第八章熱力循環(huán)第一節(jié)蒸汽動力基本循環(huán)—朗肯循環(huán)(重點)第二節(jié)壓氣機循環(huán)第三節(jié)活塞式內燃機循環(huán)第四節(jié)燃氣輪機裝置循環(huán)第五節(jié)壓縮蒸汽制冷循環(huán)第一節(jié)蒸汽動力基本循環(huán)—朗肯循環(huán)動力循環(huán)：工質連續(xù)不斷地將從高溫熱源取得的熱量的一部分轉換成對外的凈功。按工質氣體動力循環(huán)：內燃機蒸汽動力循環(huán)：外燃機空氣為主的燃氣按理想氣體處理水蒸氣等實際氣體研究目的：合理安排循環(huán)，提高熱效率第一節(jié)蒸汽動力基本循環(huán)—朗肯循環(huán)水蒸氣：火力發(fā)電、核電低沸點工質：氨、氟里昂太陽能、余熱、地熱發(fā)電動力循環(huán)：以獲得功為目的熱機：將熱能轉換為機械能的設備。

熱機的工作循環(huán)稱為動力循環(huán)。動力循環(huán)：蒸汽動力循環(huán)

燃氣動力循環(huán)第一節(jié)蒸汽動力基本循環(huán)—朗肯循環(huán)水蒸氣動力循環(huán)系統(tǒng)的簡化郎肯循環(huán)簡化（理想化）：12汽輪機s膨脹23凝汽器p放熱33/給水泵s壓縮3/

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鍋爐p吸熱汽輪機發(fā)電機給水泵凝汽器1234鍋爐3/5第一節(jié)蒸汽動力基本循環(huán)—朗肯循環(huán)133/2pv郎肯循環(huán)pv圖412汽輪機s膨脹23凝汽器p放熱33/給水泵s壓縮3/

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鍋爐p吸熱5第一節(jié)蒸汽動力基本循環(huán)—朗肯循環(huán)郎肯循環(huán)Ts和hs圖4321Tshs13243/53/512汽輪機s膨脹23凝汽器p放熱33/給水泵s壓縮3/

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鍋爐p吸熱第一節(jié)蒸汽動力基本循環(huán)—朗肯循環(huán)2.朗肯循環(huán)的能量分析計算單位質量工質在鍋爐中吸熱是定壓過程，且對外無功量交換，則其吸熱量為：4321Ts3/5蒸汽輪機中的過程是絕熱的，水蒸氣在蒸汽輪機內所做的功為：乏氣在冷凝器中的過程也為定壓過程，其放熱量為：水泵在對水絕熱升壓過程中所消耗的功第一節(jié)蒸汽動力基本循環(huán)—朗肯循環(huán)3、蒸汽參數對熱效率的影響p1,t1,p2影響熱效率的參數？5321Ts46h1決定于p1,t1h2決定于p1,t1,p2h3決定于p2第一節(jié)蒸汽動力基本循環(huán)—朗肯循環(huán)蒸汽初壓對朗肯循環(huán)熱效率的影響t1,p2不變，p1sT654321優(yōu)點：不利于汽輪機安全。一般要求出口干度大于0.88汽輪機出口尺寸小缺點：

