第九章氣體動(dòng)力循環(huán)基本要求：掌握(動(dòng)力)循環(huán)熱力學(xué)分析的一般方法。掌握活塞式內(nèi)燃機(jī)實(shí)際循環(huán)的熱力學(xué)建模(物理建模)。熟練掌握活塞式內(nèi)燃機(jī)理想循環(huán)的熱力學(xué)分析，包括數(shù)學(xué)建模、熱力性能分析。提出并理解提高循環(huán)熱效率的方法。掌握燃?xì)廨啓C(jī)動(dòng)力裝置實(shí)際循環(huán)的熱力學(xué)建模(物理建模)。熟練掌握燃?xì)廨啓C(jī)動(dòng)力裝置理想循環(huán)的熱力學(xué)分析，包括數(shù)學(xué)建模、熱力性能分析。提出并理解提高循環(huán)熱效率的方法。主要任務(wù)：揭示熱力學(xué)循環(huán)的能量利用完善程度與影響其循環(huán)性能的主要因素，給出評(píng)價(jià)和改進(jìn)這些裝置熱力性能的方法與措施。19-1分析(動(dòng)力)循環(huán)的一般方法一般方法：

1.分析實(shí)際循環(huán)的物理過程2.物理模型——熱力過程，循環(huán)3.數(shù)學(xué)建模——定量分析(運(yùn)用熱力學(xué)第一、二定律、工質(zhì)性質(zhì))4.分析總結(jié)——結(jié)論：指導(dǎo)實(shí)際循環(huán)熟練掌握：

1.物理建?！?/p>

p-v

圖、T-s

圖2.數(shù)學(xué)建?！獰嵝?經(jīng)濟(jì)性指標(biāo))3.提高熱效率的措施或方法。29-2活塞式內(nèi)燃機(jī)實(shí)際循環(huán)的簡化汽油機(jī)柴油機(jī)四沖程內(nèi)燃機(jī)二沖程內(nèi)燃機(jī)多缸發(fā)動(dòng)機(jī)單缸發(fā)動(dòng)機(jī)雙列式單列式水冷發(fā)動(dòng)機(jī)風(fēng)冷發(fā)動(dòng)機(jī)用途：汽車、機(jī)車、輪船、發(fā)電機(jī)組應(yīng)用廣泛、工農(nóng)業(yè)支柱內(nèi)燃機(jī)裝置示例種類繁多、形式多樣、結(jié)構(gòu)復(fù)雜3(1)內(nèi)燃機(jī)、外燃機(jī)熱動(dòng)力裝置中能量轉(zhuǎn)化兩個(gè)階段：1、化學(xué)能→熱能；2、熱能→機(jī)械能內(nèi)燃機(jī)(InternalCombustionEngine)兩者發(fā)生在一起

外燃機(jī)(ExternalCombustionEngine)兩者發(fā)生不在一起如蒸汽機(jī)9-2活塞式內(nèi)燃機(jī)實(shí)際循環(huán)的簡化1.一些術(shù)語(2)燃料(Fuel)：內(nèi)燃機(jī)中攜帶化學(xué)能的物質(zhì)如：汽油、柴油、煤油按燃料汽油機(jī)

Petrol(Gasline)Engine小型汽車，摩托車柴油機(jī)

DieselEngine中、大型汽車，火車，輪船，移動(dòng)電站煤油機(jī)

KeroseneOilEngine航空(3)行程(Stroke)：活塞在氣缸中從一個(gè)極端位置移動(dòng)到另一個(gè)極端位置的距離

四沖程內(nèi)燃機(jī)進(jìn)氣、壓縮、膨脹、排氣完成一個(gè)工作循環(huán)

二沖程內(nèi)燃機(jī)進(jìn)氣和壓縮、膨脹和排氣

(4)點(diǎn)火方式

點(diǎn)燃式內(nèi)燃機(jī)

煤氣機(jī)，汽油機(jī)

壓燃式內(nèi)燃機(jī)

柴油機(jī)49-2活塞式內(nèi)燃機(jī)實(shí)際循環(huán)的簡化2.四沖程柴油機(jī)假設(shè)：

1.

工質(zhì)：燃?xì)?數(shù)量不變，定比熱，理想氣體)2.進(jìn)、排氣：無壓差，0-1和1’-0抵消，閉口循環(huán)

3.過程：理想化(可逆)

壓縮、膨脹過程：可逆絕熱

加熱過程：定容+定壓

排氣過程：定容59-2活塞式內(nèi)燃機(jī)實(shí)際循環(huán)的簡化理想化3.高速柴油機(jī)4Ts02(3)1v5p69-2活塞式內(nèi)燃機(jī)實(shí)際循環(huán)的簡化4.汽油機(jī)理想化79-3活塞式內(nèi)燃機(jī)理想循環(huán)(1)p-v

圖、T-s

圖(2)熱效率

1.混合加熱理想循環(huán)(薩巴德Sabathe循環(huán))89-3活塞式內(nèi)燃機(jī)理想循環(huán)

