工程熱力學(xué)第9章ppt課件

1 第九章氣體動(dòng)力循環(huán)Gaspowercycles 9 1分析動(dòng)力循環(huán)的一般方法 9 2活塞式內(nèi)燃機(jī)實(shí)際循環(huán)的簡化 9 3活塞式內(nèi)燃機(jī)的理想循環(huán) 9 4活塞式內(nèi)燃機(jī)個(gè)正理想循環(huán)的熱力學(xué)比較 9 5燃?xì)廨啓C(jī)裝置循環(huán) 9 6燃?xì)廨啓C(jī)裝置定壓加熱實(shí)際循環(huán) 9 7提高燃?xì)廨啓C(jī)裝置熱效率的熱力學(xué)措施 9 8噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)簡介 2 9 1分析動(dòng)力循環(huán)的一般方法 一 分析動(dòng)力循環(huán)的目的 在熱力學(xué)基本定律的基礎(chǔ)上分析循環(huán)能量轉(zhuǎn)化的經(jīng)濟(jì)性 尋求提高經(jīng)濟(jì)性的方向及途徑 二 分析動(dòng)力循環(huán)的一般步驟 1 實(shí)際循環(huán) 復(fù)雜不可逆 抽象 簡化 可逆理論循環(huán) 分析可逆循環(huán) 影響經(jīng)濟(jì)性的主要因素和可能改進(jìn)途徑 實(shí)際循環(huán) 指導(dǎo)改善 2 分析實(shí)際循環(huán)與理論循環(huán)的偏離程度 找出實(shí)際損失的部位 大小 原因及改進(jìn)辦法 3 三 分析動(dòng)力循環(huán)的方法 1 第一定律分析法 以第一定律為基礎(chǔ) 以能量的數(shù)量守恒為立足點(diǎn) 2 第二定律分析法 綜合第一定律和第二定律從能量的數(shù)量和質(zhì)量分析 熵分析法 分析法 熵產(chǎn) 作功能力損失 火用 損 火用 效率 4 四 內(nèi)部熱效率 i internalthermalefficiency 不可逆過程中實(shí)際作功量和循環(huán)加熱量之比 其中 與實(shí)際循環(huán)相當(dāng)?shù)膬?nèi)可逆循環(huán)的熱效率 相對內(nèi)部效率 internalengineefficiency 反映內(nèi)部摩擦引起的損失 五 空氣標(biāo)準(zhǔn)假設(shè) theair standardhypothesis 氣體動(dòng)力循環(huán)中工作流體 理想氣體 空氣 定比熱 燃燒和排氣過程 吸熱和放熱過程 燃料燃燒造成各部分氣體成分及質(zhì)量改變忽略不計(jì) 5 9 2活塞式內(nèi)燃機(jī)實(shí)際循環(huán)的簡化 一 活塞式內(nèi)燃機(jī) internalcombustionengine 簡介 1 分類 按燃料 煤氣機(jī) gasengine 汽油機(jī) gasolineengine petrolengine 柴油機(jī) dieselengine 按沖程 二沖程 two stroke 四沖程 four stroke 按點(diǎn)火方式 點(diǎn)燃式 sparkignitionengine 壓燃式 compressionignitionengine 6 開式循環(huán) opencycle 燃燒 傳熱 排氣 膨脹 壓縮均為不可逆 各環(huán)節(jié)中工質(zhì)質(zhì)量 成分稍有變化 活塞式內(nèi)燃機(jī)循環(huán)特點(diǎn) 7 二 活塞式內(nèi)燃機(jī)循環(huán)的簡化 8 三 平均有效壓力 meaneffectivepressure 9 0 1吸氣1 2壓縮2 3噴油 燃燒3 4燃燒4 5膨脹作功5 0排氣 簡化 引用空氣標(biāo)準(zhǔn)假設(shè) 燃燒 2 3等容吸熱 3 4定壓吸熱 排氣 5 1等容放熱 壓縮 膨脹 1 2及4 5等熵過程 吸 排氣線 重合 忽略 燃油質(zhì)量 忽略 燃?xì)獬煞指淖?忽略 9 3活塞式內(nèi)燃機(jī)的理想循環(huán) 一 混合加熱理想循環(huán) dualcombustioncycle 10 1 p v圖及T s圖 1 2等熵壓縮 2 3等容吸熱 3 4定壓吸熱 4 5等熵膨脹 5 1定容放熱 特性參數(shù) 壓縮比 compressionratio 定容增壓比 pressureratio 定壓預(yù)脹比 cutoffratio 11 2 循環(huán)熱效率 或 12 利用 表示 13 兩式相除 考慮到 把T2 T3 T4和T5代入 求 14 討論 歸納 a 吸熱前壓縮氣體 提高平均吸熱溫度是提高熱效率的重要措施 是卡諾循環(huán) 第二定律對實(shí)際循環(huán)的指導(dǎo) b 