KK第十章氣體動力循環(huán)某活塞式內(nèi)燃機(jī)定容加熱理想循環(huán)，壓縮ε=10，氣體在壓縮中程的起點(diǎn)狀態(tài)是p1=100kPa、t1=35°C，加熱過程中氣體吸熱650kJ/kg。假定比熱容為定值且cp=1.005kJ/(kg?K)、κ=1.4，求(1)循環(huán)中各點(diǎn)1)各點(diǎn)的溫度和壓力v2===0.08844m/kgv2===0.08844m/kgε10p2=p1p2=p1(|v1|κ=p1εκ=0.1MPa×101.4=2.512MPaT=p2v2=2.512×106Pa×0.08844m3/kg=774.05K2Rg287J/(kg?K)v3=v2=0.08844m3/kgT=T+q1=Tqp3===5.450MPa41v=41p4=p3κ=p3κ=p3κ=5.45MPa×1.4=0.217MPaT=p4v4=0.217×106Pa×0.8844m3/kg=668.60K4Rg287J/(kg?K)(2)熱效率η=1?2=1?41η=1?2=1?41=1?=0.602或ηt=1?εκ?1=1?101.4?1=(3)平均有效壓力MEP=Wnet=Wnet=q1ηt=650×103J/kg×0.602=491.6kPa kgtCpkPa力、溫度和p1100×10Pav10.8557m3/kg3v2==v10.8557m3/kg3ε19p2=p1p2=p1(|v1|κ=p1εκ=100kPa×191.4=6169.6kPaT=p2v2=6169.6×103Pa×0.045m3/kg=967.35K2Rg287J/(kg?K)32T=T+=967.35K+=1763.37K32p3=p2v3===0.0820m3/kg41v=41p4=p3κ=p2κ=6169.6kPa1.4=231.5kPa(2)(3)T=p4v4=231.5×103Pa×0.8557m3/kg=690.25K4Rg287J/(kg?K)=1?==1?=0.648tt48MEP=wnet=ηtq1=0.648×800kJ/kg=639.4kPavvv4?v2(0.8557?0.045)m3/kg或(4)p195×10Pap195×10Pav10.8554m3/kg3v2=v10.8554m3/kg3ε17v2)p2=p1(|v1|κ=p1εκ=95kPa×171.4=v2)T=p2v2=5015.94×103Pa×0.0503m3/kg=879.10K2Rg287J/(kg?K)T3=Tmax=1900Kp3=p2=5015.94kPa41v=41p4=p3|v4)|=p2T=p4v4=279.28×103Pa×0.8554m3/kg=832.38K4Rg287J/(kg?K)kgtq11026.00kJ/kgη=1?q2=1?394.35kJtq11026.00kJ/kgpv45，試分析計(jì)算循環(huán)p2v3或2v2各點(diǎn)溫度、壓力、比體積及循環(huán)熱效率。設(shè)工質(zhì)比熱容取定值，p0.1×10Pap0.1×10Pavmkg3v2vmkg3ε15v2)p2=p1(|v1|κ=p1εκ=0.1MPa×151.4=v2)T=p2v2=4.431×106Pa×0.0637m3/kg=983.52K2Rg287J/(kg?K)32v32p3=λp2=1.4×4.431MPa=6.203MPaT=p3v3=6.203×106Pa×0.0637m3/kg=1376.8K3Rg287J/(kg?K)p=p43v4=v3ρ=0.0637m3/kg×1.45=0.0924m3/kgT=p4v4=6.203×106Pa×0.0924m3/kg=1996.3K4Rg287J/(kg?K)51v51(v4κ(0.0924m3/kg1.4p5=p(v4κ(0.0924m3/kg1.4T=p5v5=0.236×106Pa×0.9557m3/kg=784.39K5Rg287J/(kg?K)=905.0kJ/kgtq1905.0kJ/kgqtq1905.0kJ/kgηt=1?ηt=1?εκ?1[(λ?1)+κλ(ρ?1)] 介(1)循環(huán)中各狀態(tài)點(diǎn)的壓力和溫度；(2)循環(huán)熱效率；(3)吸、放熱過程及循環(huán)中單位質(zhì)量工質(zhì)的作能力損失和循環(huán)熱效率；(4)平均有效壓力。