工程热力学第9章工程热力学(沈维道_童钧耕主编)第四版汇总资料
沈维道《工程热力学》(第4版)名校考研真题(第9~13章)【圣才出品】
解：回热是指，在保持构成循环的热力过程性质不变的条件下，利用循环中某些放热过 程的放热量来满足另一些吸热过程的吸热需要的措施。从热力学的角度来说，循环输出的净 功不变，但是回热的措施使循环从外界高温热源的吸热量减少，向低温热源的放热量也减少， 因而可以提高循环的热效率。
（1）若全部都是可逆过程，试求：每千克燃气在气轮机中所做的功 wT；燃气轮机Ⅱ的 质量流量 qm，B；压力机压缩每千克空气所消耗的功 wC；燃气轮机Ⅰ的质量流量 qm,A；每
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分钟气体工质分别从两燃烧室吸收的热量 QA 和 QB；⑥整个装置的热效率ηt。 （2）若压气机的绝热效率ηC=0.85，试求：压缩每千克空气时，做功能力损失是多少？ 此时整个装置的热效率又为多少？
实际的燃气轮机Ⅰ中的气体的质量流量为：
2．综观蒸汽动力循环、燃气轮机循环、内燃机循环以及其他动力循环，请分析归纳转 换为机械能的必要条件或基本规律？[天津大学 2005 研]
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解：动力循环工作过程的一般规律是任何动力循环都是以消耗热能为代价， 以作功为目的。但是为了达到这个目的，首先必须以升压造成压差为前提，否则消耗的热能 再多，倘若没有必要的压差条件，仍是无法利用膨胀转变为动力。由此可见，压差的存在与 否是热能转化为机械能的先决条件，它也为拉开平均吸、放热温度创造了条件。其次还必须 以放热为基础，否则将违背热力学第二定律。总之，升压是前提，加热是手段，作功是目的， 放热是基础。
工程热力学-第四版思考题答案(完整版)(沈维道)(高等教育出版社)
工程热力学-第四版思考题答案(完整版)(沈维道)(高等教育出版社)工程热力学第四版沈维道 思考题 完整版第1章 基本概念及定义1.闭口系与外界无物质交换，系统内质量将保持恒定，那么，系统内质量保持恒定的热力系一定是闭口系统吗?答：否。
当一个控制质量的质量入流率与质量出流率相等时（如稳态稳流系统），系统内的质量将保持恒定不变。
2.有人认为，开口系统中系统与外界有物质交换，而物质又与能量不可分割，所以开口系不可能是绝热系。
这种观点对不对，为什么? 答：不对。
“绝热系”指的是过程中与外界无热量交换的系统。
热量是指过程中系统与外界间以热的方式交换的能量，是过程量，过程一旦结束就无所谓“热量”。
物质并不“拥有”热量。
一个系统能否绝热与其边界是否对物质流开放无关。
⒊平衡状态与稳定状态有何区别和联系，平衡状态与均匀状态有何区别和联系? 答：“平衡状态”与“稳定状态”的概念均指系统的状态不随时间而变化，这是它们的共同点；但平衡状态要求的是在没有外界作用下保持不变；而平衡状态则一般指在外界作用下保持不变，这是它们的区别所在。
⒋倘使容器中气体的压力没有改变，试问安装在该容器上的压力表的读数会改变吗？在绝对压力计算公式中，当地大气压是否必定是环境大气压?答：可能会的。
因为压力表上的读数为表压力，是工质真实压力与环境介质压力之差。
环境介质压力，譬如大气压力，是地面以上空气柱的重量所造成的，它随着各地的纬度、高度和气候条件不同而有所变化，因此，即使工质的绝对压力不变，表压力和真空度仍有可能变化。
“当地大气压”并非就是环境大气压。
准确地说，计算式中的P b 应是“当地环境介质”的压力，而不是随便任何其它意义上的“大气压力”，或被视为不变的“环境大气压力”。
⒌温度计测温的基本原理是什么?答：温度计对温度的测量建立在热力学第零定律原理之上。
它利用了“温度是相互热平衡的系统所具有的一种同一热力性质”，这一性质就是“温度”的概念。
工程热力学课后思考题答案__第四版_沈维道_童钧耕主编_高等教育出版社汇总
1．闭口系与外界无物质交换，系统内质量保持恒定，那么系统内质量保持恒定的热力系一定是闭口系统吗？不一定，稳定流动系统内质量也保持恒定。
2．有人认为开口系统内系统与外界有物质交换，而物质又与能量不可分割，所以开口系统不可能是绝热系。
对不对，为什么？不对，绝热系的绝热是指热能单独通过系统边界进行传递（传热量），随物质进出的热能（准确地说是热力学能）不在其中。
4．倘使容器中气体的压力没有改变，试问安装在该容器上的压力表的读数会改变吗？绝对压力计算公式p =p b +p g (p > p b ), p = p b -p v (p < p b )中，当地大气压是否必定是环境大气压？当地大气压p b 改变，压力表读数就会改变。
当地大气压p b 不一定是环境大气压。
6．经验温标的缺点是什么？为什么？不同测温物质的测温结果有较大的误差，因为测温结果依赖于测温物质的性质。
7．促使系统状态变化的原因是什么？举例说明。
有势差（温度差、压力差、浓度差、电位差等等）存在。
4题图9．家用电热水器是利用电加热水的家用设备，通常其表面散热可忽略。
取正在使用的家用电热水器为控制体（但不包括电加热器），这是什么系统？把电加热器包括在研究对象内，这是什么系统？什么情况下能构成孤立系统？不包括电加热器为开口（不绝热）系统（a 图）。
