10章：气体动力循环

第十章10-1 10-2 10-3 10-4 10-5 10-6 10-7 10-8课件目录

气体动力循环

分析动力循环的一般方法 活塞式内燃机实际循环的简化 活塞式内燃机的理想循环 活塞式内燃机各种理想循环的比较 斯特林循环 埃里克森循环 燃气轮机装置循环 燃气轮机装置的定压加热实际循环

本章作业

第九章 习题

1、5、8、11、 12、19、20、22

pp.312~315 第四版

10-1 分析动力循环的一般方法一、实际工作循环理想化成可逆循环；二、找出影响循环热效率的主要因素及提高 循环效率的措施； 三、分析实际循环与理论循环的偏离程度， 找出实际损失的部位、大小、原因以及 改进方法。

循环的经济性评价(内部热效率):

i t T c o T其中：ηc为卡诺循环热效率；

(10-1)

ηt为内部可逆循环的热效率,η0为相对热效率, ηT为循环相对内部效率。

10-2 活塞式内燃机实际循环的简化 一、几种活塞式内燃机简介

船用柴油机

车用柴油机

建筑用柴油机

发电用柴油机

固定动力用柴油机

增压柴油机

农用柴油机

工程机械用柴油机

柴油发电机组

直喷柴油机

二、实际循环的示功图(p-V图)

右图是四冲程柴油机 p (混合加热)的示功图， 包括：0-1吸气冲程、 1-3 压缩冲程、3-1’ 膨胀冲程、 1’-0排气冲程。

3

4 Q(-) +

2 2’ - 0

其中：0、3是上死点；1、1’是下死点； 2’-3-4是注燃过程。 2-3-4:燃烧过程； 5-1’-0:排气过程。

5 1

1’

O

V

图10-1 四冲程柴油机的示功图

p

2

3

高增压柴油机 船用柴油机

p

3

煤气机 汽油机

+

2 41 1’ 0

+ 4 1’ 1

- 0

-

O

V

O

V

图10-2 定压燃烧柴油机示功图

图10-3 定容燃烧汽油机示功图

三、实际循环的理想化过程<1> 燃烧过程 →可逆定容或(和)定压吸热过程； <2> 工质→比热为定值的理想气体(空气); <3> 膨胀和压缩过程→可逆绝热(等熵)过程； <4> 忽略摩擦阻力及节流损失，认为进、排气过程的 推动功抵消，两个过程重合，进而把开式循环抽 象成闭式循环。

通过上述简化，实际循环可理想化为以空气为工质的 可逆循环，且按加热方式可分为： Otto循环(定容加热) Diesel循环(定压加热) Sabathe循环(混合加热) 有效压力：这三种循环的图示 见下节相关内容。

循环净功 循环净功 MEP = 活塞排量 活塞面积 冲程

(10-2)

当两个相同尺寸发动机比较时，MEP大的比MEP小的 可产生更多净输出功。

10-3 活塞式内燃机的理想循环一、混合加热理想循环(Sabathe循环)

v1 v2 v4 v3

p 3

4

T

4

3 2 5o 2 5

p3 p2

1v o

1 s

图10-4 混合加热理想循环的p-v图和T-s图

混合加热循环的热效率

为:

1 (10-3) t 1 k 1 1 k ( 1) k

上式说明：<1>η t随ε和λ的增大而提高。<2> ηt随ρ的增大而降低。

二、定压加热理想循环(Diesel 循环)又称荻塞尔 循环，相当 于λ=1时的 混合加热循 环情况。 热效率公式 (略)

p

2

3

T2

3

41 o v o

4

1v

图10-5 定压加热理想循环的p-v图和T-s图

其η t随ε的增大而提高，随ρ的增大而降低。

三、定容加热理想循环(Otto循环)定容加热理想循 环又称奥托循环， 相当于预胀比ρ =1时的混合加 热循环。 热效率: p 3 T T3 3

2

4 1 v o

2

4

1s

t 1

1

o k 1 (10-4)

图10-6 定容加热理想循环的p-v图和T-s图

上式说明，η t随压缩比ε的增加而提高。