第三至五讲1.3-1.7 喷气发动机热力循环
工程热力学喷气发动机联合循环的工作原理及特点
工程热力学喷气发动机联合循环的工作原理及特点喷气发动机是一种常见的动力装置，广泛应用于航空、航天和工业领域。
为了提高发动机的热效率和功率输出，工程热力学中提出了喷气发动机联合循环的概念。
本文将详细介绍喷气发动机联合循环的工作原理以及其特点。
一、工作原理1. 简介喷气发动机联合循环是一种将燃烧室废气与蒸汽动力循环相结合的系统。
在传统的喷气发动机中，大量废气含有高温高能量，而这些废气通常会被直接排放。
而联合循环则利用这些废气，通过燃烧室后的烟气余热来产生蒸汽，再将蒸汽作为额外的工作物质来驱动涡轮，从而提高热效率。
2. 工作流程联合循环的工作流程包括废气余热回收、蒸汽发生、蒸汽冷凝和蒸汽动力循环四个主要步骤。
废气余热回收：燃烧室内产生的高温废气通过换热器进行余热回收，将烟气温度降低至合适的蒸汽发生温度。
蒸汽发生：降温后的废气进入蒸汽发生器，与水进行热交换，使水变为高温高压蒸汽。
蒸汽冷凝：蒸汽通过涡轮推动发电机或其他设备工作，然后进入冷凝器，在冷凝器中与冷却介质进行热交换，变为液体。
蒸汽动力循环：冷凝后的液体被泵送至蒸汽发生器，再次参与蒸汽循环。
二、特点1. 提高热效率联合循环通过废气余热回收和额外的蒸汽动力循环，使废气中的热能得到充分利用，提高了整个系统的热效率。
相较于传统的喷气发动机，联合循环的热效率可提高5-10个百分点。
2. 减少排放联合循环可以减少废气排放，降低对环境的负荷。
废气中的热能被充分回收利用，减少了烟气的温度和排放量，降低了对大气的污染。
3. 提升动力输出利用额外的蒸汽动力循环，喷气发动机的动力输出可以得到进一步提升。
蒸汽的加入增加了额外的工作物质，提高了整个系统的功率。
4. 延长发动机寿命联合循环利用蒸汽冷凝产生的液体作为润滑剂，可在一定程度上减少机件的磨损和热蚀，延长发动机的使用寿命。
5. 多能源适应性联合循环不仅可以利用传统的燃油发生热再利用，还能与其他能源相结合，如天然气、生物质和核能等，具有较强的多能源适应性。
工程热力学喷气发动机循环的组成及其特点分析
工程热力学喷气发动机循环的组成及其特点分析工程热力学是热能转换与利用的一门重要学科，而喷气发动机则是工程热力学的一个重要应用领域。
喷气发动机作为航空领域的核心动力装置，其循环特点的分析与优化对于提高发动机的性能至关重要。
本文将对喷气发动机的循环组成及其特点进行详细分析。
1. 喷气发动机的循环组成喷气发动机的循环由气压循环、燃烧循环和排气循环组成。
其中，气压循环包括进口、压缩、燃料喷射和压力释放四个过程。
进口过程中，空气通过进气道进入发动机。
压缩过程中，进入发动机的空气首先经过压气机的压缩，增加气体的压力和温度。
燃料喷射过程中，燃料通过喷油嘴喷入压气机的前级，与压气机进气端的空气混合并燃烧。
压力释放过程中，燃烧产生的高温高压气体通过喷嘴喷出，产生拖力并推动飞机。
2. 喷气发动机循环的特点分析2.1 高效性喷气发动机的循环具有高效能的特点。
其高压涡轮压缩机的采用使得压缩比增大，进而提高了循环效率。
燃气发动机的热效率往往达到30%以上，相比于传统的内燃机有明显的优势。
2.2 自动性喷气发动机采用可连续燃烧的方式，燃烧和排烟的过程自动进行，不需要人工干预。
同时，喷气发动机的整个循环过程也是连续的，可以长时间运转。
2.3 高推力喷气发动机的推力主要来自于喷气释放过程中产生的高速气流。
通过喷嘴的设计和气流的控制，喷气发动机可以产生巨大的推力，满足飞机的需要。
2.4 适应性喷气发动机的循环具有良好的适应性。
由于燃烧和排烟的过程可以自动控制，喷气发动机可以适应不同的气候条件和航程要求。
在高海拔、高温甚至恶劣环境下，喷气发动机仍能正常工作。
3. 喷气发动机循环的优化为了提高喷气发动机的性能，人们进行了循环的优化研究。
其中的关键问题是在保持高效率的同时降低燃烧温度和减少氮氧化物排放。