(1)(1)v2===0.1054mv2===0.1054m/kgε8v2)p2=p1(|v1|κ=p1εκ=110kPa×81.4=v2)T=p2v2=2021.71×103Pa×0.1054m3/kg=724.47K2Rg287J/(kg?K)32v32T1173.15Kp3=p23=2021.71kPa×=T1173.15KT2742.47K41v=41(v3κ(0.1054m3/kg1.4p4=p3|v4)|=3199.44kPa×(v3κ(0.1054m3/kg1.4T=p4v4=173.81×103Pa×0.8431m3/kg=510.59K4Rg287J/(kg?K)tt?81.4?1=56.5% (2)η=1?2=1?4η=1?2=1?41=1?=56.5%熱過程或sf+sg=?ssf+sg=?sgf222=0.718kJ/(kg?K)×ln=0.3285kJ/(kg?K)742.47Krrrsg1=?s1?sf1放熱過程s=放熱過程s=?s?s444444r00r00sg2=?s2?sf2JkgKkJkgex,Q=ex,Q=q2?3=238.0kJ/kgη===wnet174.6η===exex,Q238.0kJ/kgK定熵壓縮過程終點(diǎn)的壓力和溫度及循環(huán)最高溫度和最高壓力；(2)循環(huán)熱效率和率；(3)吸、放熱過程的作功能力損失；(4)在給定熱源間工作的熱機(jī)的最高效率。(1)v1===0.8987m3/kgv2===0.0529m/kgv2===0.0529m/kgε17v2)p2=p1(|v1|κ=p1εκ=100kPa×171.4=v2)T=p2v2=5279.9×103Pa×0.0529m3/kg=973.20K2Rg287J/(kg?K)pmax=p3=p2=5.28MPav3=ρv3=ρv2=2×0.0529m3/kg=0.1058m3/kgvT3=T23=T2ρ=937.2K×2=1946.4K=Tmaxv2v2T4=T3κ?1=1946.4K1.4?1=827.14K(2)循環(huán)中tq1978.07kJ/kgq2=tq1978.07kJ/kgwnet=q1ηt=978.07kJ/kg×0.623=609.02kJ/kgex,Q=ex,Q=|q1(293.15K=|1?2073.15K)|×978.07kJ(293.15Kη=wnet=609.02kJ/kg=72.5%exex,Q839.77kJ/kg或H0H0=?+==?+=0.7871kJ/kg I230.75kJ/kg I230.75kJ/kgex,Q839.77kJ/kgeηe=x10-7內(nèi)燃機(jī)中最早出現(xiàn)的是煤氣機(jī)，煤氣機(jī)最初發(fā)明時無燃燒前的壓縮。設(shè)這種煤氣機(jī)的示氣閥開啟，空氣與煤氣的混合物進(jìn)入氣缸?；钊竭_(dá)位置1。vvv析這一循環(huán)熱效率不高的原因；(3)設(shè)2均吸熱溫度也就不高。與平均放熱溫度之間相差不(3)由題意：vv411vvvv411vv12tq1825.7kJ/kgtq1825.7kJ/kg ttp2=1205kPa、T2=680.0K、v2=0.162m3/kg；pkPaT1904.2K、v3=0.162m3/kg。點(diǎn)5參數(shù)：p5=p1 11v5=v3|p5)|=v3|p1)|=0.162mv5=v3|p5)|=v3|p1)|=0.162m/kg×|98.1kPa)|=2.028m/kgT=v5T=2.028mT=v5T=2.028m3/kg×333.15K=693.6K=58.8%=58.8%卡諾循環(huán)與混合加熱循環(huán)的T-s圖畫在一起(p-v圖略)：KkgTK 0.055m3 0.055m3/kg κκ1.4pa=p1κ?1=p1κ?1=0.17MPa×1.4?1=87.9 κκ1.4a4T=T=a4vam3/kgb點(diǎn)參數(shù)：b點(diǎn)參數(shù)：T=T=333Kb κ1.4pb=p4|T4)|=10.3MPa κ1.4pb=p4|T4)|=10.3MPa×|1985K)|=0.0199MPavb===4.80m3/kg討論比較：從熱力學(xué)理論角度看，混合加熱理想循環(huán)123451的熱效率ηt=64.4%，1.因pa=87.9MPa，壓力太高，通常氣缸強(qiáng)度難以承受；MPa3.vb=4.8m3/kg，比混合加熱循環(huán)時v5，大得多，vb3.vb=4.8m3/kg，比混合加熱循環(huán)時v5，大得多，va0.00648m3/kgwnetηtq1=ηtRgTaln0.00648m/kg=0.832×287J/(kg?K)×1985K×ln3=1013.70.00648m/kg p1pr1T2pr2p3pp1pr1T2pr2p3p2TT32RgTkJkgK.15Kp5=v5=1.042m3/kg=157.86kPaT363.15K=T363.15K=63.7%Hq=200kJkg。