工程热力学11-气体动力循环.ppt

循环123451的热效率为 循环123451的热效率为 显然 所以说，如果压缩比ε不变，那么提高压升比λ并降低预胀比ρ（意即使燃烧过程更多地在定容下进行，更少地在定压下进行），可以提高混合加热循环的热效率 11 - 3 活塞式内燃机的定容加 热循环和定压加热循环 1、活塞式内燃机定容加热循环分析 有些活塞式内燃机 (如煤气机和汽油机) , 燃料是预先和空气混合好再进入气缸的 , 然后在压缩终了时用点火花点燃。一经点燃, 燃烧过程进行得非常迅速，几乎在一瞬间完成，活塞基本上停留在上止点未动，因此这一燃烧过程可以看作定容加热过程 其它过程则和混合加热循环相同 定容加热循环（又称奥托循环）在热力学分析上可以看作混合加热循环当预胀比ρ=1时的特例 当ρ=1时, v3 = v4, 状态4和状态3重和, 混合加热循环便成了定容加 热循环。令ρ = 1，即可得定容加热循环的理论热效率计算式： 从上式看出：提高压缩比可以提高定容加热循环的理论热效率。 但是, 由于这种点燃式内燃机中被压缩的是燃料和空气的混合物, 如果压缩比过高, 使压缩终了的温度和压力太高，容易引起不正常的燃烧（爆燃），会降低热效率和损坏发动机 所以， 点燃式内燃机的压缩比都比较低, 一般为5~9。 2、活塞式内燃机定压加热循环分析 有些柴油机的燃烧过程主要在活塞离开上止点的一段行程中进行,一面燃烧, 一面膨胀,气缸内气体的压力基本保持不变,相当于定压加热 这种定压加热循环(又称狄塞尔循环)也可以看作混合加热循环的特例 当λ=1时，p3 = p2，状态3和状态2重合，混合加热循环便成了定压加热循环 令式中λ=1，即可得定压加热循环的理论热效率计算式： 从上式看出：如果预胀比不变，那么提高压缩比可以提高定压加热循环的热效率;如果压缩比不变,预胀比的增大(即增加发动机负荷)会引起循环热效率的降低(这是由于γ0 1，当ρ增大时 比 增加得快) 从图中 也可以看出：当 时， 随ρ 的增加而下降 11-4 活塞式内燃机各种循环的比较 1、在进气状态、压缩比及吸热量相同的条件下进行比较 图中示出了三种理论循环： 123451 为混合加热循环 124’5’1 为定容加热循环 124”5”1为定压加热循环 三种循环吸热量相同： q1v = q1 = q1p 面积 724’6’7 = 面积 723467 = 面积 724”6”7 从图中可以明显地看出，定容加热循环放出的热量最少，混合加热循环次之，定压加热循环最多： q2v q2 q2p 即　 面积715’6’7 面积71567 面积715”6”7 根据循环热效率的公式 可知 在进气状态、压缩比和吸热相同的条件下，定容加热循环的热效率最高，混合加热循环次之，定压加热循环最低 说明如下两点: 对点燃式内燃机(汽油机、煤气机等),在所用燃料已经确定, 压缩比也跟着基本确定的情况下, 发动机按定容加热循环工作是最有利 对于压燃式内燃机(柴油机等),在压缩比确定以后,按混合加热循环工作比按定压加热循环工作有利,如能按接近于定容加热循环工作,则可达更高的热效率。但是,不能得出点燃式内燃机的热效率高于压燃式内燃机的结论,因为它们的压缩比相差悬殊,不符合上述比较条件 图中示出了三种理论循环： 123451为混合加热循环 12’451为定容加热循环 12”451为定压加热循环 三种循环放出的热量相同： q2p = q2 = q2v = 面积 71567 2、在进气状态以及最高温度 (Tmax) 和最高压力 (pmax) 相同的条件下进行比较 从图中可以明显地看出,定压加热循环放出的热量最多, 混合加热循环次之，定容加热循环最少： q1v q1 q1p 即　 面积72”467 面积723467 面积72’467 根据循环热效率的公式 可知