气体的热力过程和循环讲解.ppt

cf，max不可能达到 摩擦 从1下降到0的过程中某点 为临界点，此点上压力pcr与p0之比称临界压力比，νcr 讨论： 1） 理想气体 水蒸气 随工质而变 理想气体定比热双原子 过热水蒸气 湿蒸汽 3）几何条件 约束，cr截面只可能 发生在dA= 0处，考虑到工程实际： 收缩喷管—出口截面 缩放喷管—喉部截面 2） （3）背压pb对流速的影响 a）收缩喷管： b）缩放喷管： 不属本课程范围 2、流量计算及分析 （1）计算式 通常 收缩喷管—出口截面 缩放喷管 喉部截面 出口截面 （2）初参数对流量的影响 分析： a） 确定 b）结合几何条件和质量守恒方程： 图中 收缩喷管 缩放喷管 且喷管初参数及p2确定后， 喷管各截面上qm相同，并 不随截面改变而改变。 3 、喷管设计 据 p1，v1，T1 背压 pb 功率 喷管形状 几何尺寸 首先确定pcr与pb关系，然后选取恰当的形状 初参数 （1）外形选择 归纳 四、工作条件变化时喷管内流动过程简析 喷管在非设计工况下运行，尤其是背压变化较大 最终是造成动能损失。 1.收缩喷管 背压pb 出口截面压力p2 运行工况 2.缩放喷管 1）若pb‘pb—膨胀不足 离开喷管后自由膨胀 2） pb‘pb—过度膨胀 产生激波 例 水蒸气由初态p = 5MPa，t = 500℃，节流到 p = 1MPa， 后经绝热渐缩喷管射入压力为600 kPa的空间，若喷管出口截面积为3.0 cm2，初速度忽略不计，已知蒸汽κ=0.546，环境温度T0=290K，求：蒸汽出口流速。 解：查图， 节流后 （2为喷管进口截面；3为喷管出口截面） 在喷管内等熵膨胀 五、有摩擦的绝热流动 1、摩阻对流速的影响 定义：喷管速度系数 一般在0.92~0.98 2、摩阻对能量的影响 定义：能量损失系数 喷管效率 注意： ？ 3、摩阻对流量的影响 若p2，A2不变 据 例 若前述例中喷管速度系数为0.95，求：1kg蒸汽动能损失和作功能力损失 据p3 和h3，由h-s图 因绝热稳流，所以系统（蒸汽）进出口截面上熵变即为熵产。 注意： 喷管中不可逆流动损失动能20.199kJ而蒸汽在喷管中不可逆 作功能力损失仅6.09kJ，其原因为损失之动能使蒸汽焓值增大， 从而损失之动能并非作功能力损失。 3–6 分析动力循环的一般方法 一.分析动力循环的目的 在热力学基本定律的基础上分析循环能量转化的 经济性，寻求提高经济性的方向及途径。 二.分析动力循环的一般步骤 1）实际循环（复杂不可逆） 抽象、简化 可逆理论循环 分析可逆循环 影响经济性的主要因素和可能改进途径 实际循环 指导改善 2）分析实际循环与理论循环的偏离程度，找出实际 损失的部位、大小、原因及改进办法。 三.分析动力循环的方法 1）第一定律分析法 以第一定律为基础，以能 量的数量守恒为立足点。 2）第二定律分析法 综合第一定律和第二定律 从能量的数量和质量分析。 熵分析法 分析法 熵产 作功能力损失 损 效率 3) 内部热效率?i ——不可逆过程中实际作功量和循环加热量之比。 其中 与实际循环相当的卡诺循环热效率 与实际循环相当的内可逆循环的热效率 相对热效率，反映该内部可逆循环因与 高、低温热源存在温差而造成的损失 相对内部效率反映内部摩擦引起的损失 空气标准假设 气体动力循环中工作流体 理想气体 空气 定比热 燃烧和排气过程 吸热和放热过程 燃料燃烧造成各部分气体成分及质量改变忽略不计 3–7 活塞式内燃机实际循环的简化 一.活塞式内燃机(internal combustion engine)简介 分类： 按燃料：煤气机、汽油机、柴油机 按点火方式：点燃式、压燃式 按冲程：二冲程、四冲程 图\设备图\内燃机.doc 活塞式内燃机循环特点： 开式循环； 燃烧、传热、排气、膨胀、压缩均为不可逆； 各环节中工质质量、成分稍有变化。 0?1 吸气 1?2 压缩 2?3 喷油、燃烧 3?4 燃烧 4?5 膨胀作功 5?0 排气 简化：引用空气标准假设 燃烧?2-3等容吸热+3-4定压吸热 排气?5-1等容放热 压缩、膨胀?1-2及4-5等熵过程 吸、排气线?重合、忽略 燃油质量?忽略 燃气成分改变?忽略 三.活塞式内燃机循环的简化 四.混合加热理想循环 1.p-v图及T-s图 1?2 等熵压缩；2?3 等容吸热； 3?4 定压吸热；4?5 等熵膨胀； 5?1 定容放热 特性参数： 压缩比—compression ratio 定容增压比—pressure rati