10工程热力学第十章1-2018
第十章 对流换热
第十章 对流换热 英文习题1. Finding convection coefficient from drag measurementA 2 m×3 m flat plate is suspended in a room, and is subjected to air flow parallel to itssurfaces along its 3-m-long side. The free stream temperature and velocity of air are20℃ and 7m/s. The total drag force acting on the plate is measured to be 0.86 N.Determine the average convection heat transfer coefficient for the plate (Fig. 10-1).2. Cooling of a hot block by forced air at high elevationThe local atmospheric pressure in Denver, Colorado (elevation 1610m), is 83.4 kPa. Air at this pressure and 20℃ flows with a velocity of 8m/s over a 1.5 m×6 m flat plate whose temperature is 140℃ (Fig. 10-2).Determine the rate of heat transfer from the plate if the air flowsparallel to the (a) 6-m-long side and (b) the 1.5-m side. 3. Cooling of a steel ball by forced airA 25-cm-diameter stainless steel ball (ρ=8055 kg/m 3, and C p =480 J/kg.℃) is removed from the oven at a uniform temperature of 300℃. The ball is then subjected to the flow of air at 1 atm pressure and 25℃ with a velocity of 3 m/s. The surface temperature of the ball eventuallydrops to 200℃. Determine the average convection heat transfercoefficient during this cooling process and estimate how long theprocess will take. 4. Flow of oil in a pipeline through the icy waters of alakeConsider the flow of oil at 20℃ in a 30-cm-diameter pipeline at anaverage velocity of 2 m/s (Fig.10-3). A 200-m-long section of the pipelinepasses through icy waters of a lake at 0℃. Measurements indicate thatthe surface temperature of the pipe is very nearly 0℃. disregardingthermal resistance of the pipe material, determine (a) the temperature ofthe oil when the pipe leaves the lake, (b) the rate of heat transfer fromthe oil. 5. Heat loss through a double-pane windowThe vertical 0.8-m-high, 2-m-wide double-pane window shown inFig.10-3, consists of two sheets of glass separated by a 2-cm air gap atatmospheric pressure. If the glass surface temperatures across the airgap are measured to be 12℃ and 2℃, determine the rate of heattransfer through the window.FIGURE 10-1FIGURE 10-2FIGURE 10-3FIGURE 10-4工程热力学与传热学第十章对流换热习题习题1.何谓表面传热系数？请写出其定义式并说明其物理意义。
工程热力学 第十章 制冷循环
制冷剂其他性质
❖对环境友善 ❖安全无毒 ❖ 溶油性好，化学稳定性好
36
