11-第十一章(气体动力装置及循环)

v1
v2
T3 T4
T2 T1
v1 v2
1
1
T3 T4 T2 T1
T4 T1 T3 T2
T1
T2
T4 T1 T3 T2
T1 T2
1
1
t
1
ຫໍສະໝຸດ Baidu
1
1
f
( , )
const, (TH TL ) t
2、分析
T
3
3
3 T3
2
2
TH
2
TH TH
1 O
4 TL
4
4
TL TL
一、汽油机的实际循环与循环的p-V 图
大气线
工程热力学 Thermodynamics
二、定容加热理想循环——奥托(Otto)循环
（一）循环的理想化（简化）
1、把燃烧过程简化成工质从高温热源可逆的吸热过程，把排 气过程简化成向低温热源可逆定容放热过程。因而开式循环就 可以抽象为闭式循环；
2、把循环工质简化成空气且作理想气体处理，比热容取定值；
1
1
vO
s
p4 p3v3 v4 p3v2 v1 33741 6 1.4 275kPa
T4 p4v4 Rg 275103 0.974 287 933K
qL cV T4 T1 0.718933333.15 431kJ/kg
w0 qH qL 879 431 448kJ/kg
t
1 TL TH
TL ,
TH , t
工程热力学 Thermodynamics 二、研究步骤
1、实际循环的设备与流程； 2、实际循环的理想化（简化）； 3、理想循环的能量分析；
4、提高 t (的) 分析；
5、考虑不可逆（摩阻）因素的分析。
工程热力学 Thermodynamics 三、研究方法
1、第一定律的方法：简单，应用广泛； 2、第二定律的方法：能揭示循环的薄弱环节，正在
3、忽略实际过程的摩擦阻力及进、排阀的损失；
4、在膨胀和压缩过程中忽略气体与气缸壁之间的热交换，简 化为可逆绝热过程。
工程热力学 Thermodynamics
（二） 过程组成
p3
T
3 T3
1－2是定熵压缩过程
2－3是定容加热过程
3－4是定熵膨胀过程
2
4－1是定容放热过程
O
2
4
4
1
1
VO
s
（三）能量计算与分析
1
1)
f
( , , )
const, t
工程热力学 Thermodynamics 三、混和加热理想循环——萨巴德循环
（一）过程组成
1－2是定熵压缩过程； 2－3是定容加热过程； 3－4是定压加热过程； 4－5是定熵膨胀过程； 5－1是定容放热过程。
工程热力学 Thermodynamics
p3
T
3
T3
解 点1：v1 RgT1 p1
287 333.15 (98.1103)
2
2
4
4
0.974m3/kg
O
1 O1
v
s
点2：v2 v1 0.974 6 0.162 m3/kg
1－2是定熵过程，有
p2 p1v1 v2 p1 98.1 61.4 1205 kPa
T2 T1 v1 v2 1 T1 1 333 .15 61.41 680 K
被推广和接受。
工程热力学 Thermodynamics 第一节 活塞式内燃机的基本构造与循环
单
1-气缸盖和汽缸体
缸
2-活塞
四
3-连杆
冲
4-液压泵
程
5-飞轮
汽
6-曲轴
油
7-润滑油管
机 的
8-油底壳
结
9-润滑油泵
构
10-进气管
11-进气阀
12-排气阀
13-火花塞
汽油机循环
工程热力学 Thermodynamics
工程热力学 Thermodynamics
点3：
p
3
T
3
T3
v3 v2 0.162 m3/kg T3 T2 qH cV 680 879 0.718 1904K
2
4
4
p3 p2T3 T2 1205 1904 680 3374 kPa 2
点4：v4 v1 0.974 m3/kg
O
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
1－2是定熵压缩过程 2－3是定压加热过程
3－4是定熵膨胀过程
4－1是定容放热过程
（二）能量计算与分析
1.计算
qH cp (T3 T2 )
qL cV (T4 T1)
t
1
qL qH
1 T4 T1
(T3 T2 )
2、分析 预胀比
工程热力学 Thermodynamics
v3
v2
t
1
1 (
工程热力学 Thermodynamics
第十一章 气体动力装置及循环
概述
一、循环分析目的与任务
目的：在热力学基本定律的基础上分析动力循环的能量转换
的经济性，寻求提高经济性的方向及途径。 任务： 1、分析组成循环的热力过程；
2、能量分析计算；
qH , qL , w0 ,t ( )
3、如何提高 t , 。
（二）能量计算与分析 1.计算
qH q23 q34 cV (T3 T2 ) cp (T4 T3)
qL cV (T5 T1)
t
w0 qH
1 qL qH
1
cV (T5 T1)
cV (T3 T2 ) cp (T4
T3)
1
T5 T1
(T3 T2 ) (T4
T3)
2.分析
s
工程热力学 Thermodynamics
例 右图所示的定容加热活塞式内燃机理想循环，工质为空气，
比热容为定值并取 cV 718J/(kg K), 1.4已知压缩比 ε v1 v2 6,
qH 879kJ/kg , p1 98.1kPa, t1 60C 。试求循环各点的温度、压力、
比体积，循环热效率。
工程热力学 Thermodynamics
增压比
p3 v4
p2
v3
t
1
1 1 1 (
1)
f ( , , , )
const, t
工程热力学 Thermodynamics 第三节 活塞式内燃机的热力学性能比较
1、计算
qH cV (T3 T2 )
qL cV (T4 T1)
w0 qH qL cV [(T3 T2 ) (T4 T1)]
t
w0 qH
1 qL qH
1 T4 T1 T3 T2
2、分析 压缩比
工程热力学
Thermodynamtics
w0 qH
1 qL qH
1 T4 T1 T3 T2