包括电加热器则为开口绝热系统（b 图）。
将能量传递和质量传递（冷水源、热水汇、热源、电源等）全部包括在内，构成孤立系统。
或者说，孤立系统把所有发生相互作用的部分均包括在内。
12．图1-22中容器为刚性绝热容器，分成两部分，一部分装气体，一部分抽成真空，中间是隔板，（1）突然抽去隔板，气体（系统）是否作功？（2）设真空部分装有许多隔板，逐个抽去隔板，每抽一块板让气体先恢复平衡在抽p v1a b29题图a b冷水 冷水热水传热 传热 热水 电流下一块，则又如何？（3）上述两种情况从初态变化到终态，其过程是否都可在p -v 图上表示？4．一刚性容器，中间用绝热隔板分为两部分，A 中存有高压空气，B 中保持真空，如图2-12所示。
工程热力学(沈维道_童钧耕主编)第四版-全书完整课件_第九章
2. cV
定容过程 dv=0
若为理想气体
cV
u T
v
u u(T )
u T
v
du dT
cV
du dT
du
cVdT
cV cV (T ) 温度的函数
7
3. cp
据一般表达式
cp
u T
v
u v
T
第三章 气体和蒸气的性质
Properties of gas and vapor
3-1 理想气体 3-2 理想气体的比热容 3-3 理想气体的热力学能、焓和熵 3-4 饱和状态、饱和温度和饱和压力
3-5 水的定压加热汽化过程 3-6 水和水蒸气状态参数 3-7 水蒸气图表和图
1
3-1 理想气体
一、理想气体(perfect gas or ideal gas)的基本假设
加热，使温度升高如 t'，保持定 值，系统建立新的动态平衡。与之 对应，p变成ps'。
所以 Ts ps 一一对应，只有一个独立变量，即 ts f ps
如
ps
ts 100
4
ps atm ts C
28
t/ ℃ p/ MPa
0
20
50
100
120
0.0 006 112 0.0 023 385 0.0 123 446 0.1 013 325 0. 198 483
20
讨论： 如图：
Tb Tc Td
uab uac uad hab hac had
工程热力学 复习指南 配套工程热力学第四版 童均耕 沈维道
目录
第一章 基本概念及定义 ................................................................................................... 3 §1.1 热能和机械能相互转换的过程 .............................................................................. 3 §1.2 热力系统（热力系、系统、体系）外界和边界 .................................................. 3 §1.3 工质的热力学状态和基本状态参数 ....................................................................... 3 §1.4 平衡状态.................................................................................................................. 4 §1.5 工质的状态变化过程 .............................................................................................. 5 §1.6 功和热量.................................................................................................................. 5 §1.7 热力循环.................................................................................................................. 6 ☆本章习题指导 ............................................................................................................... 6 第二章 热力学第一定律 ......................................................................................................... 8 §2.1 热力学第一定律的实质 .......................................................................................... 8 §2.2 热力学能(内能)和总能 ........................................................................................... 