制冷剂种类
（1）无机化合物：氨R717、水R718、二氧 化碳R744、二氧化硫R764等。
（2）氟里昂：氟里昂是饱和碳氢化合物（饱 和烃类）的卤族衍生物的总称，最常用的 有R12、R22、R14和R134a等。
（3）混合溶液：由两种或两种以上不同的制 冷剂按一定比例相互溶解而成的混合物。 主要有R502（R22和R115）、R407C （R32/R125/R134a）。
2-3 为过 热 蒸 气 在 冷 凝 器 中定压放热被冷凝的过程；
3-4 为饱 和 液 体 在 节 流 阀 中节流、降压、降温的过 程；
4-1 为湿 饱 和 蒸 气 在 蒸 发
器中定压吸热、汽化的过
程。
22
制冷系数
c
qo wnet
qo h1-h3 qk-qo h2-h1
T1 T4 T2 T1
20
压缩蒸气制冷循环
用低沸点物质（大气压 下的沸点低于0℃）作为工 质（制冷剂），利用其在 定压下汽化和凝结时温度 不变的特性实现定温放热 和定温吸热，可以大大提 高制冷系数；制冷剂的汽 化潜热较大，因此制冷量 大。
21
压缩蒸气制冷循环
1-2 为从 蒸 发 器 中 出 来 的 蒸气在压缩机中被可逆绝 热压缩的过程；
（4）碳氢化合物：碳氢化合物制冷剂有甲烷、
乙烷、丙烷、乙烯、丙烯和异丁烷R600a
等。
37
课后思考题
❖压缩蒸气制冷循环采用节流阀来代替膨胀 机，压缩空气制冷循环是否也可以采用这 种方法？为什么？
❖对逆向卡诺循环而言，冷、热源温差越大， 制冷系数是越大还是越小？为什么？
工程热力学-第十章-蒸汽动力装置循环.讲课教案
■汽轮机的相对内部效率 T 实际作功与理论作功之比，
T
h1 h2act h1 h2
一般为0.85～0.92。
■耗汽率(steam rate)
输出单位功量的耗汽量称为耗汽率，单位为 k g / J
工程上常用 kg/(kWh) 。
●理想耗汽率：d 0 D /P 0 1 /w T 1 /( h 1 h 2 ) ●实际耗汽率：d i D /P i 1 /w T ,a c t 1 /( h 1 h 2 a c t)
（2）吸热量不变，热效率： iw net,act/q10.3972
实际耗汽率：d i 1 /( h 1 h 2 a c t) 7 .5 9 7 1 0 7 k g /J
（3）作功能力损失
查水和水蒸汽图表，得到：
新蒸汽状态点1：s16.442kJ/(kgK )，h13426kJ/kg
乏汽状态点
胀到状态2，然后进入冷凝器，定压放热变为饱和水2
再经水泵绝热压缩变为过冷水4，也进入回热器。
在回热器中， kg的水蒸汽 0 1 和（1 ）kg的过
冷水4混合，变为1kg的饱和水 0 1 。然后经水泵绝热压
缩进入锅炉，定压吸热变为过热蒸汽，开始新的循
环。
2、回热循环分析
■抽汽量
能量方程（吸热量=放热量）：
说明：质量不同，因此不能直接从T-s图上判断热量的 变化。
●热效率（提高）：
t wnet / q1
锅炉给水的起始加热
温度由 2 提高到 0 1 ，平均
吸热温度提高，平均放热 温度不变，热效率提高。
吸热量：
q 1 h 1 h 4 h 1 ( h 3 w p ) h 1 ( h 2 w p ) 3 2 7 1 . 2 2 k J / k g
10工程热力学第十章 水蒸气及蒸汽动力循环
10-3 水蒸气的热力过程 目的—确定过程的能量转换关系 分析水蒸气热力过程的目的 确定过程的能量转换关系, 分析水蒸气热力过程的目的 确定过程的能量转换关系, 包括w 以及 以及u和 等 因此,需确定状态参数的变化. 包括 ,q以及 和Δh等.因此,需确定状态参数的变化. 确定过程的能量转换关系的依据为热力学第一,二定律: 确定过程的能量转换关系的依据为热力学第一,二定律:
图和T-s图 三,水蒸气的p-v图和 图 水蒸气的 图和
分析水蒸气的相变图线可见,上,下界线表明了水汽化的始末界线, 分析水蒸气的相变图线可见, 下界线表明了水汽化的始末界线, 二者统称饱和曲线, 图分为三个区域,即液态区( 二者统称饱和曲线,它把p-v和T-s图分为三个区域,即液态区(下 界线左侧) 湿蒸汽区(饱和曲线内) 汽态区(上界线右侧) 此外, 界线左侧),湿蒸汽区(饱和曲线内),汽态区(上界线右侧).此外, 习惯上常把压力高于临界点的临界温度线作为"永久" 习惯上常把压力高于临界点的临界温度线作为"永久"气体与液体 的分界线.所以,水蒸气的相变图线,可以总结为一点(临界点) 的分界线.所以,水蒸气的相变图线,可以总结为一点(临界点), 二线(上界线,下界线) 三区(液态区,湿蒸汽区,气态区) 二线(上界线,下界线),三区(液态区,湿蒸汽区,气态区)和五态 未饱和水状态,饱和水状态,湿饱和蒸汽状态,干饱和蒸汽状态, (未饱和水状态,饱和水状态,湿饱和蒸汽状态,干饱和蒸汽状态, 过热蒸汽状态) 过热蒸汽状态)
q = h h ′′
显然, 的水加热变为过热水蒸气所需的热量, 显然,将0.01℃的水加热变为过热水蒸气所需的热量,等于液 的水加热变为过热水蒸气所需的热量 体热,汽化潜热与过热热量三者之和. 体热,汽化潜热与过热热量三者之和.而且整个水蒸气定压发生过 程及各个阶段中的加热量,均可用水和水蒸气的焓值变化来计算 用水和水蒸气的焓值变化来计算. 程及各个阶段中的加热量,均可用水和水蒸气的焓值变化来计算.
