发动机原理(第一章1节).ppt

第一章航空燃气涡轮发动机工作原理 第一节 涡轮喷气发动机热力循环 一、组成 组成的主要五大部件 进气道、压气机、燃烧室、涡轮、尾喷管 附件系统(起动、燃油、润滑、空气、电气等) 进气道将工质（空气）输送 ?压气机对气体进行压缩提高压力 ?燃烧室里油气混合燃烧 ?高温高压气体在涡轮中膨胀作功带动压气机 ?燃气在尾喷管膨胀加速 ?以高速排出 沿发动机流程参数变化 三、产生推力的基本原理 牛顿定律： 1.F=ma 2.作用力与反作用力 四、理想循环 布莱顿（Braton）循环，1872年提出 发动机工作时，不断从外界吸入空气，经过一系列热力过程，最后高速喷出，排出气体在外界逐步散失能量最终达到与外界大气平衡，构成一个不断循环的过程 假设： (1)工质为空气 ； (2)忽略流动损失； (3)气流在尾喷管达到完全膨胀。 发动机特征截面（栈位） 理想循环 由四个热力过程组成 0 ? 2i：等熵压缩2i ? 3i：等压加热3i ? 9i：等熵膨胀9i ? 0：等压放热 描述循环过程的参数 增压比 ? 加热比 ? 压缩功 WC 膨胀功 Wp 加热量 q1 放热量 q2 增压比 ? 加热比 ? 压缩功和膨胀功 压缩功:“a02iba”所包围的面积 膨胀功:“a9i3iba”所包围的面积 压缩功与膨胀功 压缩功WC 膨胀功WP 加热量q1 大小＝ 加热过程2i?3i 以下面积 放热量q2 大小＝ 放热过程9i?0 以下面积 理想循环功和热效率 循环功 热效率 理想循环功＝循环过程所包围的面积 理想循环热效率＝理想循环功占加热量的比 如何获得尽可能大的循环功？ 如何获得尽可能高的循环热效率？ 1. 理想循环热效率 理想循环热效率 理想循环热效率只与循环增压比有关，且与循环增压比成正比。 2. 理想循环功 理想循环功 理想循环功与循环加热比成正比 存在有使理想循环功达最大的循环增压比， 称为最佳增压比?opt 原因： 循环增压比＝1时因热效率为0，循环功为0 循环增压比增高到使 e = ? 时因循环加热量为0，循环功再次为0 理想循环功最佳增压比 由理想循环功的公式，求循环功对增压比的偏导数，并令其等于零，获最佳增压比得： 五、实际循环 各部件损失和热力过程的不可逆性 组成： 多变（不等熵）压缩过程 不等压加热过程 多变（不等熵）膨胀过程 等压放热过程（当P9＝P0时） 实 际 循 环 实 际 循 环 实 际 循 环 循环功 热效率 实 际 循 环 由于热力过程损失的存在： 实际循环效率除受增压比影响外，还受加热比以及压缩过程和膨胀过程效率影响，且比理想循环热效率低； 实际循环功低于理想循环功。 重要结论 为提高循环热效率，应尽可能提高循环增压比 为提高循环功，应尽可能提高循环加热比 存在有最佳增压比，增压比过大将使循环功减小 提高循环加热比使循环最佳增压比增加 提高部件效率有利于提高循环功和热效率 * * 二、工作过程 进气道 压气机 燃烧室 涡轮 排气喷管