對強度要求高第二節(jié)壓氣機循環(huán)1、單級活塞式壓氣機的工作原理單級活塞式壓氣機的理想工作過程可分為三個階段吸氣階段壓縮過程

排氣階段12abpVV2p20V１第二節(jié)壓氣機循環(huán)2、活塞式壓氣機的壓縮過程分析pvTs12S2T12np2p12S2T2n34p2p1345第二節(jié)壓氣機循環(huán)（1）絕熱過程壓縮過程的終態(tài)溫度（3）定溫過程（2）多變過程最不利較有利最有利第二節(jié)壓氣機循環(huán)壓縮過程的耗功（1）絕熱過程（3）定溫過程（2）多變過程最多較多最少定溫壓縮過程耗功量少，其終溫最低，有利于潤滑，證明了定溫壓縮過程是最理想的壓縮過程。第二節(jié)壓氣機循環(huán)例8.1四沖程往復活塞式內燃機在四個活塞行程內完成進氣、壓縮、作功和排氣等四個過程，即在一個活塞行程內只進行一個過程。因此，活塞行程可分別用四個過程命名——進氣行程、壓縮行程、作功行程和排氣行程上、下止點活塞頂離曲軸回轉中心最遠處為上止點；活塞頂離曲軸回轉中心最近處為下止點。在上、下止點處，活塞的運動速度為零?；钊谐躺?、下止點間的距離S稱為活塞行程。曲軸的回轉半徑R稱為曲柄半徑。顯然，曲軸每回轉一周，活塞移動兩個活塞行程。對于氣缸中心線通過曲軸回轉中心的內燃機，其S＝2R。氣缸總容積氣缸工作容積與燃燒室容積之和為氣缸總容積。壓縮比氣缸總容積與燃燒室容積之比稱為壓縮比。壓縮比的大小表示活塞由下止點運動到上止點時，氣缸內的氣體被壓縮的程度。壓縮比越大，壓縮終了時氣缸內的氣體壓力和溫度就越高。第三節(jié)活塞式內燃機循環(huán)1、定容加熱理想循環(huán)——又稱奧托循環(huán)將實際工作過程作如下理想化：進、排氣的數量變化過程，工質狀態(tài)沒有發(fā)生變化，進、排氣活塞做的功近似相等需相互抵消。略去噴油的重量，即工質的質量不變，由一工質在氣缸中進行封閉循環(huán)略去壓縮和膨脹過程中工質與氣缸壁間的熱量交換近似認為是絕熱過程用定容放熱過程來代替廢氣排入大氣的實際過程第三節(jié)活塞式內燃機循環(huán)四沖程高速柴油機工作過程(P-V圖)1230—1吸空氣pV一般n=1.34~1.37柴油自燃t=335℃p02’01—2’

多變壓縮p2’=3~5MPat2’=600~800℃2’

噴柴油2

開始燃燒2—3

迅速燃燒，近似Vp↑5~9MPa第三節(jié)活塞式內燃機循環(huán)453—4邊噴油，邊膨脹123pVp01’2’0t4可達1700~1800℃4

停止噴柴油4—5多變膨脹V近似膨脹pp5=0.3~0.5MPat5500℃5—1’

開閥排氣，降壓1’—0

活塞推排氣，完成循環(huán)第三節(jié)活塞式內燃機循環(huán)實際動力循環(huán)非常復雜不可逆，多變指數變化，燃燒等工程熱力學研究方法，先對實際動力循環(huán)進行抽象和理想化，形成各種理想循環(huán)進行分析，最后進行修正。四沖程高速柴油機的理想化第三節(jié)活塞式內燃機循環(huán)1、定容加熱理想循環(huán)又稱奧托循環(huán)P-v圖T-s圖循環(huán)吸熱量：循環(huán)放熱量：循環(huán)熱效率：因為1-2，3-4為可逆絕熱過程，故v3=v2；v4=v1；ε=v1/v2（壓縮比）第三節(jié)活塞式內燃機循環(huán)2、定壓加熱理想循環(huán)又稱狄塞爾循環(huán)P-v圖T-s圖1-2:定熵壓縮過程；2-3：定壓加熱過程；（燃燒）3-4：定熵膨脹過程；4-1：定容放熱過程循環(huán)熱效率：第三節(jié)活塞式內燃機循環(huán)3、混合加熱循環(huán)又稱薩芭德循環(huán)P-v圖T-s圖1-2:可逆絕熱壓縮過程；2-2’：定容加熱過程（燃燒）2’-3：定壓加熱過程（燃燒）3-4：可逆絕熱膨脹過程；4-1：定容放熱過程第四節(jié)燃氣輪機裝置循環(huán)1234壓氣機燃氣輪機燃料燃燒室理想化：1）工質：數量不變，定比熱容理想氣體2）閉口

