工程热力学第9章PPT课件

p3 p2
v4 v3
p4 p3 v2 v3
p5v5 p1v1
p4v4 p2v2
v1 v5
T5
T1
p5 p1
T5 T1
T2、T3、T4和T5代入
t
1
T3
T5 T1
T2 T4
T3
t
1
1
1
1
116
讨论：
.3’ 3” . . 2’ 3 .. .2 1.
. p 3 .4 2.
01 吸气 12 压缩
23 喷油、定容燃烧
0
..51
34 定压燃烧
o
Vc
Vh
45 膨胀作功
V
50 排气
11
简化：引用空气标准假设
. p 3 . 4 2 ..
压缩1-2等熵过程 燃烧2-3等容吸热 燃烧3-4定压吸热
膨胀4-5等熵过程
排气5-1等容放热
0
..
5 1
吸、排气线重合、忽略
比较各理想循环并归纳提高气体循环热效率的热力学措施。
教学参考资料：工程热力学(第五版)
本章教学内容
9-1 分析热力循环的一般方法
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的实际循环
描述活塞式内燃机各种理想加热循环及各特性参数，画出循
环的 p v 图和 T s 图，并进行循环及热效率计算；
描述燃气轮机装置定压加热理想循环构成，计算热效率及 利用 T s 图进行循环分析；
计算燃气轮机装置实际循环热效率，说明气轮机的相对内 效率，回热和回热度等概念并分析计算回热基础上分级压缩和 级间冷却循环的参数；
压缩比(compression ratio) v1
v2 定容增压比(pressure ratio) p3
p2
定压预胀比(cutoff ratio)
v4
v3
2. 循环热效率
t
wnet q1
0
wnet w12 w23 w34 w45 w51
w12 w34 w45
Rg
1
T1
1
9
二、活塞式内燃机循环的简化
1. 空气标准假设(the air-standard hypothesis)
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
2. 活塞式内燃机循环简化
以汽油机为例
10
9–3 活塞式内燃机的理想循环
一、混合加热内燃机工作原理
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，找出实际损失的
部位、大小、原因及改进办法(主要由专业课承担)
5
二、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
综合第一定律和第二定律 从能量的数量和质量分析。
熵分析法
熵产
作功能力损失
第9 第九章 气体动力循环
gas power cycles
? ★ “既生瑜何生亮”——汽油机柴油机能共生、发展吗？
★ 燃气轮机动力装置的压
气机消耗了气轮机产生功
的大部分（60%以上），
压气机分级压缩中间冷却
可减少耗功，燃气轮机装
? 置采用分级压缩中间冷却
可以提高循环热效率！
1
第9章
本章学习目标
列举标准空气假设主要内容及在活塞式内燃机和燃气轮机动 力装置简化过程中应用；
4”
.4’ ... 4 .5
a) t
Tm1 Tm2不变
b) t
Tm1 Tm2不变
c) t
归纳：
Tm1 Tm2不变
（1）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。
（2）利用T - s图分析循环较方便。
（3）同时考虑 q1和 q2 或平均T1m 和T2m。
㶲分析法
㶲损
㶲效率
6
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)
按点火方式：点燃式(spark ignition engine) 压燃式(compression ignition engine)
9-7 提高燃气轮机装置循环热效率的热力学措施
9-8 喷气发动机及其他气体动力循环简介
4
9–1 分析动力循环的一般方法
一、分析动力循环的目的和一般步骤
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。
步骤：
抽象、简化
1. 实际循环（复杂不可逆）
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
燃油质量忽略
o
Vc
Vh
V 燃气成分改变忽略
以空气为工质的定比热容内可逆闭式循环 12
二、混合加热理想循环（dual combustion cycle）
1. 混合加热理想循环的 p-v图及T-s图
. . p 3
4
12 等熵压缩； 23 等容吸热；
2. .5
.1
O
.v 4
T
.3
.2
.5
.
1
O
s
34 定压吸热； 45 等熵膨胀； 特性参数： 51 定容放热
17
三、定压加热理想循环(Diesel cycle)
.3
. . p 2
3
特性参数： T
O
v1
.4 .1
v
v2
T3
利用 、、 表示 t
1 2 23
34
1
T2
T1
v1 v2
T1 1 p3
T3
T2
p3 p2
T1 1
p2
T4
T3
v4 v3
T1 1
5 1
T5
T1
p5 p1
? p5
p1
15
p1v1 p2v2 ； p5 v5 p4v4 两式相除
p5 p1
p4 p2
v4 v2
按冲程：二冲程(two-stroke )
四冲程(four-stroke )
7
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。
8
3. 平均有效压力(mean effective pressure)
pMEP
Wnet Vh
p2 p1
ຫໍສະໝຸດ Baidu 1
p3
v4
v3
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
14
t
1
q2 q1
1 T3
T5 T1
T2 T4