工程热力学__第五章气体动力循环
工程热力学 第五版 廉乐明 谭羽非 著 课后习题答案 中国建筑工业出版社 第5章 第6章作业 09年修订 1
5
湖南工业大学土木工程学院
建筑环境与设备工程教研室编制
过程。必要的一步是使系统先进行可逆绝热膨胀，等系统温度达到与环境 温度相等时，再进行可逆定温传热，过程就从 1-A-2，如图所示。而题中 进行的过程，是从点 1-B。
解：逆卡诺循环时，热泵供热系数为：
ε 2,c
=
T1 T1 − T2
=
20 + 273 (273 + 20) − (273 −10)
= 9.77
（1）热泵每小时从室外吸热量Q2
ε 2,c
=
Q1 Q1 − Q2
⇒ Q2
=
Q1 (ε 2,c ε 2,c
− 1)
= 100000 × (9.77 −1) 9.77
上。
4
湖南工业大学土木工程学院
建筑环境与设备工程教研室编制
p 1
T1
2
s
4
v
T2
3
T
1
2
T1
T1
s
v
T2
T2
4
3
v
s
解：首先把每个过程的热量交换计算出来：
1-2 定温吸热 q12 = T1 (s2 − s1 )
2-3 定容放热 q23 = cv (T2 − T1 )
3-4 定温放热 q34 = T2 (s4 − s3 ) 4-1 定熵压缩 q34=0
η tc
=
W Q1
⇒W
= ηtcQ1
=
30% ×10000
=
3000kJ
/h
建筑物得到的热量，即热泵输送的热量Q1’
ε 2,c
=
Q1' W
⇒
Q1'
工程热力学知到章节答案智慧树2023年四川大学
工程热力学知到章节测试答案智慧树2023年最新四川大学绪论单元测试1.热力发电属于热能的（）。
参考答案:动力利用第一章测试1.与外界只发生质量交换而无热量交换的热力系统称为（）。
参考答案:开口系统2.如果环境压力为100kPa，相对压力为70kPa，则绝对压力为（）。
参考答案:170 kPa3.热力学中一般规定，系统对外界做功为（），系统从外界吸热为（）。
参考答案:正/正4.T-s图上，可逆过程线与s轴围成的面积表示（）。
参考答案:热量5.工质经历一个循环后回到初始状态，其熵（）。
参考答案:不变6.稳定状态（）是平衡状态，而平衡状态（）是稳定状态。
参考答案:不一定/一定7.在p-v图上，任意一个正向循环其（）。
参考答案:压缩功小于膨胀功8.在T-s图上，任意一个逆向循环其（）。
参考答案:吸热小于放热9.容积变化功定义式的适用条件是____过程。
参考答案:null10.经历一个不可逆循环，工质不能恢复到原来的状态（）。
参考答案:错第二章测试1.公式的适用条件是（）。
参考答案:任意工质，可逆过程2.热力学第一定律阐述了能量转换的（）。
参考答案:数量关系3.下列哪些项属于开口系统的技术功范围（）。
参考答案:内部功;进出口的势能差;进出口的动能差4.外部储存能是（）。
参考答案:有序能5.热力学能是（）参考答案:无序能;状态量6.理想气体等温压缩过程，其焓变化量（）。
参考答案:为零7.稳定流动能量方程适用于下列哪些稳定运行的机械设备（）。
参考答案:压气机;锅炉;燃气轮机;蒸汽轮机8.充满空气的绝热刚性密闭容器中装有电热丝，通电后取空气为系统，则有（）。
参考答案:Q＞0，∆U＞0，W=09.工质流经开口系统时存在流动功，流动功（）状态参数。
参考答案:是10.一定量在水，在自然界中从海水中蒸发为云，一定气候条件下形成雨雪降落，凝结成冰，冰雪融化后又流入江河，最后汇入大海，回到初始状态。
经历了整个循环后，水的热力学能和焓的变化为（）参考答案:热力学能和焓均不变11.气体吸热后，热力学能一定增加。
工程热力学-09 气体动力循环
气体动力循环
能源与动力工程学院 新能源科学与工程系
吉恒松
混和加热循环 活塞式内燃机 定容加热循环
定压加热循环
燃气轮机装置
定压加热燃气轮机循环 回热循环 采用多级压缩中间冷却的回热循环
目的