工程热力学第十章 动力循环
h3)
(h1 h6 ) (h1 h2 ) (h1 h3) (h1 h6 )
第三节 热电循环
一、背压式热电循环 排汽压力高于大气压力的汽轮机称为背压式汽轮机
二、调节抽气式热电循环
第四章 内燃机循环
气体动力循环按热机的工作原理分类，可分为内燃 机循环和燃气轮机循环两类。内燃机的燃烧过程在热机 的汽缸中进行，燃气轮机的燃烧过程在热机外的燃烧室 中进行燃气轮机主要有三部分组成：燃气轮机、压气机和燃烧 室
工质的吸热量 放热量
循环的热效率
q1 c p (T3 T2 )
q 2 c p (T4 T1 )
t
1
q2 q1
1 T4 T1 T3 T2
1
T1 (T4 T2 (T3
T 1 1) T 2 1)
二、定压加热循环
工质吸热、放热和循环热效率：
q1 cp(T3 T2), q2 cv(T4 T1)
t
1q2 q1
1cp(T4 T1) cv(T3 T2)
11 T1(T4T11)
T2(T3T2 1)
T1 T2
v2 v1
1
1 1
,
T4 T1
v3 v2
t,p
1
1 ( 1) 1
1cv(T4T1) 1T1(T4T11)
cv(T3T2)
T2(T3T21)
v3=v2，v4=v1，故
T2 T1
vv121
T3 T4
vv431
T2 T3 , T1 T4
T4 T3 T1 T2
t
1 T1 T2
1 1
T2 T1
1
1
v1 v2
1
1
1 k1
v1 v2
工程热力学第10章答案
第10章 制冷循环第10章 制冷循环10-1 在商业上还用“冷吨”表示制冷量的大小，1“冷吨”表示1吨0℃的水在24小时冷冻到0℃冰所需要的制冷量。
证明1冷吨=3.86kJ/s 。
已知在1标准大气压下冰的融化热为333.4kJ/kg 。
解：1冷吨=333.4 kJ/kg ×1吨/24小时=333.4×1000/(24×3600) kJ/s=3.86kJ/s压气机入口T 1= 263.15K 压气机出口 K T T kk 773.416515.2634.114.1112=×==−−π冷却器出口T 3=293.15K 膨胀机出口 K T T kk 069.185515.2934.114.1134===−−π制冷量 ()()kg kJ T T c q p c /393.78069.18515.263004.141=−×=−= 制冷系数第10章 制冷循环()()()()71.1069.18515.26315.293773.416069.18515.263413241=−−−−=−−−−==T T T T T T w q net c ε10-4 压缩空气制冷循环中，压气机和膨胀机的绝热效率均为0.85。
若放热过程的终温为20℃，吸热过程的终温为0℃，增压比π=3，空气可视为定比热容的理想气体，c p =1.004kJ/（kg·K ），k =1.4。
求：（1）画出此制冷循环的T-s 图；（2）循环的平均吸热温度、平均放热温度和制冷系数。
433'4循环的平均吸热温度 ()K T T T T s q T cc 887.248986.22515.273ln 986.22515.273ln 414114=−=−=∆=′′′ 循环的平均放热温度 ()K T T T T s q T 965.33915.293638.391ln 15.293638.391ln32322300=−=−=∆=′′′第10章 制冷循环循环的制冷系数921.0)896.22515.293()15.273638.391(986.22515.273)()(/431/2/41=−−−−=−−−−=T T T T T T ε10-5 某压缩蒸气制冷循环用氨作制冷剂。
《工程热力学》教学课件第10-11章
温度比较：
T2,s T2,n T2,T
工程热力学 Thermodynamics 第二节 余隙容积的影响
余隙比： Vc 0.03 ~ 0.08
Vh
p3
2
g
p 2
p2
f
6
4
1
0 Vc
V V1 V4
V
V4 V6
Vh V1 V3
Vh
3
2
p2
3
2
p2
6
4 4
0
Vc
t 1 qL qH 1 431 879 51% 或t 11 1 11 61.41 51.2%
工程热力学 Thermodynamics
柴油机循环
一、柴油机的实际循环与循环的p-V 图
工程热力学 Thermodynamics 二、定压加热理想循环——狄塞尔(Diesel)循环
(一）过程组成
第一节 单级活塞式压气机
一、结构图
二、工作过程
工程热力学 Thermodynamics 三、耗功计算
等熵过程： 多变过程： 等温过程：
能量方程：Wc Wt
1
wc,s
1
RgT1
p2 p1
1
n1
wc,n
n n1
RgT1
p2 p1
n
1
wc,T
RgT1 ln
p2 p1
功量比较：
解：（1） 空气物性参数：
Rg 0.287 kJ (kg K)
cp 1.004 kJ (kg K)