9 §2.3 热力学第一定律基本表达式 .................................................................................. 9 §2.4 闭口系基本能量方程式 ........................................................................................ 10 §2.5 开口系能量方程 .................................................................................................... 10 ☆本章习题指导 ............................................................................................................. 13 第三章 气体和蒸汽的性质 ................................................................................................... 14 §3.1 理想气体................................................................................................................ 14 §3.2 理想气体的比热容 ................................................................................................ 14 §3.3 理想气体的热力学能、焓和熵 ............................................................................ 18 §3.4 饱和状态、饱和温度和饱和压力 ........................................................................ 19 §3.5 水的定压加热汽化过程 ........................................................................................ 19 §3.6 水和水蒸气状态参数 ............................................................................................ 20 §3.7 水蒸气图表和图 .................................................................................................... 21 ☆本章习题指导 ............................................................................................................. 21 第四章 气体和蒸汽的基本的热力过程 ............................................................................... 25 §4.1 研究热力过程的目的及一般方法 ........................................................................ 25 §4.2 理想气体的定压、定容、定温和等比熵（可逆绝热）过程 ............................ 26 §4.4 理想气体多变过程 ................................................................................................ 27 §4.5 水蒸气的基本过程 ................................................................................................ 28 ☆本章习题指导 ............................................................................................................. 29 第五章 热力学第二定律 ....................................................................................................... 