任务三气体动力循环(情景任务一).pptx

定压加热循环的计算
q1 cp T3 T2
T
放热量(取绝对值）
q2 cv T4 T1
2
热效率
1
t
w q1
q1 q2 q1
1 q2 q1
轮机工程基础模块
3 4
s
项目五：工程热力学
定压加热循环的计算
热效率
t
k 1 1 k1k( 1)
t
当 不变 t 当 不变 t
轮机工程基础模块
1.5 2 2.5
项目五：工程热力学
轮机工程基础模块
任务三 气体动力循环
情景任务一
情景任务二
项目五：工程热力学
轮机工程基础模块
【学习情境一】 提高柴油机热效率的途径
能力目标：1.掌握往复式内燃机的实际工作循环； 2.掌握往复式内燃机的理想工作循环；
3. 掌握循环热效率的计算方法
学习任务：1. 分析四冲程柴油机的工作过程 2. 往复式内燃机的理想工作循环分析
课内实践：指出提高柴油机效率的方法
教学方法：引导文教学法
项目五：工程热力学
学习领域：气体动力循环 学习情境：四冲程柴油机的气体动力循环 工作任务：四冲程柴油机的工作过程及其理想化分析 具体任务：分析四冲程柴油机的循环过程
1. 往复式内燃机的组成？ 2. 四冲程柴油机的工作过程？
3. 现代四冲程柴油机的理想循环过程？
2
5 定容升压比 p3
p2
反映供
1
定压预胀比 v4
v Cutoff ratio
v3
油规律
项目五：工程热力学
轮机工程基础模块
柴油机特性参数的意义
（1）压缩比：压缩前的比体积与压缩后的比体积之比，绝热压 缩过程中工质被压缩的程度，内燃机工作体积大小的结构参数。
v1 v2
（2）定容升压比: 定容加热后的压力与加热前的压力之比，内 燃机定容加热量多少的特性参数。
定容预胀比的减少而增加。
项目五：工程热力学
【拓展延伸】
一、定容加热循环：
现代柴油机与汽油机动力循环图示
p 34
p 3
轮机工程基础模块
1
2
2
5
4
1 v
柴油机，压燃式
1
v
汽油机，点燃式
项目五：工程热力学
轮机工程基础模块
定容加热循环（奥托OTTO循环)
p 3
T
3
2
2
4
4
1
1
v
s
项目五：工程热力学
定容加热循环的计算 吸热量
p3 p2
（3）定压预胀比: 定压加热后的比体积与加热前的比体积之比，内 燃机定压加热量多少的特性参数。
v4 v3
项目五：工程热力学
轮机工程基础模块
4、柴油机理想混合加热循环的热效率计算
吸热量
T
q1 cv T3 T2 cp T4 T3
4 3
放热量(取绝对值）
2
5
q2 cv T5 T1
项目五：工程热力学
轮机工程基础模块
部分素材来源于网络
1. 柴油机实际循环的理想化条件 p 3 4
（1） 工质
定比热理想气体
2
略去燃油质量，工质数量不变
2’
P-V图p-v图
5
（2）0-1和1’ -0Байду номын сангаас消 开口闭口循环
p0 0
1’ 1
（3）定容与定压燃烧外界加热
V
（4）排气向外界放热
（5）多变压缩及膨胀绝热
（6）不可逆可逆
项目五：工程热力学
2. 柴油机理想循环的组成
k 1
T1 k 1
s
T3
p3 p2
T2
T1 k1
T4
v4 v3
T3
T1 k1
项目五：工程热力学
轮机工程基础模块
热效率
T
t
1
T3
T5 T1
T2 k T4
T3
4 3
5
k 1
2
T5
v4 v5
T4
p5 p1
T1
kT1
1
t
1
k1
k 1
1 k
1
ε, t, t
s
热效率随着压缩比的提高，定容升压比的提高，
4. 柴油机的特性参数？ 5. 柴油机的热效率计算？
轮机工程基础模块
• 引导文
返回
项目五：工程热力学
【任务描述】
四冲程柴油机的工作过程
轮机工程基础模块
a. 进气行程 b. 压缩行程 c. 做功行程 d. 排气行程
