气体动力循环

v
5
2
5
v
1
1
v
s
现代柴油机理论示功图(p─v图)和Ｔ─s图
h
4
混合加热循环的计算
吸热量 q 1 c vT 3 T 2 c pT 4 T 3 T
4 3p
放热量 循环净功
q2cvT5T1
w0 q1 q2
v
5
2
v
循环热效率
t
w0 q1
1 q2 q1
1
t 1cvT3cvT2T 5cT p1T 14T3
s
k1
T2 T1
v1 v2
k1
T4 v4
上式表明，混合加热循环的热效率随压 T3 v 3
缩比ε、定容升压比λ的增大而增大， 随定压预胀比ρ的增大而减小。
T3 T3 T2 k1
T1 T2 T1
h
9
二.柴油机的理论循环—定容、定压加热循环
p
3
s
2
s
4
1
vቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
p
2
3
s
s
4
1
v
T
v
3
2 4
v
1
将以上两式代入上面的等式关系式有:
h
6
cv
lnT5 T1
cv
lnT3 T2
TT34
k
或
k
T5 T1
T3 T2
T4 T3
t 1TT12TT231TT15k1TT13T T3411TT12TT23TT321TT43kkTT131T T341
h
7
T3 p3
T2 p2
(定容)升压比
T
T2 T1
则
k 1
T2 T1
p2 p1
k
k 1
k
p 2 为循环增压比.
p1
t 1
1
k 1
k
显然，定压加热燃气轮机循环的热效率完全
取决于循环增压比，并随着π的增大而增加。
h
25
T
T3
在循环最高温度T3受和最
1
T3 T2
T2
T3 T2
1
h
15
因 s23 s14
即
cp
ln T3 T2
cv
ln
T4 T1
T 2p
k
所以
T3 T2
T4 T1
v 1
k
tp
1
T1 TT14
1
kT2
TT32
1
1 T1 kT2
T3 T2
1
T3 1 T2
h
3 4
s
16
t
1
T1
T4 T1
1
kT2
第八章 气体动力循环
h
1
第八章 气体动力循环
8.1 活塞式内燃机的理想循环
8.2 燃气轮机装置循环
8.3 增压内燃机及其循环
h
2
8.1 活塞式内燃机的理想循环
p
34
2
柴油机实际工作循环示功图 (柴油自燃温度约335℃)
0
５1” 1’
空气
v
喷油器
h
3
一. 内燃机混合加热循环
p
34
s 2
s
T
4
3p
T3 T2
T2
T3 T2
1
T4 T1
T1
T4 T1
1
T3 T2
T2
T3 T2
1
h
12
因 s23 s14
T
即
cv
ln
T3 T2
cv
ln
T4 T1
所以
T3 T4
T2
T1
t
1
T1
T4 T1
T2
T3 T2
1
1
1T1 T2
1
1k1
h
3 v 2
4
v 1
s
随着压缩比增加，定 容加热循环的循环效 率亦增大
放热量
q 2 h 4 h 1 cpT 4 T 1
p 2
4
p
压气机耗功 w s,c h 2 h 1 c pT 2 T 1
1
燃气轮机作功 w s,t h 3 h 4 c pT 3 T 4
s
循环净功
w0 q1 q2
循环热效率
t
w0 q1
1 q2 hq1
23
t1ccp p
T4T1 T3T2
T51
t 1T3T2T 5kT1T4T3h1T T1 2T T2 31T 1 kT T1 3T T3 41
5
T5 1
t
1 T2 T1
T3 T2
T1
1
k
T3 T1
T4 T3
1
4
T
3p
v
5
2
而
s2 4 s2 3 s3 4 s1 5
v
s15
cv
ln T5 T1
1
s
s2 4 c vln T T 3 2 c pln T T 4 3 c v ln T T 2 3 k ln T T 4 3 c vln T T 2 3 T T 4 3 k
13
定压加热循环的计算：
吸热量： q1cpT3T2 T
3
放热量： q2cvT4T1
p 2
循环净功： w0 q1 q2
循环热效率：tp
w0 q1
1 q2 q1
4
v 1
s
h
14
tp
1
T4 T1 k T3 T2
T4
T1
T1
T4 T1
1
T3 T2
T2
T3 T2
1
T4
T1
T1
T4 T1
v1 v2
k1
k1
压缩比
3p v 2
4 5
T4 v4
T3 v3
(定压)预胀比
1
v
T3 T3 T2 k1
s
T1 T2 T1
h
8
t
1
T2 T1
T3 T2
T3 T2
T4 T3
k
1
1
k
T3 T1
T4 T3
1
已得到 T3 p3
T2 p2
t 1k11kk 1k11 t 1k11kk11
20
燃烧室 燃料
压气机
1800-2300K 3 2
q1
燃气轮机
发电机
1 进气口
电
q2
4
排气
燃气轮机装置示意图
h
21
一. 燃气轮机装置理想循环（勃雷顿循环）
p
2
3
s s
1
T
3
p 4
2 p
4 1
v
s
燃气轮机装置理想循环在坐标图上表示
h
22
燃气轮机装置循环的计算内容 T
3
吸热量 q 1 h 3 h 2 cpT 3 T 2
v4
T´1m
1
1
T2m
T´2
m
v
s
h
18
增大预胀比ρ，可使吸热平均温度升高，放热 平均温度也升高，因定容线比定压线陡，所以放 热平均温度增长的比吸热平均温度增长的快，使 循环热效率减小。
h
19
8.2 燃气轮装置循环
废气
燃烧室
4
3
2
水
压气机
泵
燃气轮机
燃料
1 进气口
h
燃 气 轮 机 装 置 示 意 图
s
T 3
p
2 4
v
1
h
s
定 容 加 热 循 环
定 压 加 热 循 环
10
定容加热循环的计算：
T
吸热量
q1cv T3T2
3
v
放热量
q2cvT4T1
2
4
循环净功 w0 q1 q2
v 1
s
h
11
循环热效率：
t
w0 q1
1 q2 q1
t 1
T4 T1 T3 T2
T4 T1
T1
T4 T1
1
T3 T2
1
1 T1 kT2
T3 T2
k
1
T3 1 T2
T
T1 T2
v2 v1
k1
1
1k
3
p 2
令 v 3 称为定压 预胀比。
4
v 2 T3 v3
v
T2 v2
1
t
1
1
k k1
k 1 1
s
h
17
定压预胀比ρ对循环热效率的影响
p 2
3 3' s
s
T
3'
p3
2
4'
4'
4
T1m
1T4T11T1T4T11 T3T2 T2T3T21
a
因
s23 s14
3
即
cp
ln T3 T2
cp
lnT4 T1
得
T3 T4 T
T2
T1
将
T3 T2
T4 T1
代入热效率(a)式
p 2
4
t
1
T1 T4 T1 T2 T3 T2
1 1
1 T1 T2
1 1 T2 h T1
p
1 s
24
因 定义