第五章气体动力循环1.ppt

第五章 气体动力循环 动力循环研究目的和分类 气体动力循环分类 动力循环研究方法 §5-1 活塞式内燃机动力循环 四冲程柴油机工作原理 四冲程高速柴油机工作过程 四冲程高速柴油机工作过程 四冲程高速柴油机的理想化 理想混合加热循环（萨巴德循环） 理想混合加热循环的计算 定义几个指标性参数 理想混合加热循环的计算 理想混合加热循环的计算 各因素对混合加热循环的影响 各因素对混合加热循环的影响 柴油机与汽油机动力循环图示 定容加热循环（奥图OTTO循环) 定容加热循环的计算 定容加热循环的计算 定容加热循环的计算 柴油机与低速柴油机循环图示 定压加热循环（狄塞尔Diesel循环) 定压加热循环的计算 定压加热循环的计算 §5-2 活塞式内燃机循环比较 和 相同 和 相同 和 相同 §5-3 斯特林（Stirling)循环 斯特林循环图示 * 动力循环：工质连续不断地将从高温热源取得的热量的一部分转换成对外的净功 按工质 气体动力循环：内燃机 蒸汽动力循环：外燃机 空气为主的燃气 按理想气体处理 水蒸气等 实际气体 研究目的：合理安排循环，提高热效率 按结构 活塞式 叶轮式 小型汽车，摩托 中、大型汽车，火车，轮船 移动电站 汽油机 点燃式，压燃式 汽车，摩托，小型轮船 按燃料 航空，大型轮船，移动电站 柴油机 煤油机 航空 按点燃方式： 按冲程数： 二冲程，四冲程 实际动力循环非常复杂 不可逆，多变指数变化，燃烧等 工程热力学研究方法，先对实际动力循环进行抽象和理想化，形成各种理想循环进行分析，最后进行修正。 一、四冲程高速柴油机（混合加热循环） 空气、油 废气 吸气 压缩， 喷油燃烧 膨胀作功 排气 1 2 3 0—1 吸空气 p V 一般n=1.34~1.37 柴油自燃t=335℃ p0 2’ 0 1—2’ 多变压缩 p2’=3~5MPa t2’=600~800℃ 2’ 喷柴油 2 开始燃烧 2—3 迅速燃烧，近似 V p↑5~9MPa 1 2 3 4 5 3—4 边喷油，边膨胀 p V p0 1’ 2’ 0 t4可达1700~1800℃ 4 停止喷柴油 4—5 多变膨胀 V 近似 膨胀 p p5=0.3~0.5MPa t5?500℃ 5—1’ 开阀排气， 降压 1’—0 活塞推排气,完成循环 1 2 3 4 5 1. 工质 p V p0 1’ 2’ 0 工质数量不变 定比热理想气体 P-V图?p-v图 2. 0-1和1’ -0抵消 开口?闭口循环 3. 燃烧?外界加热 4. 排气?向外界放热 5. 多变?绝热 6. 不可逆?可逆 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 p v T s 分析循环吸热量，放热量，热效率和功量 1 2 3 4 5 T s 吸热量 放热量(取绝对值） 热效率 1 2 3 4 5 p v 压缩比 定容增压比 预胀比 反映气缸容积 反映供油规律 1 2 3 4 5 T s 热效率 1 2 3 4 5 T s 热效率 1、当 、 不变 受气缸材料限制 一般柴油机 潜艇用氦气，k=1.66 2、当 不变 注意： 图示的研究方法 不必记忆 的复杂式 1 2 3 4 5 p v 1 2 3 4 5 p v 1 2 3 4 p v 柴油机，压燃式 汽油机，点燃式 1 2 3 4 1 2 3 4 p v T s 1 2 3 4 T s 吸热量 放热量(取绝对值） 热效率 1 2 3 4 T s 热效率 汽油易爆燃 一般汽油机 一般柴油机效率高于汽油机的效率 但汽油机小巧 1 2 3 4 5 p v 1 2 3 4 p v 柴油机，压燃式 低速柴油机，压燃式 1 2 3 4 p v 1 2 3 4 T s 1 2 3 4 T s 吸热量 放热量(取绝对值） 热效率 热效率 当 不变 当 不变 已被淘汰 比较的条件 压缩比 吸热量 反映气缸结构尺寸、工艺材料 反映作功量（马力） 最高压力 反映材料耐压、壁厚、成本 最高温度 反映材料耐温 比较的对象： 混合加热，定容加热，定压加热 T s 平均温度法 3m 4m 1 2 3v 4v 3p 4p T s 相等 1 2v 3 4 2m 2p 3p 4m T s 2p 3m 1 2v 4v 3v 4p 2m ？？ 和 相同，图示 大小 1816年提出，近20年才实施 冷气室 热气室 加热器 冷却器 A B 回热器 1-2 T 压缩 2-3 V 吸热 3-4 T 膨胀 4-1 V 放热