通过采用新材料、高效涡轮增压器和燃烧室的结构优化等手段，可以有效提高发动机的性能。
4. 总结综上所述，工程热力学喷气发动机的循环具有高效性、自动性、高推力和适应性等特点。
气体动力循环课程
循环热效率分析：
定温膨胀过程3-4中工质从外部 燃烧系统得到的热量为
q1
RgTmax
ln
v4 v3
定温压缩过程1-2中工质向冷却介质放出的热量为
q2
RgTmin
ln
v1 v2
热效率
t 1
q2 q1
1
RgTmin RgTmax
ln ln
v1 v2 v4 v3
利用循环中各状态间的参数关系，可以得到
w0 cV 0T1{ 1[( 1) ( 1)] ( 1)} p1v1 { 1[( 1) ( 1)] ( 1)} 1
可见： , , w0 。
二、定容加热循环和定压加热循环
①定容加热循环（奥图循环）
特点：ρ＝1，为混合加热循环的一个特例，将ρ＝1代入混合加 热循环的热效率及循环净功的表达式，即分别有
9-1 活塞式内燃机的理想循环
一、混合加热循环（萨巴特循环）
实际循环： 0-1 进气过程 1-2 压缩过程 2-3-4 燃烧过程 4-5 膨胀(作功)过程 5-1 自由排气过程＋强制 排气过程
理想化： 1. 热力过程的理想化
①进气过程→0-1定压线 ②压缩过程→1-2定熵压缩 ③燃烧过程→2-3定容加热＋3-4定压加热（外热源加热） ④膨胀过程→4-5定熵膨胀 ⑤排气过程→5-1定容放热＋1-0定压线
工作过程： 喷气式发动机以一定飞行速度前进时，空气以相同速度进入。高 速气流在前端扩压管1中降速升压后进入压气机2，经绝热压缩进一 步升压。压缩空气在燃烧室3中和喷入的燃料一起进行定压燃烧。 产生的高温燃气先在燃气轮机4中绝热膨胀产生轴功用于带动压气 机，然后进入尾部喷管5中，在其中继续膨胀获得高速，最后从尾 部喷向大气。 喷气式发动机重量轻、体积小、功率大，其功率随本身运动速度 提高而增大，特别适合用做航空发动机。
工程热力学喷气发动机循环中各组件的性能计算
工程热力学喷气发动机循环中各组件的性能计算发动机是现代航空和汽车工业中不可或缺的关键设备。
其中，喷气发动机作为一种重要的动力装置，具有高效性能和强大推力，广泛应用于航空领域。
在喷气发动机的热力学循环中，各组件的性能计算是确保发动机正常运行和性能优化的重要一环。
本文将探讨工程热力学喷气发动机循环中各组件的性能计算方法。
一、进气道和压气机性能计算在喷气发动机中，进气道和压气机是关键的组件。
进气道的性能计算主要考虑气流的压缩与加速以及流动损失。
对于压气机的性能计算，则需要考虑进气流量、压比和效率。
这些参数的计算可以通过实验和理论模型得出，进而确定进气道和压气机的性能。
二、燃烧室的性能计算燃烧室是喷气发动机热力学循环中的重要组成部分，其性能计算主要涉及燃烧效率和燃烧温度的估算。
燃烧室内的燃气混合物经过燃烧反应后释放出大量的热能，将热能转化为喷气发动机的推力。
通过考虑燃料的燃烧特性和空气流动特性，可以计算出燃烧室的性能指标。
三、涡轮和喷管的性能计算涡轮和喷管是喷气发动机中的关键元件，它们的性能计算对于确定发动机的功率输出和喷口速度至关重要。
涡轮的性能计算主要包括轮毂出口总温和压力的估算，考虑到轴向和周向气流的流动损失。
喷管的性能计算则需要考虑喷管出口速度和压力分布，以及喷管失速等因素的影响。
综上所述，工程热力学喷气发动机循环中各组件的性能计算是确保发动机正常运行和优化性能的关键步骤。
通过准确计算进气道和压气机、燃烧室、涡轮和喷管等组件的性能参数，可以为喷气发动机的设计和性能优化提供可靠的依据。
随着计算机技术的不断发展，基于数值计算和模拟的方法也被广泛应用于喷气发动机性能计算中，进一步提高了计算的准确性和效率。
未来，随着科学技术的不断进步，喷气发动机的性能计算方法将得到更加精确和高效的应用。
第5章热力循环-资料
.. .. 4 5 p1 6 1
..
3
2
.p1
1
.4. .5
.6 .
