页数：71页文件大小：2.89 MB来源： 工程热力学ppt课件
本课件讨论以燃气为工质的动力循环，分析四冲程内燃机的混合加热、定容加热与定压加热理想循环及其热效率计算，比较不同循环的性能差异，并介绍斯特林循环、勃雷登循环以及再热、间冷、回热等提高效率的措施。
气体动力循环分类按结构活塞式叶轮式汽车，摩托，小型轮船航空，大型轮船，移动电站联合循环的顶循环 piston engine Gas turbine cycle
气体动力循环分类小型汽车，摩托中、大型汽车，火车，轮船，移动电站汽油机 petrol (gasoline) engine 按燃料柴油机 diesel engine 煤油机 kerosene oil engine 航空
气体动力循环分类点燃式 spark ignition 按点燃方式：按冲程数：四冲程 four-stroke 压燃式 compression ignition 二冲程 two-stroke
动力循环研究方法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。
§5-1 活塞式内燃机动力循环一、四冲程高速柴油机（混合加热循环）high-speed diesel engin
四冲程柴油机工作原理空气废气吸气压缩膨胀排气 Intake Compression Expansion Exhaust Exhaust gas Air Intake valve Exhaust valve Fuel 油
四冲程高速柴油机工作过程上止点 Top dead center 下止点 Bottom dead center
四冲程高速柴油机工作过程 1230—1 吸空气 p V 一般 n=
四冲程高速柴油机工作过程 123453—4 边喷油，边膨胀 p Vp 01’2’0t 4 可达 1700~1800℃4 停止喷柴油 4—5 多变膨胀 V 近似膨胀 pp 5=0.3~0.5MPat 5≈500℃5—1’开阀排气，降压 1’—0 活塞推排气,完成循环
四冲程高速柴油机的理想化 123451.工质 p Vp 01’2’0 工质数量不变定比热理想气体 P-V 图→p-v 图
理想混合加热循环（萨巴德循环）1234512345pv Ts 分析循环吸热量，放热量，热效率和功量 Dual cycle(Sabathe)
理想混合加热循环的计算 12345Ts 吸热量放热量(取绝对值）热效率
定义几个指标性参数 12345pv 压缩比定容增压比预胀比反映气缸容积反映供油规律 Compression ratio Cutoff ratio
理想混合加热循环的计算 12345Ts 热效率
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理想混合加热循环的计算 12345Ts 热效率
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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 2、当不变注意：图示的研究方法不必记忆的复杂式 12345pv
柴油机与汽油机动力循环图示 12345pv 1234pv 柴油机，压燃式汽油机，点燃式
定容加热循环（奥图 OTTO 循环)12341234pv Ts
定容加热循环的计算 1234Ts 吸热量放热量(取绝对值）热效率
定容加热循环的计算 1234Ts 热效率
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定容加热循环的计算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
柴油机与低速柴油机循环图示 12345pv 1234pv 柴油机，压燃式低速柴油机，压燃式
定压加热循环（狄塞尔 Diesel 循环)1234pv 1234Ts
定压加热循环的计算 1234Ts 吸热量放热量(取绝对值）热效率
定压加热循环的计算热效率当不变当不变已被淘汰
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§5-2 活塞式内燃机循环比较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、成本最高压力反映材料耐温比较的对象：混合加热，定容加热，定压加热
和相同 Ts 平均温度法 3m 4m 123v 4v 3p 4p
和相同 Ts 相等 12v 342m 2p
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和相同 3p 4m Ts 2p 3m 12v 4v 3v 4p 2m？？和相同，图示大小
