气体动力循环

第九章 气体动力循环
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②定压加热循环（笛塞尔循环）
特点：λ＝1，为混合加热循环的一个特例，将λ＝1代入混合加 热循环热效率及循环净功的表达式，即分别有
t
1
1
1
1 ( 1)
w0
p1v1 [ 1( 1
1)] (
1)]
可见： , t ；
, w0 。
2020年5月2日
第九章 气体动力循环
w0 (q1 q1) q2 cV 0 (T3 T2 ) cp0 (T4 T3 ) cp0 (T5 T1)
利用循环中各状态间的参数关系，可以得到
w0 cV 0T1{ 1[( 1) ( 1)] ( 1)} p1v1 { 1[( 1) ( 1)] ( 1)} 1
可见： , , w0 。
所以 w0 (ws )T (ws )c
c
p
0
T3
1
1
( 1)
/
T1
( 1) /
1
( 1) /
当
max, w0
T1 T3
循环净功有极大值。
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二、燃气轮机的实际循环
压气机耗功： 燃气轮机轴功：
(ws )c
h2 h1
c,s
(ws )T T (h3 h4 )
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利用内燃机的特性参数来表示热效率：
①压缩比：
v1
1234----2345为为为为②③绝定定绝压预热容压热力胀过过过过升比程程程程高：TTT比5TTTT54TT1234：23T4vvvv4p354vpv12231vv1134TTvpvpv14T14223311T13TT22 vvT141TT1v1v23111T111
q2 q1
1 Tm2 Tm1
t, p t t,V
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9-2 燃气轮机装置循环
一、定压加热燃气轮机循环
燃气轮机装置循环（勃雷登循环）的组成： ①绝热压缩过程（压气机） ②定压加热过程（燃烧室、加热器） ③绝热膨胀过程（燃气轮机、气轮机） ④定压放热过程（大气、冷却器）
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燃气轮机回热循环热效率可表示为
t
1
w0 q1
(ws )T (ws )c q1
(h3 h4 ) (h2 h1) h3 h6
1
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混合加热循环热效率
将各点温度与特性参数的关系代入热效率表达式，得到
t
1
1
1
(
1 1) (
1)
可见： const, const, t ； const, , t 。
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混合加热循环的循环净功：
循环热效率：
t
1
q2 q1
1
cp0 (T4
T1)
1
T1
T4 T1
1
cp0 (T3 T2 )
T2
T3 T2
1
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整理上式，有
t
1
1 ( 1) /
可见，↑π，热效率↑。
功量—燃气轮机轴功： (ws )T h3 h4 cp0 (T3 T4 )
压气机耗功： (ws )c h2 h1 cp0 (T2 T1)
循环热效率：
t
w0 q1
(ws )T
(ws )c q1
c p0 (T3
T4 )T
c p0 (T2
T1
)
1
c,s
c p0 (T3
T1)
c p0 (T2
T1
)
1
c,s
因
T2 T3 ( 1) /
T1 T4
所以有
t
( 1) /
T
1
c,s
1
( 1) /
1
1
c,s
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热效率影响因素分析
由 可见：
t
( 1) /
T
1
c,s
1
( 1) /
1
1
c,s
① (T3) t ；
②当 、、c,s 一T定时，随着增压比π的
提高，循环热效率有一个极大值 ；
③ c,s , T t 。
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三、提高热效率的措施 (1)燃气轮机装置的回热循环
循环的组成：1-2为压气机中绝热压缩；2-6为回热器中定压预热； 6-3为燃烧室中定压加热；3-4为燃气轮机中绝热膨胀；4-5为回热器 中定压放热；5-1为大气中定压放热。
理想回热：空气从T2 升温至T4，实际只能到T6。
定义：回热度
q h6 h2
q h4 h2
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三、活塞式内燃机各种理想循环的比较
①压缩比相同、放热量相同
Tm1,V Tm1 Tm1, p
Tm2,V Tm2 Tm2, p
t 1
q2 q1
1 Tm2 Tm1
t,V t t, p
②最高压力相同、最高温度相同
Tm1, p Tm1 Tm1,V
Tm2,V Tm2 Tm2, p
t 1
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循环特性：
增压比——π=p2/p1
最高温度——T3
升温比——τ= T3/T1
参数关系：
T2 T1
p2 p1
( 1) /
p3 p4
( 1) /
T3 T4
( 1) /
循环加热量：
q1 h3 h2 cp0 (T3 T2 )
循环放热量：
q2 h4 h1 cp0 (T4 T1)
9-1 活塞式内燃机的理想循环
一、混合加热循环（萨巴特循环）
实际循环：
0-1 进气过程 1-2 压缩过程 2-3-4 燃烧过程 4-5 膨胀(作功)过程 5-1 自由排气过程＋强制 排气过程
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理想化： 1. 热力过程的理想化
①进气过程→0-1定压线 ②压缩过程→1-2定熵压缩 ③燃烧过程→2-3定容加热＋3-4定压加热（外热源加热） ④膨胀过程→4-5定熵膨胀 ⑤排气过程→5-1定容放热＋1-0定压线
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二、定容加热循环和定压加热循环
①定容加热循环（奥图循环）
特点：ρ＝1，为混合加热循环的一个特例，将ρ＝1代入混合加 热循环的热效率及循环净功的表达式，即分别有
t
1
1
1
w0
p1v1 ( 1
1)( 1
1)
可见： t ；
, w0 。
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2. 工质以理想气体对待
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3. 开口系统简化为闭口系统（进排气功近似相等，相互抵消） 得到如下理论循环。
混合加热循环的热效率：
t
1
q2 q1 q1
cV 0 (T3
cV 0 (T5 T1) T2 ) cp0 (T4
T3 )
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