汽车发动机原理PPT吴建华

18世纪前瓦特发明蒸汽机前，热能的主要利用方 式是直接利用。 1784年，瓦特对原始蒸汽机进行改造，增加了曲 轴、进汽阀、排汽阀。蒸汽机的发明引发了欧洲 产业革命，激发了人们对热现象的理论研究。
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热力学的建立—热一律
1842年，迈耶提出了能量守恒原理。
十九世纪中叶，焦耳前后用了20多年时间，做过 多种多样的实验，测定了热功当量。1850年焦耳 在第一篇总结论文中，以各种精确的实验结果的 一致性，给出了能量守恒定律的实验基础，使得 热力学第一定律得到充分的证实。 赫姆霍兹等人也都对热力学第一定律作出了贡献。
能 量 守 恒 定 律
一个物体转移到别的物体，在转化或转移中
能量的总量不变。 热力学第一定律： 对一个系统来说，外力对它做的功W以及 外界向它传的热Q之和，等于系统内能的增量 ΔU，即W+Q=ΔU。
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大学物理-热力学三定律
热力学是热运动的宏观理论。
第一定律： 能量转化
热力学三定 律是热力学 理论的基础。
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焦耳：热一律的发现者之一
英国物理学家。1818年12月 24日生于英国的索尔福。他 父亲是酿酒厂的厂主，焦耳 从小体弱不能上学，在家跟 父亲学酿酒，并利用空闲时 间自学化学、物理。他很喜 欢电学和磁学，对实验特别 感兴趣。后来成为英国曼彻 斯特的一位业余科学家。可 以说焦耳是一位自学成才的 杰出的科学家。
同群，机械工业出版社，2013。
参考书：
《发动机原理》，林东学，机械工业出版社，2013
《汽车发动机原理》，孙军，安徽科学技术出版社，
2001
《汽车发动机原理教程》，清华大学出版社
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课程安排和要求
总课时为24课时
平时成绩：20%
平时成绩：出勤、作业、课堂表现
考试成绩：80%
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热能的动力应用
热能—机械能
车用内燃式发动机、船用燃气轮机、船用蒸汽 轮机、飞机喷气式发动机
热能—机械能—电能
蒸汽轮机发电
内燃机发电
燃气轮机发电
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热现象的利用和发展
原始人在争取自己生存条件的自然斗争中学会了 取火和用火，这是人类取得的第一个巨大成就， 是人类启蒙性地发掘利用热能的第一步，但这并 不是热力学的开始，只是热现象的利用。
理 论 三
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二、物体的内能
组成： 1、分子动能：温度是物体内分子平均动能 的标志； 2、分子势能：由分子间作用力产生，跟体 积相关。
物 体 的 内 能
改变内能的方式：
1、热传递：物体间内能的转移； 2、做功：其它形式的能与内能间转化。
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三、能量守恒定律
能量既不会凭空产生，也不会凭空消失， 它只能从一种形式转化成别的形式，或者从
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一次能源与二次能源
能源:能够直接或间接提供能量的物质资源。
一次能源:在自然界中以自然形态存在可以直接开 发利用的能源。
如煤、石油、天然气、风能、水能、太阳能、地热能、 海洋能等。
二次能源:一次能源直接或间接转化而来的能源。
如电力、煤气、汽油、沼气、氢气、甲醇、酒精等。
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热能的重要性
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热力学的完善—热三律
1906年，瓦尔特·能斯特根据低温下化学反应的 大量实验事实归纳出了新的规律，并于1912年将 之表述为绝对零度不能达到，即热力学第三定律。 热力学第三定律的建立，使经典热力学理论更加 完善。
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热力学的理论基础
热力学第一定律 热力学第二定律 热力学第三定律 热力学第零定律 使热力学成为一门逻辑性强而完整的科学。
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卡诺：热二律的奠基者