3
2
30
(3)朗肯循环的热效率
t
wnet q1
1 q2 q1
wnet wt,Twt,P
w t,T h 1 h 2? cpT 1 T 2
ห้องสมุดไป่ตู้
wt,P h4 h3
w n e t h 1 h 2 h 4 h 3
c) ,i, i m ax
增大τ是提高燃气轮机装置性能（wnet，ηi）的方向。
A474299
26
5.3.4 气体动力循环热效率分析归纳：
基础：
t
wnet q1
1q2 q1
1T2 T1
方法：
在T-s图上叠加、拆分等； 在T-s图上与同温限卡诺循环比较；
利用ηt= f (x, y, z ···)的数学特性。
2
1
22
*5.3.3 燃气轮机装置定压加热的实际循环
1-2 不可逆绝热压缩； 2-3 定压吸热； 3-4 不可逆绝热膨胀； 4-1 定压放热。
23
1. 压气机绝热效率和燃气轮机相对内效率
C,s
wC,s wC
h2s h1 h2 h1
wC
1
C,s
h2s h1
1
p3 p2
q1cVT3T2
t 1qq12
1T4T1 T3T2
q2cVT4T1
1 t 1 1 1 1 1 1 1 1
15
讨论： a) t
b ) ; t不 变 ， 但 w n et
10
发动机原理(航空)课件：第一章第一节 涡轮喷气发动机热力循环
2020年9月27日
21
四、实际循环
• 各部件损失和热力 过程的不可逆性 • 加热前后工质成分 发生变化
2020年9月27日
22
四、实际循环
• 实际循环，四个热力过程
0 2：多变压缩 3 9：多变膨胀
2 3：不等压加热 9 0：等压放热
2020年9月27日
W f ( , ,c ,e, )
• 由于热力过程损失的存在：
– 实际循环效率除受增压比影响外，还受加热比 以及压缩过程和膨胀过程效率影响，且比理想 循环热效率低；
– 实际循环功低于理想循环功。
2020年9月27日
27
五、结论
1. 为提高循环热效率，应尽可能提高循环增 压比
2. 为提高循环功，应尽可能提高循环加热比 3. 存在有最佳增压比，使循环功最大，增压
2020年9月27日
32
发动机热力基础
5、热力学第一定律 热量、内能和机械能之间的相互转换和守 恒关系。 dq=du+pdv dq=dh-vdp
p2
q=cp(T2-T1)- vdp p1
2020年9月27日
33
发动机热力基础
6、热力过程
定容过程：W=0 q=Δu=cv(T2-T1) 定压过程： Δu=cv(T2-T1) W=R（T2-T1）
T0
=
－1
th
1
1
－1
2020年9月27日
17
三、理想循环-热效率
th 1
1
－1
• 理想循环热效率只与循环增压比有关，且 与循环增压比成正比。
2020年9月27日
18
喷气发动机热力循环
γ 1 γ 1 p γ p γ 3 2 p p 5 0
6
引入反映循环特性的参数--增压比
p2 π p0
π
进气道的冲压比 ： 压气机的增压比 ： 所以 in c 即：循环的增压比等于进气道的冲压比与 压气机的增压比的乘积
2018/12/11 航空发动机原理 7
2018/12/11
航空发动机原理
17
有效功
a 1 c p w0 c p T0 1 1 c
1
1 c p ' 1 ' 1 ' a 1 c p 1 1
航空发动机原理 8
2018/12/11
在 一 定的情况下， 取决于空气在压缩过 程中压力提高的程度 发动机的增压比 愈大， 则热效率 t 愈高。
图2－10 热效率随发动机增压比的变化
2018/12/11
航空发动机原理
9
3 理想循环功
W的推导计算：
w0 q1 q2 c p T3 T2 c p T5 T0
其中：
T3 成 为 加 热 比 ， e T0
1
故：理想循环功取决于加热比Δ和增压比π
11
2018/12/11
航空发动机原理
图形分析 增压比一定， 加热 比愈大， 循环功愈 大。 最佳增压比 opt 的 定义
图2－11 理想循环功与增压比的关系
2018/12/11
2018/12/11
航空发动机原理
工程热力学喷气发动机循环中可变工作过程的设计
工程热力学喷气发动机循环中可变工作过程的设计喷气发动机是现代航空工业中最重要的动力装置之一，其工作过程设计对发动机性能和燃油效率的提升起着关键作用。
在工程热力学中，发动机的工作过程需要充分考虑热力学和流体力学的原理，以实现最佳的工作性能。
一、引言喷气发动机的循环系统由多个连续工作过程组成，其中可变工作过程设计是提高发动机性能的重要方面。
本文将重点探讨喷气发动机循环中可变工作过程的设计方法与原理。
二、工程热力学的基本原理在工程热力学中，理想气体的状态方程可以表达为Pv = RT，其中P为气体压力，v为气体体积，R为气体常数，T为气体温度。
通过这个方程，我们可以计算气体在不同状态下的热力学参数。
三、喷气发动机循环的基本特点喷气发动机循环的基本特点包括各种工作过程的相互联系和相互影响，其中压缩、燃烧、膨胀和排气是关键过程。