按照循环过程性质，确定参数间的关系 写出循环热效率关系式 分析参数变化对循环热效率的影响
能源与动力工程学院 新能源科学与工程系
T2
T1
(
v1 v2
) k 1
T1 k1
T3
T2
p3 p2
T2
T1 k1
T4
T3
v4 v3
T3
T1 k1
T5
T4
(
v4 v5
)k 1
T4
(
v3 v1
)k 1
T4
(
)k
1
T1 k
t
1
1
k 1
(
k 1 1) k(
3 Ws
汽轮机 4
燃气轮机装置示意图
闭式燃气轮机装置示意图
能源与动力工程学院 新能源科学与工程系
13
一、定压加热燃气轮机循环
2
1、循环的四个过程
①可逆绝热压缩过程1-2 （压气机） 压气机 ②可逆定压加热过程2-3 （燃烧室） ③可逆绝热膨胀过程3-4 （燃气轮机）1 ④可逆定压放热过程4-1 （大气中） 空气
能源与动力工程学院 新能源科学与工程系
20
1)
能源与动力工程学院 新能源科学与工程系
5
t
1
1
k 1
(
工程热力学-5-热力循环与热工设备简介
10
进气冲程
活塞被曲轴带动由上止点向下 上止点移动。 进气门开启，排气门关闭。 活塞上方的容积增大，气缸内 的气体压力下降，形成一定的 真空度。 由于进气门开启，气缸与进气 管相通，混合气被吸入气缸。 当活塞移动到下止点时，气缸 内充满了新鲜混合气以及上一 个工作循环未排出的废气。
7
内燃机的基本构造
气缸体 活塞 连杆 曲轴 飞轮 配气机构 进、排气阀 凸轮轴 火花塞
8
第5章 热力循环与热工设备简介
5-1 内燃机的特点及类型 5-2 内燃机的基本构造 5-3 内燃机的工作过程与原理 5-4 内燃机的理想循环
9
内燃机的工作原理
四冲程汽油机的工作过程是一个复杂的过程，它 由进气、压缩、膨胀、排气四个冲程组成。
表示定压加热时工质体积膨胀的程度。
20
混合加热循环热效率
单位质量工质的吸热量：
q1 cv T3 T2 cp T4 T3
单位质量工质的放热量：
q2 cv T5 T1 wnet q1 q2 q2 1 循环热效率：t q1 q1 q1 T5 T1 1 T3 T2 T4 T3
压燃式内燃机压燃式内燃机点燃式内燃机点燃式内燃机77554内燃机的理想循环内燃机的理想循环553内燃机的工作过程与原理内燃机的工作过程与原理551内燃机的特点及类型内燃机的特点及类型552内燃机的基本构造内燃机的基本构造热力循环与热工设备简介88内燃机的基本构造气缸体气缸体活塞活塞连杆连杆曲轴曲轴飞轮飞轮配气机构配气机构进排气阀进排气阀凸轮轴凸轮轴火花塞火花塞99554内燃机的理想循环内燃机的理想循环553内燃机的工作过程与原理内燃机的工作过程与原理551内燃机的特点及类型内燃机的特点及类型552内燃机的基本构造内燃机的基本构造热力循环与热工设备简介1010内燃机的工作原理四冲程汽油机的工作过程是一个复杂的过程它四冲程汽油机的工作过程是一个复杂的过程它进气压缩压缩膨膨胀胀排气排气四个冲程组成
工程热力学第五篇1
§5-1 活塞式内燃机动力循环
一、四冲程高速柴油机（混合加热循环）
四冲程柴油机工作原理
空气、油
废气
吸气 压缩， 喷油燃烧
膨胀 作功
排气
四冲程高速柴油机工作过程
0—1 吸空气
p3
1—2’ 多变压缩
一般n=1.34~1.37
2 2’
p2’=3~5MPa t2’=600~800℃
柴油自燃t=335℃ p0
四冲程高速柴油机的理想化
1. 工质
p3 4
定比热理想气体
工质数量不变
2
P-V图p-v图
2’
2. 0-1和1’ -0抵消 开口闭口循环
3. 燃烧外界加热
p0 0
5 1’
1
4. 排气向外界放热
V
5. 多变绝热
6. 不可逆可逆
理想混合加热循环（萨巴德循环）
分析循环吸热量，放热量，热效率和功量
p
3
4
T
4 3
s
理想混合加热循环的计算
热效率
T
t
1 T3
T5 T2
T1
k T4
T3
4 3
5
k 1
2
T5
v4 v5
T4
p5 p1
T1
kT1
1
t