工程热力学 Thermodynamics
可逆压缩的气体出口温度
T2
1
T1
T1
工程热力学-第十章动力循环之朗肯循环
02
初参数对朗肯循环热效率的影响
1. 初温t1
T 1 T 2不变 t
或 循环1t2t3561t =循环123561+循环11t2t21
t11t2t21
t123561
t
02
2. 初压力 p1
T 1 ,T 2不变 t 但 x2下降且 p太高造成强度问题
3. 背压 p2
实际并不实行 卡诺循环
01
02. 朗肯循环的热效率
02
朗肯循环的热效率
t
wn wt,T wt,P
wt,T h1 h2 ? cp T1 T2
wt,P h4 h3
wnet h1 h2 h4 h3
02 T 1不变 ,T 2 t 但受制于环境温度，不能任意
降低 p2 6kPa,ts 36.17 C; p2 4kPa,ts 28.95 C
同时，x2下降 。
思考： 我国幅员辽阔，四季温差大，对蒸汽发电机组有什么影响？
THANK YOU
第十章 动力循环 之
朗肯循环
CONTENTS
01. 朗肯循环的流程 02. 朗肯循环的热效率
01. 朗肯循环的流程
01
朗肯循环 (Rankine cycle)
1）流程图
2）p-v，T-s图
01
3）水蒸气的卡诺循环
水蒸气卡诺循环有可能实现，但：
（1）温限小 （2）膨胀末端x太小 （3）压缩两相物质的困难
t
h1 h2 h1 h3
h1 h2 h1 h2'
5）耗汽率(steam rate)及耗汽量
理想耗汽率(ideal steam rate) d0 —装置每输出单位功量所消耗的蒸汽量
工程热力学(第三版)习题答案全解第十章可打印
= T2
+ q1 cV
= T2
q1 cp /κ
= 774.05K +
650kJ/kg
1.005kJ/(kg ⋅ K)/1.4
= 1679.52K
p3
=
RgT3 v3
=
287J/(kg ⋅ K)×1679.52K 0.08844m3/kg
=
5.450MPa
v4 = v1
p4
=
p3
v3 v4
κ
=
的温度和压力；（2）循环热效率，并与同温度限的卡诺循环热效率作 比较；（3）平均有效压力。
解：（1）各点的温度和压力
v1
=
RgT1 p1
=
287J/(kg ⋅ K)× (35 + 273.15)K 100×103 Pa
=
0.8844m3/kg
v2
=
v1 ε
=
0.8844m3/kg 10
=
0.08844m3/kg
=
v1 v2
= 15 ，
定容升压比 λ = p3 = 1.4 ，定压预胀比 ρ = v4 = 1.45 ，试分析计算循环
p2
v3
各点温度、压力、比体积及循环热效率。设工质比热容取定值，
cp = 1.005kJ/(kg ⋅ K) ， cV = 0.718kJ/(kg ⋅ K) 。
解： Rg = cp − cV = 1.005kJ/(kg ⋅ K) − 0.718kJ/(kg ⋅ K) = 0.287kJ/(kg ⋅ K)
=
4.431×106 Pa × 0.0637m3 / kg 287J/(kg ⋅ K)
= 983.52K
v3 = v2
工程热力学第十章_湿空气
一 概述
2 饱和湿空气和未饱和湿空气
p T
3
t
pv
1
2
3
1
pv
2
v
s
状态1为未饱和湿空气
状态2、3为饱和湿空气
二 湿空气的湿度
1 绝对湿度
1m3湿空气中所含水蒸气的质量。
在数值上绝对湿度等于水蒸气的密度，所以绝对
1 湿空气的焓
湿空气的焓等于干空气的焓与水蒸气的焓之和
H=Ha+Hv=maha+mvh
湿空气的比焓是指含有1kg干空气的湿空气的焓
值，
h
H ma
maha mvhv ma
ha
0.001dhv
基准是单位质量干空气，即等于1kg干空 气的焓和0.001dkg水蒸气的焓之总和
1 湿空气的焓
取0℃时干空气的焓值为零，则干空气的焓可按下 式计算：
ha＝cpt=1.004t kJ/kg（干空气）
由于压力不太高的情况下湿空气中的水蒸汽可看 作理想气体，故其焓值的近似计算式为：
hv＝2501＋1.86t kJ/kg （干空气）
因此
h=1.004t+0.001d(2501+1.86t) kJ/kg （干空气）
三 湿空气的焓、露点温度与湿球温度
2 露点温度
湿度也用符号v表示。
v
1 vv
pv RvT
注意
T一定条件下，绝对湿度仅取决于水蒸气的分压力pv。它反 映了湿空气中水蒸气的疏密程度，并不直接表示湿空气的吸
湿能力和干燥潮湿程度。
工程热力学-第十章动力循环之其他循环
循环热量利用系数
已利用的热量
工质从热源所吸收的热量
> 循环热效率
循环热量利用系数没有区分热能与电能的本质差别； 循环热效率没考虑低温热能的可利用性
热电厂热量利用系数
利用的热量 燃料的总释热量
THANK YOU
3）回热器中过程不可逆，为什么 循环ηt 上升？
03. 热电联产
03