在设计过程中，需要充分考虑这些过程的特点和相互影响，以实现最佳的工作效果。
四、可变工作过程的设计方法可变工作过程的设计方法包括控制燃烧室中燃料的喷射量和喷射时间，以及调整涡轮增压器的工作效率等。
通过这些方法，可以实现发动机在不同工作条件下的最佳性能。
五、实例分析：xxx发动机的可变工作过程设计以xxx发动机为例，我们可以通过对其各个工作过程的分析和优化，设计出最佳的可变工作过程。
在压缩过程中，我们可以控制压气机的转速和导叶的调节角度，以实现压缩效果的最大化。
在燃烧过程中，我们可以通过控制燃料的喷射量和喷射时间，以及调整燃烧室的结构和燃烧方式，来实现燃烧效率的最优化。
在膨胀和排气过程中，我们可以通过调整涡轮增压器的工作效率和尾喷管的结构设计，来实现发动机输出功率的最大化和废气排放的最优化。
六、结论工程热力学喷气发动机循环中可变工作过程的设计是提高发动机性能和燃油效率的关键。
通过充分考虑发动机各个工作过程的特点和相互关系，并采用适当的设计方法，可以实现发动机在不同工作条件下的最佳性能。
这对于航空工业的发展和节能减排具有重要意义。
《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。
演示版热力循环.ppt
23 凝汽器 p 放热
2
3 给水泵
33/ 给水泵 s 压缩 发电机
3/ 45 1 锅炉 p 吸热
凝汽器 郎肯循环
第一节 蒸汽动力基本循环—朗肯循环
郎肯循环pv图 p
3/ 4
51
3
2
12 汽轮机 s 膨胀
23 凝汽器 p 放热
33/ 给水泵 s 压缩 3/ 45 1 锅炉
p 吸热
v
第一节 蒸汽动力基本循环—朗肯循环
按燃料
汽油机 小型汽车，摩托
柴油机 中、大型汽车，火车，轮船 移动电站
煤油机 航空 按点燃方式： 点燃式，压燃式 按冲程数： 二冲程，四冲程
四冲程往复活塞式 内燃机在四个活塞 行程内完成进气、 压缩、作功和排气 等四个过程，即在 一个活塞行程内只 进行一个过程。因 此，活塞行程可分 别用四个过程命 名——进气行程、 压缩行程、作功行 程和排气行程
➢气缸工作容积 上、下止点间所包容的气 缸容积称为气缸工作容积。
➢内燃机排量 内燃机所有气缸工作容积 的总和称为内燃机排量。 ➢燃烧室容积
第一节 蒸汽动力基本循环—朗肯循环
1、 朗肯循环简介
锅 炉
汽轮机
➢朗肯循环是最简 单、最基本的理想 蒸汽动力循环
发电机 凝汽器
四个主要装置： 锅炉 汽轮机 凝汽器 给水泵
给水泵
第一节 蒸汽动力基本循环—朗肯循环
水蒸气动力循环系统的简化
简化（理想化）：
5 锅 炉
4
3/
1 汽轮机
12 汽轮机 s 膨胀
第八章 热力循环
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节
蒸汽动力基本循环—朗肯循环(重点) 压气机循环 活塞式内燃机循环 燃气轮机装置循环 压缩蒸汽制冷循环
01 第一章 发动机热力循环及性能指标
① 热能利用的完善程度；② 能量相互转换的效率；③ 寻求提高 热量利用率的途径。
将内燃机的实际循环进行若干简化，提出一种假想循环，这种假 想循环就称为“理想循环”。
第一章
内燃机的热力循环及性能指标
1. 内燃机的热力循环
1-1 内燃机理想热力循环 在热机中，确定工质所经历的过程称为循环。内燃机的实际 热力循环是由进气、压缩、燃烧、膨胀和排气等多个过程所组成 的，循环中工质存在着质和量的变化，整个过程是不可逆的。 要确切地描述内燃机中实际的热力过程，在目前条件下还非 常困难。为了了解内燃机的
V
膨胀过程的容积变化用后膨胀比
Vb Vz
Vs Vc 表示。 Vc
表示。
Pz Pc
定容加热的压力升高，以压力升高比
表示。
图1（c）为等压循环（也称狄赛尔diesel循环） a—c 为绝热压缩； c—z 为定压加入热量 Q1; z—b 为绝热膨胀； b—a 为等容释放热量Q2。 Vz 定压加热过程的容积变化用初膨胀比 表示,其它同等容 Vc 循环。
图1－6
四冲程内燃机实际循环的p-V示功图
(1) 工质不同（理想循环为双原子气体；实际的为空气和燃烧 产物的混合物）, t
① 工质成分变化 t
柴油机中，燃烧前是新鲜空气与上循环的残留废气的混合 物，燃烧后，工质成分为燃烧产物。 ②工质比热变化 t a. 理想循环工质的比热是不随温度变化的，
1
点还在燃烧。这就是后燃现象。 e点的位置取决于混合气形成 的完善程度，供油规律，过量空气系数的大小及发动机的转速 等因素。一般好的情况下在上止点后40℃A～70℃A，也可能拖 延到排气门打开。后燃是在后膨胀比较小的情况下进行的，所 以损失了z1z1’ez1 , t 。 ③ 不完全燃烧 t 由于混合气形成不良引起不完全燃烧，使燃料热值未充分 利用，使燃烧膨胀线下移 , t 。 （6） 漏气损失 t 理想循环中工质质量不变。 实际循环中，气门，活塞环处有泄露，一般约为总量的 0.2%。 上面已就实际循环与理论循环的差异做了一般性的比较， 下面将继续讨论压缩，膨胀过程，燃烧与换气过程将在后面的 章节详细论述。