1
k 1
k 1
1 k
1
s
各因素对混合加热循环的影响
t
1
k 1
k
1
1
k
1
1、当 、 不变
k
t
t
受气缸材料限制
一般柴油机 14 21
潜艇用氦气，k=1.66
比较的对象：混合加热，定容加热，定压加热
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。
工程热力学：6第五章 热力学第二定律
（5-3）
同样，逆向卡诺循环是最理想、经济性最高，但通常难以实现。
30
三种卡诺循环
T T1
制热
T0
制冷
T2
T1
动力
T2
s
31
四、多热源可逆循环
热源多于两个的可逆循环如 右图所示。要使循环可逆，必须 有无穷个热源和冷源，保持工质 和热源间无温差换热。
此循环的平均吸热温度 T1 和平 均放热温度 T2分别定义为：
属于“天上掉馅饼”，第三类无摩擦。
I.
违背热力学第一定律(热效率大于100％)。20世纪90年
代山东枣庄有人发明了一个“耗电12kW，可发电36kW”的
发电机，即为一例。类似专利申请美国专利局已有数以千计，
但尚无成功报道。
II.
违背热力学第二定律(热效率等于100％)。如果此类机
器能够制造成功，由于太阳能、地热能和海洋热能等的巨大，
汽车停止时摩擦产生热，但热消失时 汽车能否行驶？
4
热力学第一定律
序言
能量之间数量的关系 能量守恒与转换定律
不足之处：未表明能量传递或转化时的 方向、条件和限度。
低温物体会吸热，温度逐渐升高；高温 物体会放热，温度逐渐降低。但热量能 否无条件的由低到高？
5
热力学第一定律
序言
能量之间数量的关系 能量守恒与转换定律
第五章 热力学第二定律
序言 5-1 热力学第二定律 5-2 可逆循环分析及其热效率 5-3 卡诺定理 5-4 熵参数、热过程方向的判据 5-5 熵增原理 5-6 熵方程 5-7 （火用）参数的基本概念 热量（火用） 5-8 工质（火用）及系统（火用）平衡方程 5-9 热力学温标
目录
1
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
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
工程热力学主要循环图示
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
$eta
=
frac{W_{net}}{Q_{in}}$，
工程热力学第五章热力学第二定律(yyp)
• 若想逆向进行，必付出代价，须补偿自 发过程
• 表述之间等价不是偶然，说明共同本质 • 可以用能量贬值原理把两种表述统一起
来：所有自发过程都是程度不同的不可逆 过程，都伴有能量的降级
15
热一律否定第一类永动机
t >100％不可能
热二律否定第二类永动机
t =100％不可能
热效率最大能达到多少？ 又与哪些因素有关？
tR多
1
T2
_
T1
6
5s
28
卡诺定理小结
1、在两个不同 T 的恒温热源间工作的一切
可逆热机 tR = tC
2、多热源间工作的一切可逆热机
tR多 < 同温限间工作卡诺机 tC
3、不可逆热机tIR < 同热源间工作可逆热机tR tIR < tR= tC
∴ 在给定的温度界限间工作的一切热机，
tC最高
热机极限 29
将循环用无数组 s 线细分，则必存在某 个微元循环是不可逆 的
q1 q2 0
T1 T2
q
( T
) irr 0
q T
0
克劳修斯 不等式
q ds 0 T
热源 温度35
不可逆过 q程 不的 具有状态函的 数特 全性 微
T
则不可逆
s 2 q 1T
任意过程
2 q
s
1
T
q
ds T
系统的熵变在可逆时等 于克劳修斯积分，不可 逆时大于克劳修斯积分
Q Q
1a2 T 1b2 T S2 121
1
S2 11 2 S2S1 12
Q T
2
b v 41
五、不可逆绝热过程中熵变的分析：