循環(huán)3）可逆過程第四節(jié)燃氣輪機裝置循環(huán)燃氣輪機是一種以空氣和燃氣為工質的熱力設備。又稱燃氣輪機循環(huán)為布雷登循環(huán)。pvTs12341234第四節(jié)燃氣輪機裝置循環(huán)2、燃氣輪機定壓加熱理想循環(huán)布雷頓循環(huán)的特性參數：循環(huán)增壓比π和增溫比τ布雷頓循環(huán)的吸熱和放熱過程都簡化為理想的定壓過程，故代入熱效率公式得：第四節(jié)燃氣輪機裝置循環(huán)1-2和3-4過程為定熵過程，則：第四節(jié)燃氣輪機裝置循環(huán)3、燃氣輪機裝置實際循環(huán)壓氣機：不可逆絕熱壓縮燃氣輪機：不可逆絕熱膨脹Ts12342’4’壓氣機絕熱效率燃氣輪機相對內效率第四節(jié)燃氣輪機裝置循環(huán)h2’和h4’的計算式：對理想氣體并取定值比熱容，得：第四節(jié)燃氣輪機裝置循環(huán)實際循環(huán)的吸熱量為：實際循環(huán)做出的凈功量為：第四節(jié)燃氣輪機裝置循環(huán)實際循環(huán)的熱效率：4、提高燃氣輪機循環(huán)效率的措施例8.2一定，一定，有最佳右移第四節(jié)燃氣輪機裝置循環(huán)提高受材料耐熱限制取最佳值有無其它途徑(1)回熱若使T4T4

在500oC以上如果T4>T2預熱空氣，回熱2134Ts第四節(jié)燃氣輪機裝置循環(huán)布雷頓循環(huán)回熱示意圖1234壓氣機燃燒室回熱器4R2A燃氣輪機第四節(jié)燃氣輪機裝置循環(huán)回熱在Ts

圖上的表示2134Ts4R2R2A理想回熱：實際回熱:定義：回熱度一般取0.6~0.92R4R2A第四節(jié)燃氣輪機裝置循環(huán)(2)壓氣機間冷1234燃氣輪機燃燒室間冷器5壓氣機62’第四節(jié)燃氣輪機裝置循環(huán)壓氣機間冷在Ts圖上的表示2134Ts2’65AB12341和62’256聯(lián)合工作？結論：第四節(jié)燃氣輪機裝置循環(huán)當第四節(jié)燃氣輪機裝置循環(huán)間冷＋回熱在Ts圖上的表示2134Ts2’654R2R結論：第四節(jié)燃氣輪機裝置循環(huán)無窮多級的極限情況2134Ts兩個等溫過程兩個等壓過程+回熱概括性卡諾循環(huán)級數越多，越復雜，造價越高，一般2~3級第五節(jié)壓縮蒸氣制冷循環(huán)?制冷（熱泵)循環(huán)輸入功量（或其他代價），從低溫熱源取熱?動力循環(huán)

輸入熱,通過循環(huán)輸出功

?熱泵循環(huán)輸入功量（或其他代價），向高溫熱用戶供熱—正循環(huán)—逆循環(huán)—逆循環(huán)第五節(jié)壓縮蒸氣制冷循環(huán)1、蒸汽制冷循環(huán)工作原理冷卻水膨脹機壓縮機冷藏室冷卻器3214第五節(jié)壓縮蒸氣制冷循環(huán)空氣壓縮制冷循環(huán)過程四個主要部件；工質：空氣1

2絕熱壓縮p

T2

3等壓冷卻向環(huán)境放熱，T3

4絕熱膨脹T

<T1（冷庫）4

1等壓吸熱T

T1理想化處理：①理氣；

②定化熱;③可逆；第五節(jié)壓縮蒸氣制冷循環(huán)制冷過程T-s圖說明

1-2：絕熱壓縮過程2-3：定壓放熱過程3-4：絕熱節(jié)流過程4-1：定壓汽化過程第五節(jié)壓縮蒸氣制冷循環(huán)制冷過程p-h圖說明

1-2：絕熱壓縮過程2-3：定壓放熱過程3-4：絕熱節(jié)流過程4-1：定壓汽化過程第五節(jié)壓縮蒸氣制冷循環(huán)蒸汽制冷循環(huán)效率的計算(1)單位質量制冷劑在冷凝器中的放熱量：q1=h2-h3=面積23da2(2)單位質量制冷劑在蒸發(fā)器中的吸熱量：q2=h1-h4=面積41ac4第五節(jié)壓縮蒸氣制冷循環(huán)(3)壓縮機消耗的比軸功就是循環(huán)消耗外界的比凈功：

w=wc=h2-h112341是不可逆循環(huán)，所以循環(huán)的凈功和凈熱量都不能用閉合的面積來表示，因為h3=h4,推導可得：Q=w=面積12351(4)則蒸汽壓縮制冷理想循環(huán)的制冷系數為：兩個等壓，熱與功均與焓