喷气发动机热力循环PPT文档40页
36、“不可能”这个字(法语是一个字 )，只 在愚人 的字典 中找得 到。--拿 破仑。 37、不要生气要争气，不要看破要突 破，不 要嫉妒 要欣赏 ，不要 托延要 积极， 不要心 动要行 动。 38、勤奋，机会，乐观是成功的三要 素。(注 意：传 统观念 认为勤 奋和机 会是成 功的要 素，但 是经过 统计学 和成功 人士的 分析得 出，乐 观是成 功的第 三要素 。
39、没有不老的誓言，没有不变的承 诺，踏 上旅途 ，义无 反顾。 40、对时间的价值没有没有深切认识 的人， 决不会 坚韧勤 勉。
31、只有永远躺在泥坑里的人，才不会再掉进坑里。——黑格尔 32、希望的灯一旦熄灭，生活刹那间变成了一片黑暗。——普列姆昌德 33、希望是人生的乳母。——科策布 34、形成天才的决定因素应该是勤奋。——郭沫若 35、学到很多东西的诀窍，就是一下子不要学很多。——洛克
燃气涡轮发动机的热力循环过程
燃气涡轮发动机的热力循环过程1. 燃气涡轮发动机是什么？说到燃气涡轮发动机，大家可能会想，“这是什么高大上的东西？”其实，它就像是飞机、船只和一些发电厂里的“大心脏”，用来产生动力的。
简单来说，这种发动机是把燃料燃烧产生的热能转化为机械能的机器。
想象一下，一辆汽车的引擎，不同的是，燃气涡轮的转速高得吓人，声音也像是发动了一台飞机。
我们接下来就来聊聊它的热力循环过程，听起来好像很复杂，但其实并没有那么神秘。
1.1 热力循环的基本概念热力循环，顾名思义，就是能量从一种形式转变为另一种形式的过程。
在燃气涡轮发动机中，首先是空气被吸入，接着是和燃料一起燃烧，产生热气，然后这个热气推动涡轮旋转，最后产生动力。
说白了，就是一条“空气热量动力”的链条，有点像我们平常吃饭，吃了饭才能有力气工作嘛！1.2 各个步骤的详细讲解首先，空气通过压缩机被吸入。
压缩机就像是一个巨大的“吸尘器”，把外面的空气吸进来并压缩，增加它的压力。
这样做的好处就是，压缩后的空气更容易与燃料结合，燃烧时能产生更多的能量。
接下来，压缩空气进入燃烧室，这里可是“大战”的地方，燃料喷入后，点火！轰！一声巨响，燃烧产生的高温高压气体瞬间膨胀，推动涡轮旋转。
就像我们看烟花，火焰绽放那一瞬间，能量释放得淋漓尽致。
再往后，涡轮旋转的同时，驱动了发电机或者推进系统，真的就像是在开跑车，瞬间加速的感觉。
而这股强大的气流又经过涡轮后被排出，这样一来，整个循环就完成了。
听起来简单，其实里面的学问大了去了，不过没关系，我们只要知道这整个过程就是一场“热的派对”，热气、动力，接连不断，真是热闹非凡！2. 燃气涡轮的应用场景说到燃气涡轮发动机，咱们得聊聊它的应用。
你可能会想，“这东西能用在哪儿？”其实，它的身影随处可见，飞机、船只、甚至是某些火电厂都在用它。
想象一下，飞机在高空飞行，发动机轰鸣声传来，那就是燃气涡轮在尽情工作！而且啊，这种发动机的推力大，效率高，可以说是飞行的“猛将”。
涡轮喷气发动机热力循环
涡轮喷气发动机热力循环组成单转子涡轮喷气发动机是由进气道、压气机、燃烧室、涡轮、喷管五大部件组成。
各组成部分的功能如下:进气道:将足够的空气量,以最小的流动损失顺利引入压气机；除此之外,当飞行速度大于压气机进口处的气流速度时,可以通过冲压压缩空气,提高空气的压力。
压气机:通过高速旋转的叶片对空气做功,压缩空气,提高空气的压力。
燃烧室:高压空气和燃油混合,燃烧,将化学能转变位热能,形成高压高温的燃气。
涡轮:高温高压的燃气在涡轮内膨胀,向外输出功，去带动压气机和其他附件。
喷管:使燃气继续膨胀,加速,提高燃气速度。
足够量的空气，通过进气道以最小的流动损失顺利地引入发动机。
压气机以高速旋转地叶片对空气做功压缩空气，提高空气地压力。
高压空气在燃烧室内和燃油混合，燃烧，将化学能转变为热能，形成高温高压地燃气。
高温高压地燃气首先在涡轮内膨胀，推动涡轮旋转，去带动压气机。
然后燃气在喷管内继续膨胀，加速燃气，提高燃气的速度。
使燃气以较高的速度喷出，产生推力。
发动机中压力最高的位置是在燃烧室进口,温度最高的位置是在涡轮的进口,发动机出口的压力可以等于,也可以大于外界的大气压。
中间的三个部分:压气机、燃烧室、涡轮称为燃气发生器。
燃气发生器是各种发动机的核心。
这是因为:燃气发生器可以完成发动机将热能转变为机械能的工作,即燃油在燃烧室燃烧,将化学能转变为热能；涡轮将部分热能转变为机械能；而热能转变为机械能需要在高压下进行,压气机就是来提高压力的。
燃气发生器所获得的机械能按其分配方式不同就形成了不同类型的燃气涡轮发动机,即涡扇发动机,涡桨发动机,涡轴发动机等；所以涡轮发动机中的风扇,涡桨发动机中的螺旋桨和直升机的旋翼所需的功率都来自燃气发生器。