热电联产（power-and-heating plant cycle）
一、背压式设备流程及T-s图
特点—发电量受热负荷制约。
03
二、抽汽凝汽式设备流程及T-s图
特点—热负荷变动对电能生产影响较小，热效率较背压机组高。
三、热量利用系数
第十章 动力循环 之
其他循环
CONTENTS
01. 再热循环 02. 回热循环 03. 热电联产
01. 再热循环
01
再热循环（reheat cycle）
一、设备流程及T-s图
二、再热对循环效率的影响
01
忽略泵功：
wnet h1 h5 h6 h7
q1 h1 h3 h6 h5
回热器两种方式
混合式
间壁式
02
二、回热循环计算
02
1. 抽汽量
能量方程：
1 h4 h01 h01' 0
忽略泵功 h4 h2' h01' h2'
h01 h2'
2. 回热器(regenerator)R 熵方程：
1 s2' s01 s01' Sf Sg
t
wnet q1
第10章 对流换热(中文课件)
工程热力学与传热学
传热学 第十章 对流换热
郭煜 中国石油大学（北京）机械与储运工程学院
郭煜《工程热力学与传热学 》
第十章 对流换热
内容要求
掌握对流换热问题的机理和影响因素 了解对流换热的数学描述 边界层理论概述与边界层内对流换热微分方程组的简化 外掠等壁温平板层流换热分析解简介 掌握对流换热的实验研究方法，相似原理 各种典型对流换热的基本特点和计算方法
tw — 固体表面的平均温度。 tf — 流体温度。
• 外部绕流（外掠平板，圆管）： tf 为流体的主流温度。
• 内部流动（各种形状槽道内的流动）： tf 为流体的平均温度。
tf
d
外部绕流
管内流动
郭煜《工程热力学与传热学 》
4. 局部表面传热系数与平均表面传热系数
局部对流换热时，局部热流密度：
郭煜《工程热力学与传热学 》
2. 流动的状态 —— 层流流动与湍流流动
层流（Laminar flow）
流速缓慢 沿轴线或平行于壁面作规则分层运动 热量传递：主要靠导热（垂直于流动方向）
u∞ tf
u∞ uq
导热
u∞
u
导热qBiblioteka 0 层流边界层x管内层流流动
Example Oils-- the flow of high-viscosity fluid at
（管内强制对流换热，外掠壁温强制对流换热， 自然对流换热等）
郭煜《工程热力学与传热学 》
10-1 对流换热概述
10-1-1 基本概念和计算公式
1. 对流换热（Convection heat transfer）
流体流过另一个物体表面时，对流和导热联合起作用 的热量传递现象。
工程热力学第十章(湿空气)09(理工)(沈维道第四版)
1kg干空气基准 干空气基准） （1kg干空气基准）
s = sa + d ⋅ sv
湿空气的比体积： 湿空气的比体积：
m R T V M mRmT R RgT 3 == = va = (1+ d ) v= m /kg(a) ma Mp p a a m aa a a
mRmT V= pM
m3
§10-3 湿空气的焓湿图
三、描述湿空气的参数
除p、v、T、h外，引入专用参数： 外
湿度、含湿量
湿空气的压力p为：
后面讲授
p = pa + pv
干空气的分压 水蒸气的分压
下标a：空气 下标 ：空气(air) 下标v：水蒸气(vapor) 下标 ：水蒸气 下标s：饱和水蒸气 下标 ： (saturation )
四、未饱和湿空气 过热蒸汽 水蒸气 饱和蒸汽
kg水蒸气 3湿空气 水蒸气/m 水蒸气 说明湿空气 湿空气在该 不能说明湿空气在该 状态下的干湿程度
不常用！ 不常用！
二、相对湿度
在相同的温度下： 在相同的温度下：
0 ≤ pv ≤ p s
相对湿度： 湿空气中水蒸气的实际分压与 相对湿度： 湿空气中水蒸气的实际分压与同温 指 水蒸气的饱和压力之比 之比。 度下水蒸气的饱和压力之比。 ＝1 饱和湿空气 0 < f < 1 未饱和湿空气 ＝0 干空气 表明湿空气 同温下饱和湿空气的 湿空气与 表明湿空气与同温下饱和湿空气的偏离程度 反映所含水蒸气的 所含水蒸气 反映所含水蒸气的饱和程度 f 干燥，吸水能力强 越干燥，吸水能力强 f 湿润，吸水能力低 越湿润，吸水能力低
与横坐标呈135度的平行斜线组 度 与横坐标呈
h
135度 度 h
工程热力学第10章
h3 ws. p h3 0.0251 121.30 121.3251kJ kg
（1）循环的加热量：
q1 h1 h3 3490 121.3251 3368 .6 kJ kg
22
12 汽轮机，过热水蒸汽 s 膨胀
s2 s1 1 x2 s x2 s
2
6 b 1′
a
2′
2
2
x2
x2
4
x2 x2
s
3
32
二、再热对循环效率的影响
忽略泵功：
T
5 4 1 1′ 6 2′ 3
wnet h1 h6 h1 h2
q1 h1 h3 h1 h6
热效率：
2
x2
x2
