三章内燃机的工作指标与性能分析（一）内燃机的工作指标（二）内燃机的指示参数（三）内燃机的机械损失及机械效率（四）内燃机的有效参数（五）内燃机的强化指标与强化分析（六）内燃机的热平衡（七）内燃机的热计算第四章内燃机的燃烧（一）内燃机燃烧热化学（二）内燃机缸内的空气运动（三）点燃式内燃机的燃烧（四）点燃式内燃机的燃烧室（五）压燃式内燃机的燃烧（六）压燃式内燃机的燃烧室第五章内燃机的燃料与燃料供给（一）内燃机燃料（二）柴油机的燃油喷射系统（三）柴油机电控喷油系统（四）汽油机的燃油供给系统（五）电控汽油喷射系统（六）气体燃料内燃机的燃料供给第六章内燃机的换气过程（一）四冲程内燃机的换气过程（二）提高充气系数的措施（三）二冲程内燃机的换气过程及其品质评定（四）内燃机的换气可用能与缸盖气道稳流试验第七章内燃机增压（一）增压技术和增压方式（二）涡轮增压系统（三）高压比、超高压比涡轮增压系统（四）涡轮增压器与内燃机的配合（五）车用发动机增压（六）特殊工况下发动机的涡轮增压第八章内燃机的排放与控制（一）内燃机排放与环境污染（二）内燃机中的有害气相排放物（三）内燃机的颗粒物排放（四）光化学反应（五）内燃机的排气净化第九章内燃机工作过程数值计算（一）内燃机的工质及热力系统的划分（二）内燃机气缸内的热力过程（三）内燃机进排气系统内的热力过程（四）内燃机缸内过程计算的边界条件（五）内燃机与涡轮增压器的匹配计算第十章内燃机的运行特性（一）内燃机的运行工况和调节（二）内燃机的基本运行特性（三）内燃机的实用运行特性（四）内燃机功率及燃油消耗率的修正五、本课程重点、难点1、工程热力学部分：重点：热力学第一定律、理想气体的性质、热力学第二定律、理想气体的热力过程、气体动力循环、气体的流动难点：热力学第二定律、气体的流动。

动力循环

（2）采用多级压缩中间冷却以及再热的回热循环采用多级压缩中间冷却以及再热的回热循环
采用多级压缩中间冷却，可使压缩终了温度降低。采用多级压缩中间冷却，可使压缩终了温度降低。而采用多级膨胀中间再热，可使膨胀终了温度提高。用多级膨胀中间再热，可使膨胀终了温度提高。这两方面都可使回热的温度范围大为扩展，可使回热的温度范围大为扩展，从而提高平均吸热温度及降低平均放热温度，使循环热效率得到较大的提高。低平均放热温度，使循环热效率得到较大的提高。结构复杂，体积较大，结构复杂，体积较大，因而常单独采用多级压缩中间冷或采用多级膨胀中间再热。却，或采用多级膨胀中间再热。
时循环净功有极大值。时循环净功有极大值。
二、燃气轮机的实际循环压气机耗功：压气机耗功：
ηc, s 燃气轮机轴功：燃气轮机轴功： ( ws ) T = ηT (h3 − h4 )
( ws ) c =
h2 − h1
w0 ( ws ) T − ( ws ) c 循环热效率：循环热效率： η t = 1 − = q1 q1
ε ↑ ε → ηt ↑ p1v1 w0 = (λ − 1)(ε κ −1 − 1) κ −1
可见：可见：
↑ λ , ↑ ε → w0 ↑
②定压加热循环（笛塞尔循环）定压加热循环（笛塞尔循环）
特点： 1,为混合特点：λ＝1,为混合加热循环的一个特例，加热循环的一个特例，将其代入混合加热循环的热效率及循环净功的表达式，效率及循环净功的表达式，即分别有：即分别有： 1 ρκ −1 η t = 1 − κ −1 ε κλ ( ρ − 1) 可见：可见：
混合加热循环的循环净功为：混合加热循环的循环净功为：
′ ′ w0 = (q1 + q1′) − q2 = cV 0 (T3 − T2 ) + c p 0 (T4 − T3 ) − cV 0 (T5 − T1 )

工程热力学第八章

稳定流动：
流体在流经空间任何一点时，其全部参数都不随时间而变化的流动过程。
简化假设：
1、沿流动方向上的一维问题：取同一截面上某参数的平均值作为该截面上各点该参数的值。 2、可逆绝热过程：流体流过管道的时间很短，与外界换热很小，可视为绝热，另外，不计管道摩擦。
8－1 稳定流动的基本方程式
一、连续性方程稳定流动中，任一截面的所有参数均不随时间而变，故流经一定截面的质量流量应为定值，不随时间而变。如图取截面1－1 和2－2，两截面的质量流量分别为qm1、 qm2，流速cf 1、cf 2，比体积为v1和v2，截面积A1、A2
pcr 2 k 1 cr ( ) p0 k 1
k
p0 vcr v0 ( ) pcr
过热蒸汽： k=1.3 γcr=0.546 干饱和蒸汽： k=1.135 γcr=0.577
结论：
临界压力比是分析管内流动的一个重要
数值，截面上工质的压力与滞止压力之比等于临界压力比是气流速度从亚声速到超声速的转折点；以上分析在理论上只适用于定比容理想气体的可逆绝热流动，对于水蒸气的可逆绝热流动，k 为一经验值，不是比热比。
c f 2 2(h0 h2 ) 2c p (T0 T2 ) T2 2 (1 ) k 1 T0 p2 2 [1 ( ) k 1 p0 kp0 v0 p2 2 [1 ( ) k 1 p0 kRg T0
k 1 k
kRg T0
]
k 1 k
]
在初态确定的条件下：
二、流量计算根据连续方程，喷管各截面的质量流量相等。但各种形式喷管的流量大小都受最小截面控制，因而通常按最小截面（收缩喷管的出口截面、缩放喷管的喉部截面）来计算流量，即： A2 c f 2 收缩喷管： qm v2 缩放喷管：

工程热力学8气体动力循环

2
2’
p2’=3.5~5MPa
t2’=600~800℃
柴油自燃t=335℃
p0
2’ 喷柴油
0
1
2 开始燃烧 V
2—3 迅速燃烧，近似
V
p↑5~9MPa
四冲程高速柴油机工作过程
3—4 边燃烧，边膨胀
3
4
p
近似膨胀p
2
t4可达1700~1800℃
2’
4 燃烧结束
5
4—5 多变膨胀
p0
1’
p5=0.3~0.5MPa
s
定容加热循环（奥托循环)
p
T
3
3
2
4
2
4
1
1
v
s
定容加热循环的计算
吸热量
T
q1 cv T3 T2
放热量(取绝对值）
2
1
q2 cv T4 T1
热效率
t
w q1
q1 q2 q1
1 q2 q1
1 T4 T1 T3 T2
1
3 4
s
定容加热循环的计算
1
热效率
t
1 T4 T3
0
1
t5 500℃ V
5—1’ 开阀排气，降压
V
1’—0 活塞推排气,完成循环
四冲程高速柴油机的理想化
1. 工质定比热理想气体工质数量不变 P-V图 p-v图
2. 0-1和1’ -0抵消开口闭口循环
3. 燃烧外界加热 4. 排气向外界放热 5. 多变绝热 6. 不可逆可逆
3
4
p
2 2’
动力循环研究方法
实际动力循环非常复杂不可逆，多变指数变化，燃烧等