《工程热力学》第五章 热力学第二定律
15
可逆过程与不可逆过程
一、概述：关于无耗散准静态过程与可逆过程的等价性 二、可逆过程
三、不可逆过程及衡量指标
四、理解“作功能力”
16
二、可逆过程
1、定义： 系统完成某一过程后，沿着原路逆行而回复到原来状态， 外界随之回到原来状态，不流下任何变化。否则为不 可逆过程 2、可逆过程基本特征： 1）必须是准静态过程：系统内部、系统与外界满足：力 平衡；热平衡 2）不存在耗散效应：过程不存在摩擦、粘性流动、温差 传热或其他潜在作功能力损失的耗散
18
四、理解“作功能力”
1、高温热源具有“作功能力”，但高温热源直接自发地 向低温热源传热是不可逆过程，如高温热源与低温冷 源温度一致，失去作功的能力，造成“作功能力”的 损失 2、发生功耗散，“作功能力”减少 3、高压气体具较高的作功能力，当其自发膨胀时为不可 逆过程，输出的功将少于准静态过程输出功，也会造 成“作功能力”损失
T1=973K Q1=2000kj Q2=800kj W0
T1=973K Q1=？kj
Wmin
T2=303K
Q2=800kj T2=303K
34
例题4
如图为一烟气余热回收方案，设烟气比热容CP=1.4kj/ （kg.k）， CV=1.0kj/（kg.k），求： 1）烟气流经换热器时传给热机工质的热量？ 2）热机放给大气的最小热量Q2？ T2=37+273k 3）热机输出的最大功？ P2=0.1MPa
2、如何理解孤立系统熵增原理
33
例题3
欲设计一热机，使之能从温度为973K的高温热源吸热2000KJ， 并向温度为303K的冷源放热800KJ。问： 1）此循环能否实现？ 2）若将此热机当制冷机用从冷源吸热800KJ，能否可能向热 源放热2000KJ？，欲使之从冷源吸热800KJ，至少须耗功 多少？
工程热力学复习参考题-第五章
第五章 热力学第二定律一、选择题1 制冷循环工质从低温热源吸热q 2,向高温热源放热q 1，其制冷系数等于AA ． 212q q q - B ． 211q q q - C ． 221q q q - D ．121q q q - 2.供暖循环工质从低温热源吸热q 2, 向高温热源放热q 1，其热泵系数等于 BA ．212q q q - B ． 211q q q - C ．221q q q - D ．121q q q - 3.卡诺制冷循环的高温热源为温度T 0环境，低温热源温度为T 1，其制冷系数εc ＝ AA ．101T T T -B ．100T T T -C ．1- 10T TD ．1-01T T 4.卡诺供暖循环的冷源温度为T 0环境，热源温度为T 1，其热泵系数COP ＝ AA ．011T T T -B ．010T T T -C ．1-10T TD ．1-01T T 5.制冷系数ε的取值范围为DA ．大于1B ．大于1或等于1C ．小于1D ．大于1， 等于1或小于16.热泵系数COP 的取值范围为AA ．大于1B ．小于1或等于1C ．小于1D ．大于1，等于1或小于17.可逆循环的热效率与不可逆循环的热效率相比， DA ．前者高于后者B ．两者相等C ．前者低于后者D ．前者可以高于、等于、低于后者8.在两个恒温热源T 1和T 2之间（T 1> T 2）,概括性卡诺循环的热效率与卡诺循环的热效率相比， BA ．前者高于后者B ．两者相等C ．前者低于后者D ．前者可以高于、等于、低于后者9.多热源可逆循环工质的最高温度为T 1，最低温度为T 2，平均吸热为1T ，平均放热温度为2T ，则其循环热效率为BA ．1-12T TB ．1－12T TC ．1- 2211T T T T --D ．1- 1122T T T T --10. 对于可逆循环，⎰T q δ B D A ．>0 B ．=0C ．<0D ．＝⎰ds 11. 不可逆循环的⎰T q δ C A ．>0 B ．=0C ．<0D ．≤0 12. 热力学第二定律指出C DA ．能量的总量保持守恒B ．