33 §5.1 热力学第二定律 .................................................................................................... 33 §5.2 卡诺循环和卡诺定理 ............................................................................................ 33 §5.3 熵和热力学第二定律的数学表达式 ................................................................... 35 §5.4 熵方程与孤立系统熵增原理 ............................................................................... 37 §5.5 系统的作功能力(㶲)及熵产与作功能力损失 ..................................................... 39 §5.6 㶲平衡方程及㶲损失 ............................................................................................ 40 ☆本章习题指导 ............................................................................................................. 41
《工程热力学》(第四版)习题提示及答案09章习题提示与答案
习题提示与答案 第九章 气体动力循环9-1 活塞式内燃机定容加热循环的参数为：p 1＝0.1 MPa 、t 1＝27 ℃，压缩比ε＝6.5，加热量q 1＝700 kJ/kg 。
假设工质为空气及比热容为定值，试求循环各点的状态、循环净功及循环热效率。
提示：1-2过程为等熵压缩过程，压缩比21v v =ε；2-3过程为定容加热过程，过程热量q =c p 0ΔT ；3-4过程为等熵膨胀过程；4-1过程为定容放热过程。
循环净功： w 0=q 1-│q 2│；循环热效率：111-κt εη-=。
答案： v 1=0.861 m 3/kg ；p 2=1.37 MPa ，v 2=0.132 m 3/kg ， T 2=634.3 K ；p 3=3.48 MPa ，v 3=0.132 m 3/kg ，T 3=161 2 K ；p 4=0.253 MPa ，v 4=0.861 m 3/kg ，T 4=762.4 K ；kJ/kg 9.3680=w ；527.0=t η。
9-2 若上题活塞式内燃机定容加热循环的压缩比由6.5提高到8，试求循环热效率的变化及平均吸热温度和平均放热温度的变化。
提示：循环热效率1t 11-εηκ-=；平均温度sq T Δ=m 。
答案：ΔT m1=58.8 K ，ΔT m2=14.3 K ，t η∆=3.8%。
9-3 根据习题9-1所述条件，若比热容按变比热容考虑，试利用气体热力性质表计算该循环的热效率及循环净功。
提示：w 0=q 1-│q 2│，121q q η-=t ，q =Δu ，工质可看做理想气体；热力过程终态与初态的比体积之比等于其相对比体积之比，即r1r212v v v v =，相对比体积为温度的单值函数。
答案：w 0＝342.24 kJ/kg ，t η=0.489。
9-4 在活塞式内燃机中，为了保证气缸的机械强度及润滑，总是在气缸壁外面加以冷却。
如果考虑定容加热循环的T -s 图压缩过程和膨胀过程中工质与气缸壁间的热交换，根据习题9-1所给条件，则膨胀过程可近似为n ＝1.37的多变过程，压缩过程可近似为n ＝1.38的多变过程，试据此计算其状态变化及过程的功。
工程热力学总复习(理工)(沈维道第四版)资料重点
63 含有水蒸汽的气体在压缩后
的冷却过程的水析的判别式为 1
ps1
p2 p1
ps2
64 绝热节流特点（节流前后焓值相等）
65 为什么要多级压缩？
66 喷管和扩压管的作用是什么？
67 气体及蒸气在喷管和扩压管中流动时必须
满足的条件（几何条件和力学条件）
68 速度与截面形状的关系式
dA A
M 2 1
dc c
69 学会根据进、出口马赫数M确定喷管和扩压 管的几何形状
渐扩型管道一定是扩压管吗？为什么？
70 热火用的计算
ExQ
1
T0 T
QT T0 T NhomakorabeaT S71 火用损失与熵产的关T系（T0成 正S比）Q T0S
72 火用效率与热效率
73 热力循环的分类（从工质、能量作用等角度）
74 朗肯循环的主要装置（锅炉、汽轮机、冷凝器和
给水泵）、热力过程（定压吸热程、定熵膨胀、定压冷凝
过程、定熵压缩过程）、吸热量公式和放热量公式。（记住）
75 朗肯循环的p-v、T- s图表示
76 提高朗肯循环热效率的途径：改变循环形式、
改变循环参数（初压、初温、终压） （如何影响？）
77 何谓蒸汽回热循环、蒸汽再热循环、热电联产循环 78 蒸汽压缩制冷循环的四个过程（绝热压缩、等压 冷凝、等压吸热和节流过程）、四个主要部件（压缩机、