§5-3 斯特林（Stirling)循环 1816 年提出，近几十年才实施冷气室热气室加热器冷却器 AB 回热器 1-2T 压缩 2-3V 吸热 3-4T 膨胀 4-1V 放热
斯特林循环图示 12341234pv Ts 概括性卡诺循环核潜艇，制冷
§5-4 勃雷登循环（Brayton Cycle）用途：航空发动机尖峰电站移动电站大型轮船联合循环的顶循环
勃雷登循环示意图和理想化 1234 压气机燃气轮机燃烧室
pv Ts 12341234T-sand P-vdiagrams for the ideal Brayton Cycle
勃雷登循环的计算 Ts 1234 吸热量：放热量：热效率：
勃雷登循环热效率的计算 Ts 1234 热效率：热效率表达式似乎与卡诺循环一样
勃雷登循环热效率的计算 Ts 1234 热效率：定义：压比 Pressure ratio
勃雷登循环净功的计算 Ts 1234 定义：循环增温比
对净功的影响 Ts 12343’4’当不变不变但 T 3 受材料耐热限制
对净功的影响 Ts 当不变太大太小存在最佳，使最大
最佳增压比（w 净）的求解 Ts 令最大循环净功
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作业 5-115-145-155-19
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燃气轮机的实际循环 Ts 1234 压气机：不可逆绝热压缩燃气轮机：不可逆绝热膨胀 2’4’定义：压气机绝热效率燃气轮机相对内效率
燃气轮机的实际循环的净功 Ts 12342’4’净功吸热量
燃气轮机的实际循环的热效率 Ts 12342’4’热效率
影响燃气机实际循环热效率的因素··一定，·一定，有最佳·右移
和的关系>地面上，尺寸次要，省燃料，取空中，尺寸重要，取提高受材料耐热限制取最佳有无其它途径
§5-5 提高勃雷登循环热效率的其他途径 2 若使 T 4T 4 在 500o C 以上 134Ts 不可能如果 T 4>T 2 预热空气，回热一、回热 Regeneration
勃雷登循环回热示意图 1234 压气机燃气轮机燃烧室回热器 4R 2ARegenerator
回热在 Ts 图上的表示 2134Ts 4R 2R 2A 理想回热：实际回热:定义：回热度一般取 0.6~0.92R 4R 2AEffectiveness
压气机间冷 intercooling 的图示 1234 燃气轮机燃烧室间冷器 5 压气机 62’Intercooler
压气机间冷在 Ts 图上的表示 2134Ts 2’65AB 12341 和 62’256 联合工作？结论：
压气机间冷热效率的推导当
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间冷＋回热示意图 134 燃气轮机燃烧室间冷器 5 压气机 62’回热器 4R 2RIntercooler Regenerator
间冷＋回热在 Ts 图上的表示 2134Ts 2’654R 2R 结论：
再热 reheating 示意图 1234’压气机燃气轮机燃烧室 1 燃烧室 23’5Reheater
再热在 Ts 图上的表示 213Ts 3’4’45 结论：
再热＋回热示意图 1234’压气机燃气轮机燃烧室 2 回热器燃烧室 14R 2R 53’Reheat-regenerative cycle
再热＋回热在 Ts 图上的表示 213Ts 3’4’4 结论：54R 2R
再热+间冷+回热示意图 1234 压气机燃气轮机燃烧室 2 回热器间冷器燃烧室 12R 4R
结论：再热+间冷+回热在 Ts 图上的表示 3Ts 2142R 4R
无穷多级的极限情况 2134Ts 两个等温过程两个等压过程+回热概括性卡诺循环级数越多，越复杂，造价越高，一般 2~3 级 Ericsson cycle
第五章小结 Summary 燃气轮机循环：理想循环和实际循环的计算和比较活塞式内燃机循环：(特点、计算、比较)提高热效率的手段：回热间冷+回热再热+回热
动力循环问题讨论(1)1、为了提高效率，燃气轮机的废气能否再继续膨胀作功，能否废气不放热再压缩再膨胀作功不能使可逆时，不可逆时，p 0pv 1234
动力循环问题讨论(2)2、回热器能否装在压气机前 Ts 12341’2’
动力循环问题讨论(3)3、能否先加热，后压缩 Ts
动力循环问题讨论(4)动力循环的一般规律:动力循环都是以消耗热能为代价以作功为目的升压是前提加热是手段作功是目的放热是必须顺序不可变步骤不可缺
第五章完 End of Chapter Five
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