第一类永动机不可能成功C ．热不能全部变为有用功D ．单热源热机不可能成功13. 理想气体经可逆定容过程从T 1升高到T 2，其平均吸热温度12T ＝ AA ．(T 2-T 1)/ln 12T T B ．C v (T 2-T 1)/ln 12T T C ．(T 2-T 1)/ C v ln 12T T D ．221T T + 14. 1～A ～2为不可逆过程，1～B ～2为可逆过程，则C DA ．⎰21A Tqδ>⎰21B T q δ B ．⎰21A T q δ=⎰21B T q δ C ．⎰21A T q δ<⎰21B T q δ D ．⎰21A ds ＝ ⎰21B ds 15. 自然现象的进行属于BCDA．.................................................................................................... 可逆过程B．不可逆过程C．具有方向性过程D．自发过程16. 克劳休斯关于热力学第二定律的表述说明CDA．热不能从低温物体传向高温物体B．热只能从高温物体传向低温物体C．热从低温物体传向高温物体需要补偿条件D．热只能自发地从高温物体传向低温物体17. 对卡诺循环的分析可得到的结论有: ABDA．提高高温热源温度降低低温热源温度可提高热效率B．单热源热机是不可能实现的C．在相同温限下，一切不可逆循环的热效率都低于可逆循环D．在相同温限下，一切可逆循环的热效率均相同18. 卡诺循环是B CA．由两个等温过程和两个绝热过程组成的循环B．热效率最高的循环C. 热源与冷源熵变之和为零的循环D．输出功最大的循环19. 卡诺定理指出: ABCDA．在相同的高温热源和低温热源间工作的一切可逆机的热效率均相同B．在相同高温热源和低温热源间工作的一切不可逆机的热效率必小于可逆机的热效率C．单热源热机是不可能成功的D．提高T1降低T2可以提高t20. A是可逆机，B是不可逆机。
工程热力学(山东联盟-青岛科技大学)知到章节答案智慧树2023年
工程热力学（山东联盟-青岛科技大学）知到章节测试答案智慧树2023年最新第一章测试1.和外界没有任何相互作用的物体不能视作热力系。
参考答案:错2.所有的状态参数都可以用特定的仪表测出其大小。
参考答案:错3.准平衡过程的中间点不能用状态参数描述。
参考答案:错4.真空度和表压力都是压力测量仪表测得的压力数据，两者没有任何区别。
参考答案:错5.气体的比热力学能与温度之间的函数关系是一种状态方程。
参考答案:错6.作为工质应具有良好的和。
参考答案:膨胀性 / 流动性7.系统内部各处的压力、温度都相同，则工质处于状态。
平衡8.强度量与系统的质量，可加性。
参考答案:无关 / 不具有9.绝对压力p, 真空pv，环境压力pa间的关系为（）参考答案:pa-pv-p=010.工质经过一个循环，又回到初态，其熵。
参考答案:不变第二章测试1.由于Q和W都是过程量，故其差值（Q-W）也是过程量。
错2.流动功的大小仅取决于系统进出口的状态，而与经历的过程无关。
参考答案:对3.工质稳定流动开口系统的技术功一定大于容积功。
参考答案:错4.公式只适用于可逆过程。
参考答案:对5.稳定流动中外界得到的功等于工质的容积功。
错6.的适用范围是参考答案:任意工质，任意过程7.工质热力学能中的是比体积的函数。
参考答案:内位能8.在p-v图上，一个比体积减小的理想气体可逆过程线下的面积表示该过程中系统。
参考答案:消耗的外界功9.一稳定流动开口系，在流动过程中从外界吸收热量20kJ，同时对外作出技术功15kJ，该系统焓的变化量为。
参考答案:5kJ10.工质经历某一循环后，从外界吸收热量2000kJ，则工质对外作出的功为。
参考答案:2000kJ第三章测试1.比定容热容是体积保持不变时的比热容。
参考答案:错2.某理想气体经历了一个热力学能不变的热力过程，则该过程中工质的焓也不变。