29 技术功、容积功、流动功、和轴功的关系
（wt=w-Δ(pv) =Δc2/2+gΔz+ws）
30 技术功在p-v图上的表示（过程曲线与纵轴所包围
面积的负值）
31 准静态过程的技术功的微分表达式（δwt = -
vdp）和积分表达式（wt =-∫vdp）。
工程热力学课后思考题答案__第四版_沈维道_童钧耕
1 •闭口系与外界无物质交换，系统内质量保持恒定，那么系统内质量保持恒定的热力系一定是闭口系统吗？不一定，稳定流动系统内质量也保持恒定。
2 •有人认为开口系统内系统与外界有物质交换，而物质又与能量不可分割，所以开口系统不可能是绝热系。
对不对，为什么？不对，绝热系的绝热是指热能单独通过系统边界进行传递（传热量） ，随物质进岀的热能（准确地说是热力学能）不在其中。
3 •平衡状态与稳定状态有何区别和联系？平衡状态一定是稳定状态，稳定状态则不一定是平衡状态。
4•倘使容器中气体的压力没有改变，试问安装在该容器上的压力表的读数会改变吗？绝对压力计算公式p=p b +p g （P> p b ）, p= p b -p v （pv p b ）中，当地大气压是否必定是环境大气当地大气压P b 改变，压力表读数p b 不一定是环境大气压。
5•温度计测温的基本原理是什么？热力学第零定律The zeroth law of thermodynamics temperature. In order to measure we compare body C — a thermometer temperature scales （温度的标尺，简称 they are in thermal equilibrium, they havethe same temperature. Then we can know the temperature of body A with temperature scale marked on thermometer.6•经验温标的缺点是什么？为什么？不同测温物质的测温结果有较大的误差，因为测温结果依赖于测温物质的性质。
7•促使系统状态变化的原因是什么？举例说明。
有势差（温度差、压力差、浓度差、电位差等等）存在。
8分别以图1-20所示的参加公路自行车赛的运动员、运动手枪中的压缩空气、杯子里的热水和正在运行 的电视机为研究对象，说明这些是什么系统。
工程热力学讲义第9章[1].doc
![工程热力学讲义第9章[1].doc](https://img.taocdn.com/s3/m/5dcde12e53ea551810a6f524ccbff121dd36c5a5.png)
工程热力学讲义第9章[1].doc第9章气体和蒸汽的流动基本要求：1．深入理解喷管和扩压管流动中的基本关系式和滞止参数的物理意义，熟练运用热力学理论分析亚音速、超音速和临界流动的特点。
2．对于工质无论是理想气体或蒸汽，都要熟练掌握渐缩、渐缩渐扩喷管的选型和出口参数、流量等的计算。
理解扩压管的流动特点，会进行热力参数的计算。
3．能应用有摩擦流动计算公式，进行喷管的热力计算。
4．熟练掌握绝热节流的特性，参数的变化规律。
基本知识点：9．1 绝热流动的基本方程一、稳态稳流工质以恒定的流量连续不断地进出系统，系统内部及界面上各点工质的状态参数和宏观运动参数都保持一定，不随时间变化。
二、连续性方程由稳态稳流特点， ====m m m .......21const而 vfc m =得：0=-+vdv fdf cdc 该式适用于任何工质可逆与不可逆过程三、绝热稳定流动能量方程sw gdz dcq dh δδ---=221对绝热、不作功、忽略位能的稳定流动过程得：dh cd-=22说明：增速以降低本身储能为代价。
四、定熵过程方程由可逆绝热过程方程 k pv =const得：0=+vdv kpdp五、音速与马赫数音速：微小扰动在流体中的传播速度。
定义式： sp a )(ρ=注意：压力波的传播过程作定熵过程处理。
特别的，对理想气体：kRTa = 只随绝对温度而变马赫数（无因次量）：流速与当地音速的比值ac M =M>1，超音速M=1 临界音速 M<1 亚音速9．2 定熵流动的基本特性一、气体流速变化与状态参数间的关系对定熵过程，由dh=vdp ，得到：vdpcdc -= 适用于定熵流动过程。
分析：1。
气流速度增加(dc>0)，必导致气体的压力下降(dp<0)。
2。
气体速度下降(dc<0)，则将导致气体压力的升高(dp>0)。
二、管道截面变化的规律联立vdp cdc -=、连续性方程、可逆绝热过程方程得到：cdc Mfdf )1(2-=分析：对喷管：当M<1，因为dc>0，则喷管截面缩小df<0，称渐缩喷管。
沈维道《工程热力学》考研考点精讲
