华北电力大学（北京）：《工程热力学》课程教学资源（PPT课件讲稿）第十章 气体的动力循环 Gas power cycles

第十章气体的动力循环 Gas power cycles

第十章 气体的动力循环 -- Gas power cycles

动力循环研究目的和分类 动力循环:工质连续不断地将从高温热源取 得的热量的一部分转换成对外的净功 研究目的:合理安排循环,提高热效率 气体动力循环:内燃机 按工质 空气为主的燃气 按理想气体处理 蒸汽动力循环:外燃机 水蒸气等实际气体

动力循环研究目的和分类 动力循环：工质连续不断地将从高温热源取 得的热量的一部分转换成对外的净功 按工质 气体动力循环：内燃机 蒸汽动力循环：外燃机 空气为主的燃气 按理想气体处理 水蒸气等 实际气体 研究目的：合理安排循环，提高热效率

§10-1分析动力循环的一般方法 分析动力循环的目的 在热力学基本定律的基础上分析循环能量转化的 经济性,寻求提高经济性的方向及途径。 二分析动力循环的一般步骤 抽象、简化 1)实际循环(复杂不可逆) 可逆理论循环 分析可逆循环 影响经济性的主要因素和可能改进途径 指导改善 实际循环 2)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、原因及改进办法

§10–1 分析动力循环的一般方法 一.分析动力循环的目的 在热力学基本定律的基础上分析循环能量转化的 经济性，寻求提高经济性的方向及途径。 二.分析动力循环的一般步骤 1）实际循环（复杂不可逆） 抽象、简化 可逆理论循环 分析可逆循环 影响经济性的主要因素和可能改进途径 实际循环 指导改善 2）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、原因及改进办法

三分析动力循环的方法 1)第一定律分析法以第一定律为基础,以能 量的数量守恒为立足点。 2)第二定律分析法综合第一定律和第二定律 从能量的数量和质量分析。 熵分析法一熵产一作功能力损失 火用分析法一火用损一火用效率

三.分析动力循环的方法 1）第一定律分析法 以第一定律为基础，以能 量的数量守恒为立足点。 2）第二定律分析法 综合第一定律和第二定律 从能量的数量和质量分析。 熵分析法 火用分析法 熵产 作功能力损失 火用损 火用效率

3)内部热效率 Internal thermal efficiency)mh 不可逆过程中实际作功量和循环加热量之比。 n=net, act net. act net =7717 net 其中 2We相对内部效率 internal engine efficien 反映内部摩擦引起的损失 m7=7 0 IC m="与实际循环相当的内可逆循环的热效率 wnet act_net, a.Wy=、Nm24,N世h =7171 net net et 刀相对热效率( relative thermal efficiency), 反映该内部可逆循环因与高、低温热源 存在温差(外部不可逆)而造成的损失 nc 与实际循环相当的卡诺循环热效率

3) 内部热效率(internal thermal efficiency )i ——不可逆过程中实际作功量和循环加热量之比。 net, net 1 1 act T i T t c o T w w q q        = = = = 其中 1 0 1 T T c = − c t o    = 与实际循环相当的卡诺循环热效率 net 1 t w q  = 与实际循环相当的内可逆循环的热效率 相对热效率(relative thermal efficiency)， 反映该内部可逆循环因与高、低温热源 存在温差（外部不可逆）而造成的损失 net, net act T w w  = 相对内部效率(internal engine efficiency) 反映内部摩擦引起的损失 1 , q w w w net net net act =T t net, net 1 1 act T i T t c o T w w q q        = = = = 1 , q w w w net net net act 1 , q w w w w w c c net net net act = T o c = t =o c c net o w w  = T0

气体动力循环分类 按结构活塞式汽车,摩托,小型轮船 叶轮式航空,大型轮船,移动电站 汽油机小型汽车,摩托 按燃粗柴油机中、大型汽车,火车,轮船 移动电站 煤油机航空 按点燃方式:点燃式,压燃式 按冲程数:二冲程,四冲程

气体动力循环分类 按结构 活塞式 叶轮式 小型汽车，摩托 中、大型汽车，火车，轮船 移动电站 汽油机 点燃式，压燃式 汽车，摩托，小型轮船 按燃料 航空，大型轮船，移动电站 柴油机 煤油机 航空 按点燃方式： 按冲程数： 二冲程，四冲程

活塞式内燃机 (internal combustion engine)简介 分类 按燃料:煤气机 gas engine)、汽油机( gasoline engine; petrol engine)、柴油机( diesel engine) 按点火方式:点燃式( (spark ignition engine)、压燃式 (compression ignition engine) 按冲程:二冲程two- stroke)、四冲程 (four-stroke)

一.活塞式内燃机(internal combustion engine)简介 分类： 按燃料：煤气机(gas engine)、汽油机(gasoline engine; petrol engine)、柴油机(diesel engine) 按点火方式：点燃式(spark ignition engine)、压燃式 (compression ignition engine) 按冲程：二冲程(two-stroke )、四冲程(four-stroke )

活塞式内燃机循环特点:开式循环( open cycle); 燃烧、传热、排气、膨胀、压缩均为不可逆;各环 节中工质质量、成分稍有变化。 Spark plug End of fucl inje combustion a valve Clearan Top volume dcad center Bore Exhaust Cvlinder Ignition valve Stroke wall opens Intake Botton valve opens dead center reciprocating monon aust atm Intake Crank mechanism TDC BDC U motion

活塞式内燃机循环特点：开式循环(open cycle)； 燃烧、传热、排气、膨胀、压缩均为不可逆；各环 节中工质质量、成分稍有变化

平均有效压力 Wet= MEP( mean effective pressure max min net MEP MB、W min nax TDC BDC

h net V W MEP = 二、平均有效压力-- mean effective pressure

§10-3活塞式内燃机循环的简化 四冲程柴油机工作原理 空气、油 废气 吸气压缩, 喷油燃烧膨胀 排气 作功

四冲程柴油机工作原理 空气、油 废气 吸气 压缩， 喷油燃烧 膨胀 作功 排气 §10–3 活塞式内燃机循环的简化