第十、十一章 热力循环与装置2009

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1、第十章　热力装置及其循环南京航空航天大学能源系张净玉热力装置动力装置：将热量通过能量的传递和转换，转变成人们所需要的功。（蒸汽动力循环和气体动力循环）制冷装置：将热量不断地从系统排向环境以使系统温度降到所要求的某一低于环境温度的水平。热泵装置：将热量不断地传给系统使系统温度提高到所要求的某一高于环境温度的水平。热力装置种类本章主要内容：分析以气体为工质的内燃机循环、燃气轮机循环，以及以蒸气为工质的蒸汽动力循环的热力性能，揭示能量利用的完善程度与影响其性能的主要因素，给出评价和改进这些装置热力性能

2、的方法与措施。10－1循环分析的目的与一般方法分析循环的目的：在热力学基本定律的基础上分析循环过程中能量转换的经济性，寻求提高经济性的方向及途径。分析循环的方法与步骤：将实际循环抽象和简化为理想循环任何实际热力装置中的工作过程都是不可逆的，且十分复杂。为了进行热力分析，需要建立实际循环相对应的热力学模型，即理想的可逆循环代替实际不可逆循环。如将实际不可逆的燃烧过程简化为可逆的吸热过程…分析循环的方法与步骤：将简化好的理想可逆循环表示在p-v、T-s图上分析循环的方法与步骤：对理想循环进行分析计

3、算计算循环中有关状态点（如最高压力点、最高温度点）的参数，与外界交换的热量、功量以及循环热效率或工作系数。动力循环的热效率：分析循环的方法与步骤：定性分析各主要参数对理想循环的吸热量、放热量及净功量的影响，进而分析对循环热效率（或工作系数）的影响，提出提高循环热效率（或工作系数）的主要措施。探讨提高循环效率的途径分析循环的方法与步骤：对理想循环的计算结果引入必要的修正考虑实际存在的不可逆性对理想循环的结果进行修正。10-2活塞式内燃机循环活塞式内燃机分类：按燃料：煤气机、汽油机和柴油机；按点火方

4、式：点燃式和压燃式；按冲程：四冲程和二冲程活塞式内燃机分类：汽油机结构及工作原理示意四冲程高速柴油机工作过程1230—1吸入空气pV一般n=1.34~1.37柴油自燃t=335℃p02'01—2′多变压缩p2′=3~5MPat2'=600~800℃2′喷入柴油2开始燃烧2—3迅速燃烧，近似Vp↑5~9MPa123453—4边喷油，边膨胀pVp01'2'0t4可达1700~1800℃4停止喷柴油4—5多变膨胀V近似膨胀pp5=0.3~0.5MPat5500℃5—1′开阀排气，降压1′—0活塞推排

5、气,完成循环四冲程高速柴油机工作过程四冲程高速柴油机的理想化123451.工质定比热、理想气体、工质数量不变P-V图p-v图pVp01’2’02.0-1和1’-0抵消开口闭口循环3.燃烧外界加热4.排气向外界放热5.多变绝热6.不可逆可逆7.开式循环闭口循环理想混合加热循环（萨巴德循环）1234512345pvTs分析循环吸热量，放热量，热效率和功量实际工作循环的抽象与简化：实际开式循环抽象成闭式的以空气为工质的理想循环；定容及定压燃烧加热燃气的过程简化成工质从高温热源可逆定容及定

6、压吸热过程；忽略实际过程的摩擦阻力及进、排气阀的节流损失；膨胀和压缩过程忽略热交换，简化为可逆绝热过程。活塞式内燃机的理想循环（柴油机）混合加热理想循环——Sabathe循环活塞式内燃机的理想循环定压加热理想循环——Diesel循环活塞式内燃机的理想循环定压加热理想循环（Diesel循环）活塞式内燃机的理想循环定压加热理想循环（Diesel循环）定容加热理想循环——Otto循环活塞式内燃机的理想循环（汽油机）定容加热理想循环（Otto循环）活塞式内燃机的理想循环混合加热理想循环压缩比：ε=v1/

7、v2定容增压比：λ=P3/p2定压预胀比：ρ＝v4/v3混合加热理想循环反映气缸容积反映供油规律ε=v1/v2λ=P3/p2ρ＝v4/v3混合加热理想循环推推看？ε=v1/v2λ=P3/p2ρ＝v4/v3结论：ε,混合加热理想循环定压加热理想循环结论：ε,ε=v1/v2ρ＝v4/v3定容加热理想循环结论：εε=v1/v2循环最高温度不变，εε不变，不变q1wnet定容加热理想循环和相同Ts平均温度法3m4m123v4v3p4p活塞

8、式内燃机各种理想循环热力比较活塞式内燃机各种理想循环热力比较和相同Ts相等12v342m2p活塞式内燃机各种理想循环热力比较活塞式内燃机各种理想循环热力比较和相同3p4mTs2p3m12v4v3v4p2m？？和相同，图示大小活塞式内燃机各种理想循环热力比较10-3燃气轮机装置循环一、燃气轮机装置简介用途：航空发动机尖峰电站移动电站大型轮船一、燃气轮机装置简介一、燃气轮机装置简介一、燃气轮机装置简介1234压气机燃气轮机燃烧室1）工质：数量不变，定比热理想气体2）闭口循环3）可逆过程理想化：二、