考点精讲工程热力学考试指导及课程说明主讲：程老师沈维道《工程热力学》考研辅导课程1、沈维道《工程热力学》考点精讲及复习思路2、沈维道《工程热力学》名校真题解析及典型题精讲精练3、沈维道《工程热力学》冲刺串讲及模拟四套卷精讲本课程使用教材《工程热力学》第三版作者：沈维道，蒋智敏，童钧耕主编出版社：高等教育出版社出版时间：2001-6-1《工程热力学》第4版作者：沈维道，童钧耕主编出版社：高等教育出版社出版时间：2007-6-1《工程热力学》第4版作者：曾丹岺主编出版社：高等教育出版社出版时间：2002-12-1《工程热力学》作者：朱明善等编著出版社：清华大学出版社出版时间：2011-6-1《工程热力学》作者：冯青，李世武，张丽编著出版社：西北工业大学出版社出版时间：2006-9-1《工程热力学》（第三版）作者：华自强，张忠进编出版社：高等教育出版社出版时间：2000-7-1《工程热力学》第二版作者：毕明树、冯殿义、马连湘编出版社：化学工业出版社出版时间：2008-1-1《工程热力学》作者：朱明善等编著出版社：清华大学出版社出版时间：1995-7-1《工程热力学》第四版作者：华自强等编出版社：高等教育出版社出版时间：2009-11-1《工程热力学》（第五版）作者：廉乐明等编出版社：中国建筑工业出版社出版时间：2007-1-1《工程热力学》作者：王修彦主编出版社：机械工业出版社出版时间：2008-1-1《工程热力学》作者：严家騄，王永青编著出版社：中国电力出版社出版时间：2007-9-1考试分值分布一般来说，在硕士研究生入学考试中，工程热力学专业课满分为150分。
大家首先要认真仔细地阅读自己打算报考院校的招生简章，确定考试教材，然后阅读考试大纲，确认考试范围。
尤其是，要根据近年(一般三年内)的真题，了解分值的分布、题型，以及该院校出题的倾向和偏好。
考试分值分布考研的工程热力学试题，一般来说题型分为两大类：概念题和计算题。
工程热力学第九章图文ppt课件
活塞式内燃机各种理想循环热力比较
Tmax 和 pmax 保持不变
T
3
q2 相等
2p
t
1
q2 q1
1 T2 T1
2m 2v
4
1
q1p q1m q1v
tp tm tv
s
为 了 规 范 事 业单位 聘用关 系，建 立和完 善适应 社会主 义市场 经济体 制的事 业单位 工作人 员聘用 制度， 保障用 人单位 和职工 的合法 权益
为 了 规 范 事 业单位 聘用关 系，建 立和完 善适应 社会主 义市场 经济体 制的事 业单位 工作人 员聘用 制度， 保障用 人单位 和职工 的合法 权益
分析循环的步骤：
将简化好的理想可逆循环表示在p-v、T-s图上
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。
为 了 规 范 事 业单位 聘用关 系，建 立和完 善适应 社会主 义市场 经济体 制的事 业单位 工作人 员聘用 制度， 保障用 人单位 和职工 的合法 权益
研究目标：
分析以气体为工质的内燃机循环、 燃气轮机循环的热力性能，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。
q2p q2m q2v
T
2p 2m 2v 1
3p 3m 3v 4v
4p4m
tp tm tv
s
q ？？Tmax和 1相同，图示 tp ,tm ,t大v 小
为 了 规 范 事 业单位 聘用关 系，建 立和完 善适应 社会主 义市场 经济体 制的事 业单位 工作人 员聘用 制度， 保障用 人单位 和职工 的合法 权益
《工程热力学》第九章 气体动力循环
c , s
分析热效率 提高途径！
t
( k 1) / k ( k 1) / k
T
1
1
c , s c , s
1
1
31
四．燃气轮机回热循环 （定压加热回热循环）
1、回热的概念： 利用废气高温余热对进入燃烧室前的空气进行预 热，以减少燃料消耗，提高热效率的措施 回热度μ ：空气在回热器中实际得到的热量与理想 情况下得到热量之比为回热度，一般在0.5-0.8 之间 2、多级压缩、级间冷却回热循环
低 压 压 气 机
9
燃料
中间燃烧室
中间冷却器
37
P
2 8 7 6 3 9
T
6
3 9
3’
4
2
7 1
1
5
4
V
5 s
8
多级压缩级间冷却回热循环 P-V图、T-S图
38
ξ 8.3
增压机及其循环（略）
一、增压机概念及简单装置 二、增压机工作过程及简化
39
第九章
气体动力循环(3学时）
基本内容： 热效率法分析循环；活塞式内燃机工作原理及 热力学方法；内燃机理想循环；燃气轮机装置 循环及提高热效率的方法；增压器及其循环； 其他循环简介 基本要求： 掌握分析循环热效率的方法；理解实际工作循 环合理简化的方法；掌握内燃机理想循环及提 高热效率的方法掌握；燃气轮机装置循环及提 高热效率的方法；了解其他循环
t 1
1
k 1 k
以P-V图、T-S图 分析热效率提高途径！
26
4、轴功计算及其最大值与增温比关系
燃气轮机作功 压缩机耗功
( ws )T h3 h4 CP 0 (T3 T4 )
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按冲程：二冲程(two-stroke ) 四冲程(four-stroke )
5
２．活塞式内燃机循环特点 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
9–1 分析动力循环的一般方法
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。
二、分析动力循环的一般步骤
1. 实际循环（复杂不可逆） 抽象、简化 可逆理论循环