利用T s圖分析循環(huán)較方便 c 同時(shí)考慮q1和q2或T1m和T2m平均 15 二 定壓加熱理想循環(huán) Dieselcycle 16 討論 c 重負(fù)荷 q1 時(shí)內(nèi)部熱效率下降 除 外還有因溫度上升而使 造成熱效率下降 17 三 定容加熱理想循環(huán) Ottocycle 18 19 討論 c 重負(fù)荷 q1 時(shí)內(nèi)部熱效率下降 因溫度上升使 造成熱效率下降 20 9 4活塞式內(nèi)燃機(jī)各種理想循環(huán)的熱力學(xué)比較 一 壓縮比相同 吸熱量相同時(shí)的比較 或 21 二 循環(huán)pmax Tmax相同時(shí)的比較 或 例A470299 例A447277 22 9 5燃?xì)廨啓C(jī)裝置循環(huán) 一 燃?xì)廨啓C(jī) gasturbine 裝置簡介 小型燃?xì)廨啓C(jī) 23 軸流式燃?xì)廨啓C(jī) 24 25 26 27 構(gòu)成壓氣機(jī) compressor 燃燒室 combustionchamber 燃?xì)廨啓C(jī) gasturbine 特點(diǎn)1 開式循環(huán) opencycle 工質(zhì)流動(dòng) 2 運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn) 連續(xù)輸出功 3 啟動(dòng)快 達(dá)滿負(fù)荷快 4 壓氣機(jī)消耗了燃?xì)廨啓C(jī)產(chǎn)生功率的絕大部分 但重量功率比 specificweightofengine 仍較大 用途飛機(jī) 艦船的動(dòng)力載荷機(jī)組 電站峰荷機(jī)組 peak loadset 等 28 二 定壓加熱理想循環(huán) constant pressurecombustioncycle Braytoncycle 1 2等熵壓縮 壓氣機(jī)內(nèi) 2 3定壓吸熱 燃燒室內(nèi) 3 4等熵膨脹 燃?xì)廨啓C(jī)內(nèi) 4 1定壓放熱 排氣 假想換熱器 循環(huán)增壓比 pressureratio 循環(huán)增溫比 temperatureratio 29 三 定壓加熱理想循環(huán)分析 1 熱效率 t 注意 式中T1 T2并非指高溫?zé)嵩?低溫?zé)嵩?30 2 分析 31 32 可見 1 對于每一 均有 其w wnet max 2 上升 即T3上升 使取得wnet max的 上升 t上升 所以提高T3能帶動(dòng)wnet max及 t同時(shí)升高 33 9 6燃?xì)廨啓C(jī)裝置定壓加熱實(shí)際循環(huán) 1 2不可逆絕熱壓縮 2 3定壓吸熱 3 4不可逆絕熱膨脹 4 1定壓放熱 一 定壓加熱的實(shí)際循環(huán) 34 二 壓氣機(jī)絕熱效率 adiabaticcompressorefficiency 和燃?xì)廨啓C(jī)相對內(nèi)效率 adiabaticturbineefficiency 35 三 燃?xì)廨啓C(jī)裝置的內(nèi)部熱效率 internalthermalefficiency i 整理 36 討論 增大 是提高燃?xì)廨啓C(jī)裝置性能 wnet i 的方向 37 9 7提高燃?xì)廨啓C(jī)裝置熱效率的熱力學(xué)措施 一 回?zé)?regeneration 討論 2 極限回?zé)?38 3 回?zé)岫?regeneratoreffectiveness 注意 達(dá)一定值 回?zé)岵荒苓M(jìn)行 4 實(shí)際循環(huán)的回?zé)?39 分級壓縮 中間冷卻 multistagecompression interveningcooling 二 分級壓縮 中間冷卻 回?zé)峄A(chǔ)上 壓氣機(jī)耗功很大 分級壓縮可降低壓氣機(jī)耗功 循環(huán)12341 循環(huán)1567341 循環(huán)12341 循環(huán)67256 循環(huán)67256 采用分級壓縮 中間冷卻后 t 40 回?zé)峄A(chǔ)上分級壓縮中間冷卻 41 三 回?zé)峄A(chǔ)上分級膨脹 中間加熱 循環(huán)12389101 循環(huán)127101 循環(huán)37983 若無回?zé)?若回?zé)嵫h(huán)12389101與循環(huán)12341比較T1m上升 T2m下降 42 五 回?zé)峄A(chǔ)上分級壓縮 中間冷卻 分級膨脹 中間加熱 43 當(dāng)分級壓縮中間冷卻 分級膨脹中間再熱 級數(shù)趨向無窮多時(shí) 定壓加熱理想循環(huán)趨于概括性卡諾循環(huán) 4