参考答案:对3.迈耶公式适用于所有气体。
参考答案:错4.空气和水蒸气的定压热容都是定容热容的1.4倍。
工程热力学六动力装置循环课件
蒸汽机动力装置的应用
蒸汽机动力装置广泛应用于工业领域，如发电站、化工、造纸等，也可用于船舶 和铁路机车等交通运输工具。
随着技术的发展，蒸汽机逐渐被更高效的汽轮机和内燃机所取代，但在某些特定 领域仍有一定应用。
05
燃气-蒸汽联合循环
燃气-蒸汽联合循环工作原理
燃气-蒸汽联合循环是一种高效、清洁的能源利用方式，它结合了燃气轮机循环和蒸汽轮机循环的优点。在燃气-蒸汽联合循 环中，首先通过燃气轮机燃烧燃料产生高温高压气体，驱动涡轮机转动并输出机械功；然后，将部分或全部高温排气引入余 热锅炉中加热给水，产生高温高压蒸汽；最后，蒸汽轮机利用这些蒸汽转动涡轮机并输出机械功。
03
燃气轮机动力装置循环
布雷顿循环
总结词
基于等压加热的理想循环，适用于燃气轮机。
详细描述
布雷顿循环由吸气、压缩、燃烧、膨胀和排气五个过程组成。在等压加热过程中，工质吸收热量并对 外做功，实现热能向机械能的转化。
回流燃烧室循环
总结词
提高燃气轮机效率的循环方式。VS详细描述回流燃烧室循环通过在燃烧室内形成回流 ，增加燃料与空气的混合时间和燃烧程度 ，从而提高燃烧效率。同时，回流还使得 燃烧室内压力升高，提高了循环热效率。
回热循环通过将部分做功后的蒸汽抽 出，引入回热器加热锅炉中的给水， 提高给水温度，减少锅炉中燃料消耗 ，从而提高整个循环的热效率。
再热循环
总结词
再热循环是在朗肯循环基础上增加一个再热器，以提高再热率的改进型循环。
详细描述
再热循环中，汽轮机高压缸排出的蒸汽被引入再热器中再次加热，然后进入低 压缸继续做功。再热循环可以提高汽轮机的效率，并减小蒸汽在汽轮机内的温 差和压力降，从而提高整个循环的热效率。
《工程热力学》热力学第五章气体动力循环gas power cycle
= T4 vv= 43 T3 ρλT1ε k−1
p4
3
v
5
2
s
1
s
第5 章
5-1 活塞式内燃机动力循环
P170~207
5.1.2 活塞式内燃机的理想循环
T
热
效 率
ηt =
1
−
T3
−
T5 T2 +
− T1
k (T4
−
T3
)
4
3s
5 2
= T5
v4 v5
k −1 = T4
pp= 15 T1 ρ k λT1
ε
第5 章
5-1 活塞式内燃机动力循环
P170~207
例题1（p178） OTTO CYCLE
p1 = 100kPa,t1 = 18 C,ε = 8.6,Vh′ = 1000cm3,Q1 = 135J / 缸
求：ηt ,T3, p3
p
3
ηt
=
1
−
ε
1
k −1
=
1
−
1 8.61.4−1
=
0.577
2
v cutoff ratio
v3
P170~207
反映 气缸 容积
反映 供油 规律
第5 章
5-1 活塞式内燃机动力循环
P170~207
5.1.2 活塞式内燃机的理想循环
T
热 效
ηt =
1
−
T3
−
T5 T2 +
− T1
k (T4
−
T3
)
k −1
率 = T2
T= 1 vv12
T1ε k −1
工程热力学 第5章
d-c工质从冷源可逆定温吸热，q2 = T2(sc-sd)
26
逆卡诺循环卡诺制冷循环
T0 q1 制冷系数：
q2 q2 T2 1 c w0 q1 q2 T1 T2 T1 1 T2
Rc w 0 q2
T2
27
T0
c
T2
c
逆卡诺循环卡诺热泵循环
T1 q1 热泵系数：
第五章 热力学第二定律
The second law of thermodynamics
5-1 热力学第二定律
5-2 卡诺循环和多热源卡诺循环分析
5-3 卡诺定理 5–4 熵和热力学第二定律的数学表达式 5–5 熵方程 5–6 孤立系统熵增原理 5-7 （火用）参数的基本概念 热量（火用）
5-8 工质（火用）及系统（火用）平衡方程
c
33
四、多热源可逆循环
