《热能动力装置》课件.ppt

机械喷射式柴油机理想循环的P-v图和T-s图 该循环由于兼有定容和定压加热过程，所以称为“混合加热循环”，也称“萨巴太循环”。 * 热能动力装置： 能够将燃料燃烧释放出来的热量的一部分，连续不断的转换成机械能的整套热工设备，称为热能动力装置，简称动力装置。 内燃机：如果直接将燃料的燃烧产物作为工质,这种动力装置称为内燃动力装置(或称为内燃机)。如往复式内燃机,燃气轮机和火箭发动机等。 外燃机：如果只是利用燃烧产物来加热循环的工质(如蒸汽动力装置中利用燃气加热水),则这种动力装置称为外燃动力装置(或称外燃机)。 第十章 气体动力循环 第一节 分析动力循环的一般方法 第二节 往复式内燃机的动力循环 第三节 内燃机三种理想循环的比较及循环的平均压力 第四节 其他气体动力循环简介 第一节 分析动力循环的一般方法 分析动力循环的一般步骤是： （1）把实际工作过程简化成可逆理想循环。 （2）确定理想循环中各典型点（各过程线交点）的状态参数，可将它们表示为工质的初态参数和循环特性参数的函数。 （3）进行循环性能分析，确定表征循环整体性能的各种指标。 第二节 往复式内燃机的动力循环 往复式内燃机的进气、压缩、燃烧和膨胀、排气四个工作过程是由活塞在四个行程内完成的，称为“四冲程内燃机”，在两个行程内完成的，称为“二冲程内燃机”。 一、机械喷射式柴油机工作过程的理想化 P V Pb 0-1：吸气过程。由于阀门的阻力，吸入气缸内空气的压力略低于大气压力。 0 1 2 1-2：压缩过程 3 4 5 2－3－4－5：燃烧和膨胀过程燃烧可分为定容过程和定压过程 6 5－6－0：排气过程 P V Pb 0 1 2 3 4 5 6 简化原则为:（1）不计吸气和排气过程，将内燃机的工作过程看作是气缸内工质进行状态变化的封闭循环。 （2）把燃烧过程看作是外界对工质的加热过程，并认为2－3是定容加热过程，3－4是定压加热过程。 （3）略去压缩过程和膨胀过程中工质与气缸壁之间的热量交换,近似地认为是绝热过程。 （4）用定容放热过程来代替废气排入大气中的实际放热过程。 1-2：绝热压缩； 2-3：定容吸热； 3-4：定压吸热； 4-5：绝热膨胀； 5-1：定容放热 q 二、内燃机的特性参数及混合加热理想循环各典型点的状态参数 （1）压缩比：压缩前的比体积与压缩后的比体积之比，它是表征内燃机工作体积大小的结构参数。 （2）定容升压比: 定容加热后的压力与加热前的压力之比，它是表示内燃机定容燃烧情况的特性参数。 （3）定压预胀比: 定压加热后的比体积与加热前的比体积之比，它是表示内燃机定压燃烧情况的特性参数。 1-2为定熵过程： 混合加热理想循环中各典型点上的状态参数，可以表示为初态参数及循环特性参数的函数： 2-3为定容加热过程： 3 - 4为定压加热过程： 4-5为定熵过程，5-1及2-3为定容过程，因此有： 三、混合加热循环的能量分析和性能分析 热效率 定容过程2－3工质吸入热量： 定压过程3－4工质吸入热量： 工质在混合循环中总吸热量： q 定容放热过程5－１中，工质放出的热量为 混合加热循环的热效率为： 循环净功和净热分别为 在循环特性参数（ε、λ及ρ）一定的条件下，提高初态参数，对热效率虽然并无影响，但可以提高净功。因此可以采用“增压”等措施来提高柴油机的净功。 (1) 在一定的λ、ρ条件下，压缩比ε愈大,热效率愈高。 （2）在一定的ε值条件下,提高定容升压比λ和降低定压预胀比ρ,混合加热循环的热效率增高。 混合加热循环的热效率随压缩比ε、定容升压比λ的增大而增大，随定压预胀比ρ的减小而增大。因此，在组织燃烧过程时，应尽可能增加定容燃烧部分的比例，减少定压部分的比例。 ? 四、定容加热理想循环和定压加热理想循环 1、定容加热理想循环(汽油机的理想循环) 混合加热循环在?=1时： ε? ? ?t?， ε=6￣10 2. 定压加热理想循环(早期柴油机的理想循环) 混合加热循环在λ =1时： 热效率随着压缩比ε的增大,预胀比ρ的减小和采用高ｋ值的气体而增大。 一、平均温度的概念 第三节 内燃机三种理想循环的比较及循环的平均压力 前提条件： 1.循环初始状态点1相同 2.对每kg工质而言,加入的热量相同 T s a b c d 加热过程 a-b-c ： sc sa 加热过程的平均进热温度： 放热过程的平均放热温度： T s a b c d sc sa 1 2 3 4 提高平均进热温度或降低平均放热温度的措施,均能提高循环的热效率。 二、 压缩比ε相同的比较 T s q1相