故又称为这几种发动机的核心机。
单转子涡喷发动机的站位为了讨论方便，表示了单转子涡喷发动机的站位规定。
0站位:发动机的远前方,那里的气流参数为 *0*0,,,,T p V T p o ； 1站位:进气道的出口,压气机的进口,气流参数为 *1*1111,,,,T p V T p ； 2站位:压气机的出口,燃烧室的进口,气流参数为 *2*2222,,,,T p V T p ； 3站位:燃烧室的出口,涡轮的进口,气流参数为 *3*3333,,,,T p V T p ； 4站位:涡轮的出口,喷管的进口,气流参数为 *4*4444,,,,T p V T p ； 5站位:喷管的出口,气流参数为 *5*5555,,,,T p V T p ； 注意要区别于书上的循环过程的下标。
热力烟雾汽油机工作原理
热力烟雾汽油机工作原理热力烟雾汽油机是一种高效的内燃机，其工作原理基于热力循环和液体喷雾燃烧两个主要环节。
在本文中，我们将深入探讨热力烟雾汽油机的工作原理，并分析其优缺点及应用领域。
一、热力循环热力循环是热力烟雾汽油机的核心，它利用热量的传导和扩散来驱动活塞运动，从而产生动力。
具体来说，热力循环包括四个步骤：吸气、加热、膨胀和排气。
在吸气阶段，活塞向下运动，从气缸顶部吸入空气。
同时，燃油也被喷入气缸，与吸入的空气混合。
在加热阶段，燃油和空气混合物被点火，产生燃烧反应。
这时，燃烧产生的高温高压气体向外膨胀，推动活塞向上运动。
在膨胀阶段，活塞向上运动，将气缸内的高温高压气体压缩，从而释放出更多的热能。
在排气阶段，活塞向下运动，将燃烧后的废气排出气缸。
通过这样的循环，热力烟雾汽油机可以不断地将热量转化为机械能，产生动力。
二、液体喷雾燃烧除了热力循环，液体喷雾燃烧也是热力烟雾汽油机的关键环节。
在这个过程中，燃料通过喷嘴喷入气缸，形成细小的液滴。
然后，这些液滴在高温高压气体的作用下，迅速蒸发和燃烧，产生更多的热量和动力。
相比于传统的汽油机，热力烟雾汽油机的液体喷雾燃烧具有以下优点：1. 燃料利用率高。
由于燃料被分解为细小的液滴，它们可以更加充分地与空气混合，从而提高燃料的利用率。
2. 污染物排放低。
由于燃烧更加充分，热力烟雾汽油机产生的废气中的污染物含量更低，对环境的影响更小。
3. 适应性强。
热力烟雾汽油机可以使用多种不同的燃料，包括汽油、柴油、液化气等。
这使得它在不同的应用领域中具有更广泛的适应性。
三、优缺点分析综合考虑热力烟雾汽油机的热力循环和液体喷雾燃烧两个方面，我们可以得出以下优缺点分析：优点：1. 高效节能。
相比于传统的汽油机，热力烟雾汽油机的燃料利用率更高，能够更充分地利用热量，从而提高发动机的效率。
2. 低污染排放。
由于热力烟雾汽油机的液体喷雾燃烧更加充分，其废气中的污染物排放更少，对环境的影响更小。
喷气发动机的工作原理
喷气发动机的工作原理喷气发动机是一种高效而广泛应用的动力装置，被用于飞机、火箭、船舶等许多交通工具中。
本文将对喷气发动机的工作原理进行详细解析，帮助读者了解其基本原理和机制。
一、引言喷气发动机是一种热力循环发动机，其基本原理是根据牛顿第三定律和能量守恒定律实现推力产生。
喷气发动机主要由进气、压缩、燃烧、喷射等组成，不同部分各司其职，共同完成燃烧产生推力的过程。
二、进气过程进气过程是喷气发动机工作的第一步，其目的是将周围空气引入发动机内部。
在飞机的机头通常有专门的空气取入口，将外部空气通过这个进气口进入发动机。
在进气过程中，空气经过滤网和进气道，同时流经压气机前经过一个均压器调节，在进气道中的空气压强始终保持均匀。
三、压缩过程进入发动机内部的空气进一步经过压缩器，这是喷气发动机工作的第二步。
压缩的目的是提供足够的压力，以便在燃烧过程中有效地将燃料燃烧，并达到产生高温高压气体的要求。
压缩器通常采取多级压缩，通过多个转子和定子的组合，将空气压缩到更高的压力。
四、燃烧过程压缩后的空气进入燃烧室，与燃料混合并点燃，形成高温高压的气体。
燃烧室是喷气发动机的核心部件之一，其结构设计使得燃烧过程能够高效地完成。
燃烧室内的燃料在高温高压的条件下燃烧，生成大量的热能，并通过传导、对流、辐射等方式将热能传递给进气空气。
五、喷射过程喷气发动机的喷射过程是将高温高压气体以高速喷出，并产生推力的过程。
燃烧后的气体通过喷管的特殊设计，使气体加速并产生反作用力。
喷气发动机的推力主要来自于喷口喷出的高速气体，根据牛顿第三定律，喷出的气体会产生反向的推力，推动飞机或其他交通工具向前运动。
六、结论喷气发动机是一种高效的动力装置，其工作原理基于牛顿第三定律和能量守恒定律。
在进气、压缩、燃烧和喷射的过程中，喷气发动机通过将燃料燃烧产生的高温高压气体喷出，从而获得推力。
喷气发动机的工作原理不仅广泛应用于飞机，还被用于其他交通工具以及一些工业领域中。
工程热力学喷气发动机循环各过程的流体参数变化