四冲程柴油机工作原理示意图
项目五：工程热力学
【背景知识】 一、往复式内燃机的实际 p 3
T3 T4 3
1
T1
T4 T1
T2
T3 T2
1
1
T1
1
T2
1
1
k 1
v1 v2
2 1
4
1
1
k 1
k
t
s
项目五：工程热力学
轮机工程基础模块
定容加热循环的计算
t
1
k1
k 1
1 k
1
1
t
1
1
k 1
k
汽油易爆燃 一般汽油机
6 10
一般柴油机效率高于汽油机的效率
但汽油机小巧
q
轮机工程基础模块
1-2：绝热压缩 3-4：定压吸热
2-3：定容吸热 4-5：绝热膨胀
5-1：定容放热
该循环由于兼有定容和定压加热过程，所以称为“混合加热理想循 环”。
项目五：工程热力学
3. 柴油机的特性参数
轮机工程基础模块
p
3
Compression ratio 压缩比
v1
4
v2
反映气 缸容积
q1 cv T3 T2
放热量(取绝对值）
轮机工程基础模块
T
3
2
4
q2 cv T4 T1
1
热效率
s
t
w q1
q1 q2 q1
1 q2 q1
1 T4 T1 T3 T2
项目五：工程热力学
轮机工程基础模块
定容加热循环的计算 热效率
t
1 T4 T1 T3 T2
k 1
T2 TT1
v1 v2
1
热效率
q w
s
t
w q1
q1 q2 q1
1 q2 q1
1
T3
T5 T2
T1
k T4
T3
项目五：工程热力学
轮机工程基础模块
热效率 v1 p3 Tv4
t
1
T3
v2T5 T1 p2
T2 k T4 T3
v3
将循环各特征点的温度均用T1和特性
2
3
4 5
参数表示：
1
T2
T1
v1 v2
工作循环
0—1 吸入空气 1—2’ 多变压缩：先吸后放热 一般n=1.34~1.37
p2’=3~5MPa t2’=600~700℃ 柴油自燃t=335℃ 2’ 喷柴油 2 开始燃烧 2—3 迅速燃烧，近似 V
2 2’
p0 0
p↑5~8MPa
轮机工程基础模块
1 V
项目五：工程热力学
轮机工程基础模块
3—4 边喷油，边膨胀 近似 p 膨胀
项目五：工程热力学
轮机工程基础模块
【分组讨论】：提高柴油机效率的方法 决策阶段
？
柴油机效率
压缩比 定容升压比 定压预胀比
返回
项目五：工程热力学
轮机工程基础模块
自评
评价阶段
互评
相关知识理解
教师点评
项目五：工程热力学
轮机工程基础模块
组间交流 组与组交流对相关概念评认价阶识段 过程及遇到困难，如何解决并 对整个过程详细自评，各组交流后组与组之间互评。 教师评价 ●思路规范、表达要点是否清楚。 ●态度、协作能力。 ●教师对本次核心难点细评，并引导学生拓展思考气体动 力循环实际应用，通过引申培养学生由点到面，处理综合 任务的能力。。 学生反思 资讯决策计划实施中哪个环节有待改进，如何改进。 明确下一次工作中需要改进什么。
p3 4
t4可达1400~1800℃
2
4 停止喷柴油
2’
4—5 多变膨胀：先吸后放热 p5=0.25~0.45MPa
t5600~700℃ n=1.2~1.38
p0 0
5 1’
1
5—1’ 开阀排气， V 降压
V
1’—0 活塞推排气,完成循环
项目五：工程热力学
轮机工程基础模块
二、往复式内燃机的理想工作循环
t 柴油机 12 22
项目五：工程热力学
二、定压加热循环
现代柴油机与早期柴油机循环图示
轮机工程基础模块
p 3
2
4 5
1
v
现代柴油机，压燃式
p
1
2
3
4
1
v
早期低速柴油机，压燃式
项目五：工程热力学
轮机工程基础模块
压定加热循环（狄塞尔Diesel循环)
p
T
3
2
3
4
1
2
4
1
v
s
项目五：工程热力学
吸热量