設(shè)工質(zhì)為理想氣體，比熱容為定值。TKh1017.49kJ/kg。κ?1T4=T5(|p4|κ，整理得p5)因T4=T5(|p4|κ，整理得p5)κ?11.4?1TT573.15K1.4=κ?11.4?1t 4t=45.2%ηc=1?L=1?T1001.2K又ηt=1?KTKt熱效率；④平均吸熱溫度和平均放熱溫度。假定κ?1p1)T2=T1(|p2|κ=T1π=300K×6=500.6Kp1)κ?1κ?11.4?1T4=T3κ=T3κ=300K×1.4=553.2K(2)循環(huán)凈功g(3)熱效率tq1435.1kJ/kgT1，和平均放熱溫度T2η=wnettq1435.1kJ/kgT1，和平均放熱溫度T2(4)平均吸收熱溫度度?s23=cpln?Rgln=cpln，同理?s12=cpln1?ss0?s1?ss0?s02332gKprrp36據(jù)pr2、pr4，由同表查得：環(huán)凈功(3)熱效率環(huán)凈功(3)熱效率tq1457.3kJ/kgη=wnettq1457.3kJ/kg(4)T1、T2T=q1T=q1=q1==692.6K==692.6KT=q2=qT=q2=q22?ss0?s04114 22nettq.1kJ/kgη=wnet=477.9tq.1kJ/kg?s23=cplnT3?Rglnp3T2p21T=q1=842.1kJ/kg=927.48K1?s230.9079kJ/(kg?K)exQqexQq)|×842.1kJ/kg=560.64kJ/kgη=wnet=477.9kJ/kg=85.2%exex,Q1560.64kJ/kg10-15某極限回?zé)岬暮唵味▔杭訜崛細(xì)廨啓C(jī)裝置理想循環(huán)，已知參數(shù)：T1=300K，TT3、p1各維持不變，問p2增大到何值時就不可能解:(1)熱效率ηt1-2、3-4為絕熱過程κ?11.37?1κ?11.37?1Tηt=1?=1?=1?=53.4%(2)當(dāng)p2增大到p時，T4'=T2'，這時再采用回?zé)釋o效果。即：κ?1κ?1T1κ=T3κp=1.30MPa燃?xì)獾膲毫?、溫度瞬間迅速提高。然后，排氣閥門打開，燃?xì)饬魅雙v-33所示。 =，9= =，9=，并假定氣體p1T2(1)(1)T-s如右圖qcVTTκ?1κ?1κ?1κ?1κ?1==θκ=θκ=θκ=π1κκ?1κ?1=θθ?κ?1κ?1πκπκ πκ(θ?1)17一架噴氣式飛機(jī)以每秒200m速度在某高度上飛行，該高度上空氣溫度為-33℃。飛機(jī)上噴氣渦輪的進(jìn)口面積和出口面積分別為0.6m2、0.4m2?？諝庠诎l(fā)動機(jī)進(jìn)出口截面處壓力為50kPa，壓氣機(jī)的增壓比是9，燃?xì)廨啓C(jī)的進(jìn)口溫度是847℃?？諝庠跀U(kuò)壓管中壓力提高kPakPa好用試計(jì)算：(1)壓氣機(jī)出口溫度；(2)空氣離開發(fā)動機(jī)時溫度及速度；(3)發(fā)動機(jī)產(chǎn)生的推力；(4)循環(huán)效率。cf1=200m/sA=0.6m21cf1=200m/sA=0.6m21p150×10kPaA1cf10.6m2×200m/sp150×10kPaA1cf10.6m2×200m/smv11.3785m/kgq==3mv11.3785m/kgaκ?11.4?1T2=T1κ=240.15K1.4=274.66Kp3=p2π=80kPa×9=720kPaκ?1p2)T3=T2(|p3|κ=T3π=274.66K×9=514.55p2)κ?1wC=RgT2[πκ?1]1.4?11.4?1燃燒室內(nèi)定壓燃燒，所以燃燒室出口參數(shù)(即燃?xì)廨啓C(jī)進(jìn)口參數(shù))κ?11.4p5=p4κ=720kPa1.4?1=309.7kPa據(jù)題意噴管出口截面上壓力為p6=309.7kPa-200kPa=109.7kPa，所以κ?11.4?1TT5κ=880.26K1.4=654.4KNtq1608.6kJ/kgtq1608.6kJ/kg KK95kPa，最高壓力950kPa，循環(huán)中設(shè)一回?zé)崞鳎責(zé)岫葹?5%。壓氣機(jī)絕熱效率CS，汽輪機(jī)相對內(nèi)部效率為ηT=0.87。試求(1)氣輪機(jī)輸T290K)TT1500K