q Tds Tm s2 s1
1
1. 平均吸（放）热温度
2
Tm
2
1
Tds
s2 s1
注意：1）Tm 仅在可逆过程中有意义
T1 T2 2) Tm 2 2. 多热源可逆循环 q2 面积1B2mn1 t 1 1 q1 面积1A2mn1
重物下落，水温升高; 水温下降，重物升高？ 只要重物位能增加小于等于水降内能 减少，不违反第一定律。
电流通过电阻，产生热量 对电阻加热，电阻内产生反向 电流？ 只要电能不大于加入热能，不 违反第一定律。
6
二、热力过程的方向性举例
功量
摩擦生热 100% 发电厂
热量
功量
40%
热量 放热
自发过程具有方向性、条件、限度
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k 1 k
p2 p1
k 1 k
T2 T1
T1 1 1 1 1 1 k 1 T2 T2 p2 k T1 p1
T
2 1
3
4
t,C
T1 1 T3
热效率表达式似乎与卡诺循环一样
s
勃雷登循环热效率的计算
热效率：
t 1
p
2 3 2 4 T 3
4
1 1
v s
定压加热循环的计算
吸热量
q1 cp T3 T2
放热量(取绝对值）
T 2
1
3
4
q2 cv T4 T1 热效率
w q1 q2 q2 t 1 q1 q1 q1
s
定压加热循环的计算
k 1 热效率 t 1 k 1 k ( 1) t
T1
s
燃气轮机的实际循环
压气机： 不可逆绝热压缩 燃气轮机：不可逆绝热膨胀 T
定义：
3 2 1
2’
4’
压气机绝热效率
h2 h1 c h2' h1
4
燃气轮机相对内效率
oi
h3 h4' h3 h4
s
燃气轮机的实际循环的净功
净功
' w净 h3 h4' h2' h1
oi h3 h4
h2 h1
T
2 1
2’
3
4’
c
' opt w净 oic
k 2 k 1
4
吸热量
q h3 h2' h3 h1
' 1
h2 h1
c
s
燃气轮机的实际循环的热效率
热效率 T
oi
' t ' 净 ' 1
w 1 1 q k 1 c k 1
t2’=600~800℃ p0
2’
柴油自燃t=335℃ Autoiginition 2’ 喷柴油 2 开始燃烧 2—3 迅速燃烧，近似 p↑5~9MPa V
0
1V
四冲程高速柴油机工作过程
p 3
3—4 边喷油，边膨胀 近似 p 膨胀
4t4Leabharlann 达1700~1800℃4 停止喷柴油 4—5 多变膨胀 p5=0.3~0.5MPa t5500℃ 降压
第五章 气体动力循环
Gas Power Cycle
动力循环研究目的和分类
动力循环：工质连续不断地将从高温热源取得的热 量的一部分转换成对外的净功 研究目的：合理安排循环，提高热效率
气体动力循环：内燃机
按工质 空气为主的燃气 按理想气体处理 蒸汽动力循环：外燃机 水蒸气等 实际气体
气体动力循环分类
1
5 1
注意：
图示的研究方法 不必记忆 t 的复杂式
1.5 2 3
v
柴油机与汽油机动力循环图示
p
3 2 5 4
p
3 2
1
4 v
1 柴油机，压燃式
1
汽油机，点燃式
v
定容加热循环（奥图OTTO循环)
p 3 2 4 1 1 T 2 3 4
v
s
定容加热循环的计算
吸热量 放热量 热效率
活塞式内燃机动力循环
一、四冲程高速柴油机（混合加热循环）
空气 Intake valve 油 废气 Exhaust valve
吸气 Intake
压缩 Compression
膨胀 Expansion
排气 Exhaust
四冲程高速柴油机工作过程
p 3
0—1 吸空气 1—2’ 多变压缩 一般n=1.34~1.37 2 p2’=3~5MPa
t
k 1.4 k 1.3 k 1.2
k
t
受气缸材料限制 一般柴油机 14 21
潜艇用氦气，k=1.66
各因素对混合加热循环的影响
1 t 1 k 1 1 k 1
k
p
2、当 不变
t