工程热力学喷气发动机循环各过程的流体参数变化工程热力学是应用热力学原理和方法来分析和解决工程中的热力问题的学科。
喷气发动机是一种常见的动力装置，它通过喷射高速排出的燃烧气体来产生推力。
在喷气发动机的工作过程中，流体参数的变化对其性能具有重要的影响。
喷气发动机的工作过程一般可以分为压缩、燃烧和膨胀三个主要过程。
在压缩过程中，流体从外界吸入并通过压气机进行压缩。
这个过程中，流体参数如温度、压力和密度等发生变化。
在喷气发动机的压缩过程中，流体的温度和压力都会随着压缩比的增加而提高。
这是因为压气机将流体逐步压缩，使得分子间的碰撞频率增加，从而使得温度和压力升高。
同时，由于体积减小，流体的密度也会增加。
接下来是燃烧过程，喷气发动机中的燃烧过程是将燃料与空气混合并在燃烧室中燃烧产生高温高压气体。
在燃烧过程中，流体参数如温度和压力等也会发生变化。
燃烧过程中，燃料与空气混合后被点燃，产生高温高压气体。
这个过程是一个爆炸过程，温度和压力会迅速升高。
当然，具体变化的参数也会受到燃料的种类、燃烧室的设计等因素的影响。
最后是膨胀过程，膨胀过程是喷气发动机从高温高压气体中提取功的过程。
在这个过程中，流体参数再次发生变化。
膨胀过程中，高温高压气体通过涡轮转子进行膨胀，从而产生推力。
由于能量的转化，温度和压力都会降低，而流体的体积则增加。
同样，具体的变化也会受到轮子的设计和操作条件的影响。
综上所述，工程热力学喷气发动机循环中的各个过程都会对流体参数产生影响。
压缩过程中，温度、压力和密度上升；燃烧过程中，温度和压力会迅速升高；膨胀过程中，温度和压力下降。
这些参数的变化直接影响着喷气发动机的性能和效率。
最后，通过对工程热力学喷气发动机循环各过程的流体参数变化的深入研究，可以进一步优化发动机设计和运行条件，提高其性能和效率，为航空工业的发展做出重要贡献。
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1.3.1 循环的理想化条件
理想化假设条件
假设工质完成的是一个封闭的热力循环 假设压缩和膨胀过程是定熵过程 假设燃烧室为定压加热过程 忽略qmf ，假设气体为定质量（前后质量不
便）的定比热容的完全气体
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航空发动机原理
2
1.3.2 布莱顿或定压加热循环
0
opt
2 1
T3 T0
2 1
w0,max c pT0
2
1
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航空发动机原理
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当实际加热比为5－6时，πopt≈16－30 最大理想循环功为仅取决于加热比
当增压比很大时，在极限情况下，则加 热量为零， 理想循环功也为零。
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图形分析
增压比一定， 加热 比愈大， 循环功愈 大。
最佳增压比 opt 的
定义
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图2－11 理想循环功与增压比的关系
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最
大循环功w0,max
及最佳增压
比
的
opt
计算
dw0 de
c
pT0
Δ e2
1
压气机的增压比的乘积
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热效率推导：
γ 1
ηt
1 T5 T3
T0 T2
1 T5 T3
1 T0 T2
1
p2
p0
γ
1
1
1
所以：燃气涡轮喷气发动机理想循环的 热效率取决于发动机的增压比和工质的 热容比
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航空发动机原理
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热效率 ηt＝
cp
1
c
1
ac p
1
1
1
1
cp
c
1
影响发动机实际循环热效率的因素：加热比Δ(或涡轮 前燃气总温)、增压比、压气机效率 、涡轮效率。
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4 实际循环
发动机实际工作过程 气体的成分发生变化； 热容比也随着气体成分和温度而发生变化； 存在流动损失
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压缩过程(0-2)： 认为是 绝热的多变过程