分析影響因素,引入壓縮比:

定容增壓比：定壓預(yù)脹比：1-2定熵過程：2-3定容過程：3-4定壓過程：5-1定容過程：熱效率：1.混合加熱理想循環(huán)(薩巴德Sabathe循環(huán))(2)熱效率99-3活塞式內(nèi)燃機(jī)理想循環(huán)

熱效率：可見：絕熱指數(shù)

定值、一定時(shí)：

↑、

t↑、一定時(shí)：

↑、

t↑、一定時(shí)：

↑、

t↓(3)提高熱效率的措施

1.盡量減小不可逆損失理想化

2.增大壓縮比ε=16↑25

3.增加定容增壓比

4.減少定壓預(yù)脹比1.混合加熱理想循環(huán)(薩巴德Sabathe循環(huán))(2)熱效率109-3活塞式內(nèi)燃機(jī)理想循環(huán)

2.定壓加熱理想循環(huán)(狄塞爾Diesel循環(huán))(1)p-v

圖、T-s

圖(2)熱效率可見：絕熱指數(shù)

定值ρ

一定時(shí)：

↑、

t↑

一定時(shí)：

↑、

t↓(3)提高熱效率的措施

1.盡量減小不可逆損失理想化

2.增大壓縮比ε=16↑253.減少定壓預(yù)脹比119-3活塞式內(nèi)燃機(jī)理想循環(huán)

3.定容加熱理想循環(huán)(奧托Otto循環(huán))(1)p-v

圖、T-s

圖(2)熱效率可見：絕熱指數(shù)

定值

↑、

t↑

定值

↑、

t↑(3)提高熱效率的措施

1.盡量減小不可逆損失理想化

2.增大壓縮比ε=9↑15爆燃129-4活塞式內(nèi)燃機(jī)各種理想循環(huán)的熱力學(xué)比較熱力性能與循環(huán)條件有關(guān)條件：壓縮比，加熱量，最高壓力，最高溫度等參數(shù)相同方法：T-s圖分析1.壓縮比

相同、吸熱量q1

相同139-4活塞式內(nèi)燃機(jī)各種理想循環(huán)的熱力學(xué)比較2.pmax、Tmax

相同

149-5燃?xì)廨啓C(jī)裝置循環(huán)

1.空氣進(jìn)入軸流式壓氣機(jī)被壓縮；2.壓縮空氣進(jìn)入燃燒室，與燃油混合燃燒；3.高溫高壓燃?xì)膺M(jìn)入燃?xì)廨啓C(jī)做功；4.廢氣排出。

用途：飛機(jī)、船用發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)組應(yīng)用廣泛1.燃?xì)廨啓C(jī)裝置簡介159-5燃?xì)廨啓C(jī)裝置循環(huán)

2.布雷頓循環(huán)(BraytonCycle)

假設(shè)：

1.

工質(zhì)：燃?xì)?數(shù)量不變，定比熱，理想氣體)2.進(jìn)、排氣：抵消，閉口循環(huán)

3.過程：理想化(可逆)

壓縮、膨脹過程：可逆絕熱

加熱過程：定壓

排氣過程：定壓(1)p-v

圖、T-s

圖169-5燃?xì)廨啓C(jī)裝置循環(huán)

1-2、3-4等熵過程：可見：

↑、

t↑同時(shí)：

↑、wnet

↗↘循環(huán)凈功：

2.布雷頓循環(huán)(BraytonCycle)

q(2)熱效率循環(huán)增溫比：

Tsppss12341q20179-5燃?xì)廨啓C(jī)裝置循環(huán)

循環(huán)凈功：

2.布雷頓循環(huán)(BraytonCycle)

工程上：在功率和

t

之間取得平衡。可見：定熵指數(shù)

定值π

一定時(shí)：τ↑、wnet↑

τ

一定時(shí)：

π

↑、wnet

↗↘189-6燃?xì)廨啓C(jī)裝置的定壓加熱實(shí)際循環(huán)

不可逆性表征：壓氣機(jī)定熵效率

實(shí)際耗功：

燃?xì)廨啓C(jī)相對(duì)內(nèi)效率

實(shí)際作功：其中：內(nèi)部熱效率：1.p-v

圖、T-s

圖實(shí)際循環(huán)壓氣機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)流量大、功率大、不可逆性大，考慮實(shí)際情況。

2.熱效率199-6燃?xì)廨啓C(jī)裝置的定壓加熱實(shí)際循環(huán)

2.熱效率

T=

c,s=0.85、T1=290K可見：

T、

c,s、

相同情況下，

一定時(shí)，

、

i

↗↘

T、

c,s、

相同情況下，

一定時(shí)，

，

i

(T3/T1：受材料耐高溫程度限制)

T、

c,s

、

i

209-7提高燃?xì)廨啓C(jī)裝置循環(huán)熱效率措施

(1)理想回?zé)?/p>