3 2
4
t t
1 k k 1 c pT1 k k 1
T
2 1
3 4
定义： 循环增温比
T3 T1
s
对净功的影响
1 k k 1 k k w净 c pT1 1 T
当
不变
T3 T1
3’
3
4 4’
当 不变 当 不变
t
t
1.5 2 2.5
活塞式内燃机循环比较
比较的条件 压缩比 反映气缸结构尺寸、工艺材料
吸热量 q1 反映作功量（马力） 最高压力 pmax 反映材料耐压、壁厚、成本 最高压力 Tmax 反映材料耐温
比较的对象：混合加热，定容加热，定压加热
1
t
t 1
1
k 1
k
汽油易爆燃 一般汽油机
5 10 柴油机 14 21
但汽油机小巧
一般柴油机效率高于汽油机的效率
柴油机与低速柴油机循环图示
p 3 2 5 1 v 4
p 2
1
3
4 v 低速柴油机，压燃式 1
柴油机，压燃式
定压加热循环（狄塞尔Diesel循环)
w q1 q2 q2 T4 T1 t 1 1 q1 q1 q1 T3 T2
s
勃雷登循环热效率的计算
T4 T1 1 T4 T1 T1 t 1 1 T3 T2 T3 T2 1 T2
热效率：
T3 p3 T4 p4
k 1 k
1
3 2 1
2’
4’
c
4
s
影响燃气机实际循环热效率的因素
' c w ' 净 t ' 1 1 q1 k 1 c k 1 k 1 k
oi
1
· · · ·
c oi ' t 一定， ' 一定，有最佳 opt t ' opt t 右移
4
2 2’
p0 0 5 1’ 1 V
理想混合加热循环（萨巴德循环） (Sabathe) Dual cycle
分析循环吸热量，放热量，热效率和功量 p T
3 2 5 1 4 4 5
3
2 1
v
s
理想混合加热循环的计算
吸热量
T
3 2
4 5
q1 cv T3 T2 cp T4 T3
4 5
p5 T4 T1 k T1 p1
k
1 t 1 k 1 1 k 1
s
各因素对混合加热循环的影响
k 1 t 1 k 1 1 k 1
不变 1、当 、
w q1 q2 q2 T4 T1 t 1 1 q1 q1 q1 T3 T2
q1 cv T3 T2 T q2 cv T4 T1
2
3 4
1
s
定容加热循环的计算
热效率
T4 T1 t 1 T3 T2
T2 v1 T1 v2
斯特林循环图示
概括性卡诺循环
p 3 2
T
核潜艇，制冷
3 4 1
s
4
1
2 v
勃雷登循环（Brayton Cycle）
用途：
航空发动机 尖峰电站
移动电站
大型轮船
联合循环的顶循环
勃雷登循环示意图和理想化
燃烧室 Combustion chamber 燃气轮机 Turbine 4
2）闭口 循环 3）可逆过程
和 q1 相同
q2 t 1 q1
T 2 4v 1 s 3v 3
m
q2v q2m q2p
3p 4p
4m
tv tm tp
平均温度法
pmax 和 Tmax 相同
q2 t 1 q1
T
2p 2m 2v 1
3 4
q2 相等
q1p q1m q1v
tp tm tv
t 1
k 1 k
s
最佳增压比 opt （w净）的求解
1 k k 1 k k w净 c pT1 1 T
令
w净 0
opt ( w净 )
k 2( k 1)
T3
最大循环净功
wopt c pT1
1
2
2
3
压气机 Compressor 1
理想化： 1）工质：数量不变，定比热理想气体
T-s and P-v diagrams for the ideal Brayton Cycle
p
2 1 3 4
T
2 1
3 4
v
s
勃雷登循环的计算
吸热量：
q1 cp T3 T2
放热量：
T
2 1
3
4
q2 cp T4 T1 热效率：
s
pmax和 q1 相同
q2 t 1 q1
T 2p 2m 2v 1
3p 3m 3v 4m 4v
q2p q2m q2v
4p
tp tm tv
s
斯特林（Stirling)循环
加热器 回热器 冷却器