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

T0
T9
T9 T0
T3* T2*
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三、理想循环-热效率
th
q1 q2 q1
1 q2 q1
1
cp (T9 cp (T3*
T0 ) T2* )
1
c pT0 c pT2*
(T9 T0
(
T3* T2*
1) 1)
th
1
T0 T2*
1 1 T2*
T0
p2*
(T2*
) 1
P2*
p0
T0
P0
T2*
• 涡轮：气体膨胀做功，推动涡轮旋转，通 过连接轴驱动压气机
• 尾喷管：气体膨胀加速，高速喷出，产生 推力
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二、工作过程
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三、理想循环
• 热力学基础
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三、理想循环
• 假设： 1）工质为空气； 2）忽略流动损失； 3）气流在尾喷管 达到完全膨胀。
1 q2 q1
1
cp (T9 cp (T3*
T0 ) T2* )
1
c pT0 c pT2*
(T9 T0
(
T3* T2*
1) 1)
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p3* p2*
p9 p0
p2* p3*
p0
p9
p2*
(T2*
) 1 ,
p3*
(T3*
) 1
p0
T0
p9
T9
( T2*
) 1
( T3*
) 1
比过大将使循环功减小 4. 提高循环加热比使循环最佳增压比增加 5. 提高部件效率有利于提高循环功和热效率
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发动机热力基础
1、理想气体及其状态方程 pv=RT
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发动机热力基础
2、比热容和热量 Q=mc（T2-T1）
定容加热： Qv=mcv（T2-T1） 定压加热： Qp=mcp（T2-T1）
T0
=
－1
th
1
1
－1
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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。
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三、理想循环-循环功
W q1th cp (T3* T2* )th
c
pT0
(T3* T0
T2* T0
)(1
1
1
)
T3*
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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
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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
e
W
cpT0 (
e)(1
1) e
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三、理想循环-循环功
W
cpT0 (
e)(1
1) e
• 理想循环功与循环加热比成正比。
• 存在有使理想循环功达最大的循环增压比 称为最佳增压比opt
2( 1) opt
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三、理想循环
• 如何提高循环热效率？ 提高增压比。
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三、理想循环
• 循环功： W q1 q2
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三、理想循环
• 热效率
th
W q1
q1 q2 q1
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三、理想循环
• 如何提高循环热效率？ • 如何提高循环功？
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三、理想循环-热效率
th
q1 q2 q1
第一章
航空燃气涡轮发动机 工作原理
第一章 航空燃气涡轮发动机工作原理
• 第一节 涡轮喷气发动机热力循环 • 第二节 推力公式 • 第三节 性能指标和基本要求 • 第四节 能量转换与效率 • 第五节 发展方向
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第一章 航空燃气涡轮发动机工作原理
• 第一节 涡轮喷气发动机热力循环 • 第二节 推力公式 • 第三节 性能指标和基本要求 • 第四节 能量转换与效率 • 第五节 发展方向
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三、理想循环
• 布莱顿（Braton）循环，四个热力过程
0 2：等熵压缩 3 9：等熵膨胀
2 3：等压加热 9 0：等压放热
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三、理想循环
• 加热量q1 q1 Cp (T3* T2* )
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三、理想循环
• 放热量q2 q2 Cp (T9 T0 )
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。
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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
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四、实际循环
• 加热量q1 q1 Cp (T3* T2* )
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四、实际循环
• 放热量q2
q2
C
' p
(T9
T0 )
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四、实际循环
• 循环功
W q1 q2
• 热效率
th
W q1
q1 q2 q1
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四、实际循环
th f ( , ,c ,e, )
• 如何提高循环功？ 提高加热比； 寻找最佳增压比。
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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
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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
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比热容比：γ=cp/cv
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发动机热力基础
3、工质的内能与外功
u=u（T） J/kg Δu=u2-u1=qv=cv（T2-T1）
v2
dW=pdv W pdv v1
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发动机热力基础
4、工质的焓
h=u源自文库pv J/kg h=u(T)+RT=h(T) qp=cp(T2-T1)=(cv+R)(T2-T1)=Δh cp=cv+R
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第一节 涡轮喷气发动机热力循环
• 一、组成
– 五大主要部件： 进气道、压气机、燃烧室、涡轮、尾喷管
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第一节 涡轮喷气发动机热力循环
• 一、组成
– 附件系统 燃油系统、起动系统、滑油系统
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二、工作过程
• 工作过程示意 • 进气道：输送工质（空气） • 压气机：压缩空气，提高压力 • 燃烧室：加热气体，提高总温