卡诺的父亲是拿破仑第一 执政手下的战争部长及滑 铁卢战争前百日政权的内 政部长。 1812年，卡诺考入巴黎理 工学院，在那里受教于泊 松、盖－吕萨克、安培和 阿喇戈这样一批卓有成就 的老师。他主要攻读了分 析数学、分析力学、画法 几何和化学。 28岁时发表《关于火的动 力》，36岁去世。
第二定律： 过程方向 第三定律： 低温特性
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工程热力学
Engineering Thermodynamics
热力学是研究物质的能量、能量传递和转换以及 能量及物质之间普遍关系的科学。
工程热力学是在阐述热力学普遍原理的基础上， 研究以上原理的技术应用的学科，主要研究热能 与其他形式的能量（主要是机械能）之间的转换 规律及其工程应用。
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汽车发动机原理主要内容
基本概念及相关基本公式
循环、性能指标、换气过程、增压、燃烧、放热、发
动机特性、排放
汽车发动机构造及工作原理
发动机的基本构造、工作过程、工作原理
发动机性能评价及其特性
评价发动机性能 发动机具有的各种特性
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教材及参考书目
教材：《汽车发动机原理》，吴建华、常绿、韩
分子是指构成物质的单元，可以是原子、离子，也可 以是分子。在热运动中它们遵从相同的规律，所以统称为 分子。 （1）分子直径数量级：10－10米 （2）分子质量数量级：10－26千克
理 论 一
（3）阿佛伽德罗常量：NA＝6.02×1023mol－1
（1）对于固体和液体，由于分子间距离较小，可以认为 各分子间是紧密排列的，这时分子所占的体积就可以近似 认为是分子体积； （2）对于气体，由于分子间距离很大，分子本身的体积 相比较很小，分子所占的体积绝不能说是分子体积。
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热力学的建立—热二律
1824年，卡诺提出了卡诺循环和卡诺定理，发现 了热能转变为机械能的根本条件，即必须有温度 不同的热源和冷源，这从本质上说明了热力学第 二定律。
开尔文在 1848 年根据卡诺定理制定了“热力学温 标”，克劳修斯在 1850 年根据卡诺定理提出了 “熵”。
在卡诺研究的基础上，1850-1851年间，克劳修斯 和开尔文先后提出了热力学第二定律。
考试方式：闭卷
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1）主体：悬浮颗粒（不是“颗粒分子”、“液体分子”）
2）特点：永不停息的无规则运动Fra Baidu bibliotek 颗粒越小，越明显； 温度越高，越明显。 3）原因：液体分子在永不停息撞击颗粒所形成的。
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一、分子动理论
分 子 间 存 在 相 互 引 力 和 斥 力
分子间的相互作用力的特点：
1、分子间同时存在引力和斥力；
2、引力和斥力都随着距离的增大而减小， 斥力减小的快。
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一、分子动理论
分 子 永 不 停 息 做 无 规 则 运 动
1、扩散现象：不同物质接触时彼此进入对方的现象 1）特点：随温度的升高而日趋明显，在气体、液体、固体 中都能发生。 2）原因：由于分子(原子等)的热运动而产生的物质迁移。
理 论 二
2、布朗运动 ：悬浮颗粒在液体中做永不停息的、无规则的 运动
地球一次能源中以热能形式利用的占85%。 燃料化学能（煤、石油、天然气、生物 质）、太阳能、地热能、原子核能等基本 是以热能的形式得到利用。
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热能的利用方式
热能的直接利用
化工、冶金、食品、生活
分馏、加热、烘干、采暖、蒸煮
热能的动力应用
热能动力装置（热机）
• 蒸汽动力装置：蒸汽机、蒸汽轮机 • 燃气动力装置：内燃机、燃气轮机、喷气发动机
绪
论
王海伟
西北工业大学机电学院
无处不在的热现象
2013年7月30日，上海徐家汇 2013年6· 7厦门BRT公交爆炸案
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高中物理-热学基础
一、分子动理论
二、物体内能
三、能量守恒定律
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一、分子动理论
物质有大量 分子组成
分子动 理论
分子做无 规则运动 分子间有相 互作用力
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一、分子动理论
物 质 有 大 量 分 子 组 成