wnet (h1 h6 ) (h1 h2 ) t q1 (h1 h3 ) (h1 h6 )
ps p3 4 kPa 0.004Mpa
3
且，3点为饱和水态，查饱和水与饱和水蒸汽表（按压力排列）
t s 28.9533o C , v3 v 0.0010041 m 3 kg , h3 121.30 kJ kg s 0.4221kJ kg K , s 8.4725kJ kg K h 121.30 kJ kg , h 2553.45 kJ kg
h
5 4 1
5 2
s
3’
3
2 s
23 凝汽器，湿蒸汽
p
T 放热
12 汽轮机，过热水蒸汽 s 膨胀
33’给水泵，凝结水 s 压缩
8
第十九次课
第十章 蒸汽动力装置循环
•复习：
10-1 水蒸气朗肯循环原理
工程热力学10-气体的压缩
0
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效率
C,s
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RgT1
wC,n
n n 1
p1v1
p2 p1
n1
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n n 1
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n1 n
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增压比 p2
p1
定比热理想气体
wC,n
n
n 1
RgT1
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1
wC,T RgT1 ln
wC,s
为使wC, n最小，令
dwC,n 0 dp2
p2 p1 p4
p2 p4 p4
p1 p2 p3
如果第一级和第二级气缸采用相同的
增压比
p2 p1
p4 p3
，那么压气机消耗的
功将是最少的
这时两个气缸消耗的功相等，压气机 消耗的功是每个气缸消耗功的两倍
wC,n
2
n
n
1
RgT1
n1 n
1
由于有中间冷却器， 压气机少消耗的功如 图中面积23452所示
推广言之，对m级的多级压气机，各级
1
增压比
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m
压气机消耗的功为每一级气缸消耗功
的m倍
wC,n
m
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10工程热力学第十章2-2018——工程热力学课件PPT
11 7 2
对比9-10-11-12
•11点x太小,不利于汽机 强度； • 12-9两相区难压缩； s • wnet卡诺小
4如何提高朗肯循环的热效率
T
Tm1
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t
h1 h1
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6 影响热效率的参数？
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p1 t1 p2
s
蒸汽初压对朗肯循环热效率的影响
t1 , p2不变，p1
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5'
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工程热力学
Engineering Thermodynamics
北京航空航天大学
§ 9-3 喷管中流速及流量计算
三、临界压力比及临界流速
C1= 0, !!!
C1>50m/s
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pc 0.528 p1
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第十章 动力循环
动力循环研究目的和分类
动力循环的分类
按结构
活塞式 piston engine 汽车，摩托，小型轮船
叶轮式
Gas turbine cycle 航空，大型轮船，电站
第十章 动力循环
§10-1 蒸汽动力基本循环
回热循环和再热循环
热电循环
§10-2 内燃机循环
§10-3 燃气轮机循环
为什么研究水蒸气？---朗肯循环
为什么研究水蒸气？-有机朗肯循环
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左右
v• 2' 汽机出口尺寸大
s
乏汽压力对朗肯循环热效率的影响
p1 , t1不变，p2
