3 第二章 燃气涡轮发动机的工作原理 1.ppt

* * * * * * * * * * * * * * * * * * * 南京航空航天大学 能源与动力学院 MTE 南京航空航天大学 能源与动力学院 飞行器发动机原理 * 南京航空航天大学 能源与动力学院 陈 杰 Email：ChenJ@nuaa.edu.cn * 第二章 燃气涡轮发动机的工作原理 涡轮喷气发动机热力循环 §1 1 南京航空航天大学 能源与动力学院 航空发动机性能指标、基本要求 §2 §3（1, 2） 2 航空发动机的发展 §3（3,4） §4 3 * 第二章 燃气涡轮发动机的工作原理 涡轮喷气发动机热力循环 §1 1 南京航空航天大学 能源与动力学院 常用航空发动机 涡轮喷气发动机组成 理想循环 实际循环 * 第二章 燃气涡轮发动机的工作原理 南京航空航天大学 能源与动力学院 常用航空 发动机 * 第二章 燃气涡轮发动机的工作原理 南京航空航天大学 能源与动力学院 常用航空 发动机 * 第二章 燃气涡轮发动机的工作原理 南京航空航天大学 能源与动力学院 涡轮喷气发动机组成 * 第二章 燃气涡轮发动机的工作原理 南京航空航天大学 能源与动力学院 ? 研究热力循环的目的： 1. 提高热力循环热效率的途径，向卡诺循环的热效率靠近； 2. 提高热力循环的循环功。 ? 研究热力循环的方法： 先简单后复杂（先分析理想模型、然后分析实际过程）。 对实际过程进行简化，抓住其本质：实际循环→理想循环 涡喷理想循环 * 第二章 燃气涡轮发动机的工作原理 南京航空航天大学 能源与动力学院 ? 理想循环的假设条件： 1. 工质为1kg固定质量的理想气体，其比热为常数（不随温度变化）； 2. 以热源的传热代替燃料燃烧的放热，以向冷源传热代替排气过程的向大气放热； 3. 工质的质量和成分始终保持不变； 4. 工质的工作过程是封闭的； 5.构成循环的各工作过程是可逆的。 涡喷理想循环 * 第二章 燃气涡轮发动机的工作原理 南京航空航天大学 能源与动力学院 热力循环：工质经历一系列的状态变化，又重新回到起始状态的封闭过程 热力发动机：一种连续不断地把热能转换为机械能的动力装置 涡喷理想循环 涡轮喷气发动机(Turbojet)是一种热力发动机。 涡轮喷气发动机的工作过程可以概括为一种特殊的热力循环， ——布莱顿（Brayton）循环（定压加热循环）。 * 第二章 燃气涡轮发动机的工作原理 南京航空航天大学 能源与动力学院 卡诺(Carnot)循环——理想定温加热循环 AB 定温加热膨胀过程(热源温度T1) ； BC 等熵膨胀过程； CD 定温放热压缩过程(冷源温度T2) ； DA 等熵压缩过程 卡诺定理：在各种循环的热源温度和冷源温度分别相同情况下，卡诺循环的热效率最高。 涡喷理想循环 * 第二章 燃气涡轮发动机的工作原理 南京航空航天大学 能源与动力学院 奥托（Otto）循环 卡诺(Carnot)循环 布莱顿（Brayton）循环 理想循环 * 理想循环（布莱顿循环）的四个过程 ? 0-2等熵压缩过程： 对应发动机部件：进气道和压气机； 进气道0-1：减速增压，动能→压力能，对应面积011’0’0； 压气机1-2：对气体做功提高气体压力，对应面积122’1’1； ? 2-3定压加热过程： 对应发动机部件：燃烧室； 燃烧室2-3：定压加热，加热量q1=cp(T3*- T2* )； ? 3-9等熵膨胀过程： 对应发动机部件：涡轮和喷管； 涡轮3-4：气体膨胀对涡轮做功，热能→机械能，对应面积344’2’3； 喷管4-9：气体膨胀，热能→动能，对应面积490’4’4；? ? 9-0定压放热过程： ? 发动机外部完成：定压放热，放热量q2=cp(T9- T0 )。 第二章 燃气涡轮发动机的工作原理 南京航空航天大学 能源与动力学院 理想循环 * 第二章 燃气涡轮发动机的工作原理 南京航空航天大学 能源与动力学院 理想循环 ? 衡量循环性能的两个指标： 热效率ηt：加入每公斤空气的热量中所产生的可用功的百分比。 循环功W：单位质量空气所作的功。 ? 表示循环工作状态的两个重要参数 总增压比π：压气机出口总压与外界大气压力之比。 增温比Δ：燃烧室出口总温与外界大气温度之比。 * 第二章 燃气涡轮发动机的工作原理 南京航空航天大学 能源与动力学院 理想循环 ? 理想循环分析 ： 对于1kg工质， 循环的加热量： 循环的放热量： 循环功： * 第二章 燃气涡轮发动机的工作原理 南京航空航天大学 能源与动力学院 理想循环 ? 理想循环的热效率 [思考] 涡轮喷气发动机需要压气机的原因？ *