工程热力学与传热学9)_气体动力循环.ppt

第九章 气体动力循环 动力循环研究目的和分类 热机的分类 燃气蒸汽联合循环 汽油机转速高，质量小，噪音小，起动容易，制造成本低；柴油机压缩比大，热效率高，经济性能和排放性能都比汽油机好。 动力循环研究方法 §9-1 柴油机实际循环和理想循环 进气行程 压缩行程 作功行程 排气行程 二、四冲程柴油机的工作原理 四冲程柴油机工作过程 四冲程柴油机工作过程 四冲程柴油机动化演示 二冲程柴油机工作原理 二、四冲程柴油机的理想化条件 柴油机混合加热理想循环的P-v图和T-s图 三、柴油机理想循环及其热效率 定义几个柴油机特性参数 理想混合加热循环的热效率计算 理想混合加热循环的热效率计算 理想混合加热循环的计算 各因素对混合加热循环热效率的影响 各因素对混合加热循环的影响 T－s图分析吸热量的分配对热效率的影响 和 相同， 现代柴油机与汽油机动力循环图示 定容加热循环（奥托OTTO循环) 定容加热循环的计算 定容加热循环的计算 定容加热循环的计算 定压加热循环（狄塞尔Diesel循环) 定压加热循环的计算 定压加热循环的计算 活塞式内燃机三种理想循环比较 和 相同， 和 相同 和 相同 总结： 压缩比、加热量相同时，定容加热循环的热效率最高； 否则，其它比较条件下，定压加热循环热效率最高。 第三节 提高功率的途径 气体动力循环问题讨论 1、当 、 不变：即单位质量加热量不变，热量分配不变，压缩比对热效率的影响 受气缸材料限制 一般柴油机 T s 2 3 5 2’ 3’ 5’ 4’ 4 1 2、当 不变 即压缩比不变，单位质量加热量不变，热量分配比例改变 T s 2 3 5 4 4’ 3’ 1 5’ b a b’ 如图：增加定容加热量（定容升压比增加），减少定压加热量（定压预胀比降低），总加热量不变，而放热量减少，则热效率增加。 压缩比不变，单位质量加热量不变，热量分配比例改变 混合加热循环的热效率随压缩比ε、定容升压比λ的增大而增大，随定压预胀比ρ的减小而增大。因此，在组织燃烧过程时，应尽可能增加定容燃烧部分的比例，减少定压部分的比例。 总结 平均温度法 T s 1 2 3v 4v 3m 4m 3p 4p 在压缩比和加热量相同的情况下，定容加热循环经济性最高，但定压加热循环安全性最高。 循环最高温度和最高压力：定容混合定压 三种循环的比较 1 2 3 4 5 p v 1 2 3 4 p v 柴油机，压燃式 汽油机，点燃式 第二节 定容加热理想循环和定压加热理想循环 3 2 3 2 4 4 1 1 p v T s s s v v 德国工程师奥托（A.Otto）于1876年最先设计了使用气体燃料的火花点火式四冲程内燃机，使用的工作物质主要是汽油及天然气等。对这类内燃机循环过程进行简化即奥托循环 奥托(1832—1891) 1 2 3 4 T s 吸热量 放热量(取绝对值） 热效率 1 2 3 4 T s 热效率 汽油易爆燃 一般汽油机 一般柴油机效率高于汽油机的效率 但汽油机小巧 1860年，法国的E.勒努瓦制出第一台实用的煤气机。1876年，德国的N.A.奥托制成单缸往复活塞式四冲程煤气机 (奥托内燃机)。1881年，英国的 D.克拉克制成二冲程煤气机。 煤气机大多用于发电站和动力站作为固定动力，也可用作船舶、车辆等的动力。 煤气机所用燃料主要有甲烷 (如天然气、沼气) 、一氧化碳 (如发生炉煤气)、氢气 (如氢气、高炉煤气)和其他烷类 (如液化石油气)等 。 燃用以甲烷为主要成分的燃料，热值高且抗爆震性好。 煤气机的简介 1 2 3 4 5 p v 1 2 3 4 p v 现代柴油机，压燃式 早期低速柴油机，压燃式 二、定压加热循环 3 2 3 2 4 4 1 1 p v T s s p v 1 2 3 4 T s 吸热量 放热量(取绝对值） 热效率 热效率 当 不变 当 不变 比较的条件： 压缩比 吸热量 反映气缸结构尺寸、工艺材料 反映一定程度的作功量 最高压力 反映材料耐压、壁厚、成本 最高温度 反映材料耐温 比较的对象： 混合加热，定容加热，定压加热 平均温度法 T s 1 2 3v 4v 3m 4m 3p 4p 在压缩比和加热量相同的情况下，定容加热循环经济性最高，但定压加热循环安全性最高。 循环最高温度和最高压力：定容混合定压 三种循环的比较 T s 相等 1 2v 4 5 2m 2p 3 在安全性条件相同的前提下，定压加热循环由于允许较高的压缩比而获得最好的经济性。 3p 4m T s 2p 3m 1 2v 4v 3v 4p 2m ？ 和