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工程热力学WORD版第10章气体动力循环
第10章气体动力循环一、教案设计教学目标：使学生掌握分析动力循环的一般方法；了解活塞式内燃机实际循环的分析方法；了解燃气轮机循环的分析方法。
知识点：分析动力循环的一般方法；活塞式内燃机实际循环的简化；活塞式内燃机的理想循环；活塞式内燃机各种理想循环的热力学比较；燃气轮机装置循环；燃气轮机装置的定压加热实际循环。
重点：分析动力循环的一般方法；活塞式内燃机循环分析；燃气轮机装置循环的分析方法，提高燃气轮机装置循环效率的方法和途径。
难点:实际循环简化成理想循环的方法；提高内燃机和燃气轮机装置循环效率的方法和途径。
教学方式：讲授+多媒体演示+课堂讨论师生互动设计：提问+启发+讨论问：你知道汽车为什么会走？问：你以前知道内燃机吗？有哪些装置组成？又是怎么工作的？问：你知道柴油机与汽油机的区别吗？问：你知道燃汽轮机发电是怎么回事吗？学时分配：4学时二、基本知识第一节动力循环分析的目的与一般方法一、分析的目的在热力学基本定律的基础上分析循环过程中能量转换的经济性，寻求提高经济性的方向及途径。
二、分析方法与步骤1. 将实际循环抽象和简化为理想循环2. 将简化好的理想可逆循环表示在p-v、T-s图上3. 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。
动力循环的热效率：-W net _ 1q2q i q i4、定性分析各主要参数对理想循环的吸热量、放热量及净功量的影响，进而分析对循环热 效率（或工作系数）的影响，提出提高循环热效率（或工作系数）的主要措施。
平均温度分析法：—5、 对理想循环的计算结果引入必要的修正6、 对实际循环进行热力学第二定律分析：熵分析 火用分析第二节 内燃机动力循环的分类一、分类按工作方式不同可分为：活塞式内燃机，叶轮式燃气轮机，喷气发动机汽油机 点燃式内燃机煤气机I 压燃式内烘机一岂油机二，汽油机1模型简化实际彳盾环的简化、理想化① 空气与燃气理想化为定比热客的理想气体; ② 开式循环理想化为闭式循环：③ 燃烧、排气过殺理想化为工质的吸、放热过程; ④ 压缩与膨胀过程理想彳匕为可逆绝热过程G2、汽油机理论循环一定容加热循环（奥托循环）活塞式内燃机:^JX?Ju n rs.u.吸建鼻9产3爲一⑪放热量6 = 4'石-兀1S环净功珂二如一心AS环删率SWtvT4=1飞3二g则T3T4 -TT3 J "唔"川2tv定窖加驷环的计算v影响发动机的正常工作。
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理想混合加热循环的计算
热效率！！！！
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二、定容加热循环（奥托循环）
汽油机动力循环(定容加热)
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v 柴油机，压燃式
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1ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
v 汽油机，点燃式
q2 q1
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其中定义 v1
v2
为压缩比， v3
v2
为定压预胀比
§10-3布雷顿循环（燃气轮机循环）
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
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2 压气机
燃烧室
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燃气轮机
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§10-1蒸汽动力基本循环
回热循环和再热循环
热电循环
§10-2内燃机循环
§10-3燃气轮机循环
§10-2内燃机循环
燃气动力循环
燃气轮机循环 内燃机循环
点燃式（汽油机） 压燃式（柴油机）
定定混 容压合 加加加 热热热 循循循 环环环
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
定容加热循环（奥托循环)
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Otto循环效率
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1 T1 T2
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因1－2，3－4为定熵过程，有