分析可逆循环 影响经济性的主要因素和可能改进途径
指导改善 实际循环
2. 分析实际循环与理论循环的偏离程度，找出实际
6
二、活塞式内燃机循环的简化
7
三、平均有效压力(mean effective pressure)
pMEP
Wnet Vh
8
9–3 活塞式内燃机的理想循环
一、混合加热理想循环
01 吸气
（dual combustion cycle） 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
损失的部位、大小、原因及改进办法
2
三、分析动力循环的方法
1. 第一定律分析法
以第一定律为基础，以能 量的数量守恒为立足点。
2. 第二定律分析法 熵分析法 分析法
综合第一定律和第二定律 从能量的数量和质量分析。
熵产
作功能力损失
3
四、内部热效率i(internal thermal efficiency )
第九章 气体动力循环
Gas power cycles
9-1 分析动力循环的一般方法 9-2 活塞式内燃机实际循环的简化
9-3 活塞式内燃机的理想循环 9-4 活塞式内燃机个正理想循环的热力学比较
9-5 燃气轮机装置循环
9-6 燃气轮机装置定压加热实际循环 9-7 提高燃气轮机装置热效率的热力学措施
9-8 喷气发动机简介
T1
v1 v2
1
T1 1
T3
T2
p3 p2
T1 1
T4
T3
v4 v3
T1 1
5 1
T5
T1
p5 p1
12
求
p5
p1
p1v1 p2v2 ； p5 v5 p4v4
p4 p3 v1 v5 v2 v3
两式相除，考虑到
p5 p1
p4 p2
v4 v3
ห้องสมุดไป่ตู้
p3 p2
v4 v3
定容增压比(pressure ratio)
v1
v2 p3
p2
定压预胀比 (cutoff ratio)
v4
v3
10
2. 循环热效率
t
wnet q1
wnet w12 w23 w34 w45 w51 w12 w34 w45
Rg
1
T1
1
p2 p1
1
p3
v4
v3
T5
T1
p5 p1
T5 T1
把T2、T3、T4和T5代入
t
1
T3
T5 T1
T2 T4
T3
t
1
1
1
1
1
13
讨论：
a) t
b) t c) t
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。
Rg
1
T4
1
p5 p4
1
或 wnet qnet q1 q2
q1 q23 q34 cV T3 T2 cp T4 T3
q2 q51 cV T5 T1
11
t
1
q2 q1
1
T3
T5 T1
T2 T4
T3
利用 、、 表示 t
1 2 23
34
T2
气体动力循环中工作流体 理想气体 空气 定比热
燃烧和排气过程
吸热和放热过程
燃料燃烧造成各部分气体成分及质量改变忽略不计
4
9–2 活塞式内燃机实际循环的简化
一、活塞式内燃机(internal combustion engine)简介
1．分类：
按燃料：煤气机(gas engine) 汽油机(gasoline engine; petrol engine) 柴油机(diesel engine)
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
燃油质量忽略
燃气成分改变忽略
9
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)
外还有因温度上升而使 ，造成热效率下降
16
三、定容加热理想循环(Otto cycle)
v1
v2
p3
p2
17
v1
v2
p3
p2
q1 cV T3 T2
q2 cV T4 T1
1t 1
t
1 q2 q1
1 T4 T1 T3 T2
1
1
1
1
1
1
1
18
讨论： a) t
其中
——不可逆过程中实际作功量和循环加热量之比
t
wnet q1
i
wnet ,act q1
T wnet
q1
Tt
与实际循环相当的内可逆循环的热效率
T
wnet ,act wnet
相对内部效率(internal engine efficiency) 反映内部摩擦引起的损失
五、空气标准假设(the air-standard hypothesis)
14
二、定压加热理想循环(Diesel cycle)
v1
v2
v3
v2
t
1
q2 q1
q2 cV T4 T1
t
1
T4 T1
T3 T2
t
1
1
1
1
1
q1 cp T3 T2
1 t
1
1
1 1
15
讨论： a) t wnet b) t wnet
c) 重负荷（，q1 ）时 内部热效率下降，除
b) ; t不变，但wnet
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
19
9–4 活塞式内燃机各种理想循环的热力学比较
一、压缩比相同，吸热量相同时的比较
q1v q1m q1p
q2v q2m q2 p
tv tm tp
或
T 2v T 2m T 2 p T 1v T 1m T 1p
20
二、循环pmax、Tmax相同时的比较
q2 p q2m q2v q1p q2m q2v