膨胀过程(3-5)： 认为是 绝热的多变过程
燃烧室中由于流动损失和 加热热阻存在，加热伴随 气流总压损失
p3 p5
γ
p2 p0
γ
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引入反映循环特性的参数--增压比 π
π p2
p0
进气道的冲压比 ： 压气机的增压比 ：
所以 in c
in c
p1 pp02 p1
即：循环的增压比等于进气道的冲压比与
布莱顿循环p-v图
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2 布莱顿循环的热效率
布莱顿循环的热效率
热效率的定义
其中：
ηt
wo q1
1
q2 q1
问题：问什么W0=Q1-Q2
η ：循环热效率
Wt0：循 环 过 程 产 生 的 机 械 功
q1 :循环过程中吸收的热q量 2 :循环过程中放出的热量
c
pT0
T3
T0
1
1ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
1
1
1
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c
pT0
1
1 e
e
1
其中：
1
T3 成为加热比，e
T0
故：理想循环功取决于加热比Δ和增压比π
布莱顿或定压加热循 环定义
循环组成
０-２ 定熵压缩过程 ２-３ 定压加热过程 ３-５ 定熵膨胀过程 ５-０ 定压放热过程
布莱顿循环p-v图
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航空发动机原理
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⒈布莱顿循环的p-v图和T-s图
布莱顿循环的p-v图 过程含义
0－1线 1－2线 2－3线 3－4线 4－5线
控制体的选取
动量方程
气体为研究对象
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有效功
w0
c pT0
1
c
1
ac
1
p
1
a
c p '1
1
'1 '
cp
1
1
1
T* 3
T0
影响实际循环功的因素：加热比Δ、增压比、压缩效率、 膨胀效率等
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航空发动机原理
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喷气发动机的推力
1 推力的产生
推力的定义
气体流过发动机时对发动 机内外壳体作用力的合力 在发动机轴线方向的分力 叫推力，用符号表示。
推力是合力
推力的分布
图2－16 推力的分布
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航空发动机原理
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2 推力的计算公式
推力计算推导
q1 c p T3 T2
q 2 c p T5 T0
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航空发动机原理
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对于定比热容的完全气体有:
ηt
1 T5 T3
T0 T2
对于定熵过程0－2有:
γ 1
T2 T0
p2 p0
γ
对于定熵过程3－5有:
γ 1
γ 1
T3 T5
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航空发动机原理
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指示功
Li (V52 V 2 ) 2 Lnet Lrp Lrc
有效功
Le (V52 V 2 ) 2 Lnet Li Lrp Lrc
涡喷发动机：对外输出的有效功完全用来增加流过发动机气体的动能； 涡扇发动机：一部分有效功用来驱动外涵风扇； 涡轮螺桨发动机：有效功大部分用来驱动螺旋桨，小部分增加气体动能； 涡轮轴发动机：实际循环的全部有效功绝大部分用来驱动直升机的旋翼。
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在 一 定的情况下， 取决于空气在压缩过
程中压力提高的程度
发动机的增压比
愈大， 则热效率
愈高。
t
图2－10 热效率随发动机增压比的变化
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3 理想循环功
W的推导计算：
w0 q1 q2 c p T3 T2 c p T5 T0