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布雷顿循环的计算
吸热量：
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布雷顿循环热效率的计算
热效率：
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布雷顿循环热效率的计算
热效率：
T
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定义：压比 p2
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定义： 循环增温比 p2 p1
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理想混合加热循环的计算
吸热量
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放热量(取绝对值）
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定义几个指标性参数
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压缩比
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反映气 缸容积
反映供 油规律
理想混合加热循环的计算
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热效率
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对净功的影响
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当 不变
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存在最佳 ，使 最大
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最佳增压比 o（pt w净）的求解
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最大循环净功
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理想混合加热循环（萨巴德循环）
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定容加热循环（奥托循环)
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定压加热循环（狄塞尔循环） t
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v1 v2
T3 T4
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三、低速柴油机循环(定压加热)
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v 柴油机，压燃式
p
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2p 3s
4
s
v
1
v 低速柴油机，压燃式
狄塞尔循环效率
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吸热量 放热量 热效率
q1 cp T3 T2
q2 cv T4 T1
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w q1
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布雷顿循环（燃气轮机循环）
作业
习题 10－9， 10－10，10－11，10－13
理想混合加热循环（萨巴德循环）
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1
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工程热力学
Engineering Thermodynamics
北京航空航天大学
第十章 动力循环
动力循环研究目的和分类
热机（热力原动机）：将热能转化为机械能的设备
动力循环：热机的工作循环 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
第十章 动力循环