第十章气体动力循环

第十、十一、十二章 热力装置及其循环气（气体动力循环、蒸汽循环、制冷循环、热泵循环）气 体动力循环 一、目的及要求

了解各种内燃机的热力过程， 掌握朗肯循环的热力循环过程， 了解制冷循环及热泵循环的热力 过程。 二、内容：

2、活塞式内燃机循环理论上能否利用回热来提高热效率？实际中是否采用？为什么？

3、燃气轮机装置循环中，压缩过程若采用定温压缩可减少压缩所消耗的功，因而增加了循环

10.1 10.2 10.3 10.4 10.5

10.6 10.7 10.8 10.9 10.10 10.11 10.12

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 简单蒸汽动力装置循环――朗肯循环 再热循环及回热循

环 制冷循环概况 压缩空气与压缩蒸汽制冷循环 制冷剂的性质 热泵循环 三、重点及难点：

10.1 10.2 掌握各种装置循环的实施设备及工作流程。

掌握将实际循环抽象和简化为理想循环的一般方法，并能分析各种循环的热力过程组成。 10.3 掌握各种循环的吸热量、放热量、作功量及热效率等能量分析和计算的方法。

10.4 10.5 会分析影响各种循环热效率的因素。

掌握提高各种循环能量利用经济性的具体方法和途径。

四、主要外语词汇：

sabeander cycle, diesel cycle, otto cycle, spark ignition, brayton cycle, gas turbine, rankine cycle, vapor, air standard assumptions, refrigerator cycle, heat pump cycle

五、本章节采用多媒体课件 六、复习思考题及作业：

1、试以活塞式内燃机和定压加热燃气轮机装置为例，

总结分析动力循环的一般方法。

净功，但在没有回热的情况下循环热效率为什么反而降低，试分析之。

4、干饱和蒸汽朗肯循环与同样初压下的过热蒸汽朗肯循环相比较，前者更接近卡诺循环，但

热效率却比后者低，如何解释此结果？

5、 各种实际循环的热效率，无论是内燃机循环、燃气轮机装置循环或是蒸汽循环肯定地与工 质性质有关，这些事实是

否与卡诺定理相矛盾？

6、 蒸汽动力循环中，在动力机中膨胀作功后的乏气被排入冷凝器中，向冷却水放出大量的热 量 q2 ，如果将乏汽直接

送入汽锅中使其再吸热变为新蒸汽，不是可以避免在冷凝器中放走大量热

量，从而减少对新汽的加热量 q1,大大提高热效率吗？这样的想法对不对？为什么？

7、压缩蒸气制冷循环采用节流阀来代替膨胀机，空气制冷循环是否也可以采用这种方法？为

什么？

8、压缩空气制冷循环采用回热措施后是否提高其理论制冷系数？能否提高其实际制冷系数？

为什么？ 作业：

10－2，10－3，10－7，11－2，11－4，11－6，12－3，12－5

第十章 气体动力循环

在学习本章过程中需要掌握三个问题： 余隙容积对压气机产生什么影响？

压缩比n 的影响如何？如有矛盾采用什么方法解决? 请说明多级压缩级间冷却原理？

§10－1 分析动力循环的一般方法

动力装置，制冷装置和热泵装置统称为热力装置。动力装置的任务是将热量通过 能量不断地从系统排向环境以使系统温度降到所要求的某一低于环境温度的水平，并 使该系统温度保持不变。热泵装置的任务则相反，是将热量不断地传给系统以使系统 温度提高到所要求的某一高于环境温度的水平，并使该系统温度保持不变。

在本章中主要给大家介绍动力循环中的内燃机及燃气轮机的循环，及它们的热力 性能，揭示能量利用的完善程度和影响其性能的主要因素。

动力装置的实际工作循环是很复杂的，定量的燃料究竟能产生多少机械能，这与 很多实际因素有关。例如，燃烧状况，温差传热，摩擦损失，流动阻力，散热损失等 等，这些不可逆因素都会影响动力装置的工作性能。对于各种动力装置，不可逆转到 是普遍存在的，仅是影响程度不同而已，而且必须具体分析，才有实际意义。

1) 2) 3)

在气体动力循环中目前所采用的步骤及方法可归纳如下：

1）将实际循环抽象成理想循环； 例：将不可逆燃烧过程用可逆的吸热过程来代替；将工质在发动机中的不可逆膨胀过 程用可逆膨胀过程来代替，等等。 将简化的理想可逆循环表示有 P-V 图及T-S 图上； 对理想循环进行分析计算，即计算循环中有关状态点的参数，与外界交换的热量及 功量，以及循环热效率或工作系数等等； 定性分析各主要参数对理想循环的吸热量，放热量，净功量的影响，进而分析对循 环热效率的影响，提出提高热效率的主要措施； 对理想循环的主要特点结果引入必要的修正； 对实际循环进行第一及第二定律分析，重点是第一定律分析。 在4）中，可利用适用于理想气体可逆循环的热效率的平均温度表达式来探讨提高 循环热效率的途径，即： 2) 3) 4) 5) 6)

(10— 1) 即要使热效率n

增大，必须设法提高平均吸热温度、降低平均放热温度。 在6）的讨论中，应用热力学第一定律进行能量转换量的分析时有: 其中：n

不可逆循环中实际作功量和循环加热量之比，为该循环的内部热效率;

n c 1上

T

1

以T 1为高温热源，T o 为低温热源时卡诺循环热效率;

与实际循环相应的内部可逆循环的热效率;

）相对热效率，是考虑了内部可逆理论循环因与高、低温热源存

在温差时造成的损失;

循环相对内部效率，是循环中实际功量和理论功量之比，反映了内部 摩擦引起的损失。