奧拓循環(huán)的實際過程

1、例題例題7-5 內(nèi)燃機的循環(huán)之一內(nèi)燃機的循環(huán)之一- -奧托循環(huán)奧托循環(huán). .內(nèi)燃機利用液內(nèi)燃機利用液體或氣體燃料體或氣體燃料, ,直接在氣缸中燃燒直接在氣缸中燃燒, ,產(chǎn)生巨大的壓強而產(chǎn)生巨大的壓強而作功作功. .內(nèi)燃機的種類很多內(nèi)燃機的種類很多, ,我們只舉活塞經(jīng)過四個過程我們只舉活塞經(jīng)過四個過程完成一個循環(huán)完成一個循環(huán)( (如圖如圖) )的四動程汽油內(nèi)燃機的四動程汽油內(nèi)燃機( (奧托循環(huán)奧托循環(huán)) )為例為例. .說明整個循環(huán)中各個分過程的特征說明整個循環(huán)中各個分過程的特征, ,并計算這一并計算這一循環(huán)的效率循環(huán)的效率. .(1)(1)吸入燃料過程吸入燃料過程 氣缸氣缸開始吸入汽油蒸汽及助

2、燃開始吸入汽油蒸汽及助燃空氣，此時壓強約等于空氣，此時壓強約等于1.01.0 10105 5Pa ，這是個等壓，這是個等壓過程（圖中過程過程（圖中過程ab）。）。pVV2V1Oabedcp0解：解：奧托循環(huán)的四個分奧托循環(huán)的四個分過程如下：過程如下：卡諾循環(huán)卡諾循環(huán)(2)(2)壓縮過程壓縮過程 活塞自右向左移動，將已吸入氣活塞自右向左移動，將已吸入氣缸內(nèi)的混合氣體加以壓縮，使之體積減小，溫度升缸內(nèi)的混合氣體加以壓縮，使之體積減小，溫度升高，壓強增大。由于壓縮較快，氣缸散熱較慢，可高，壓強增大。由于壓縮較快，氣缸散熱較慢，可看作一絕熱過程（圖中過程看作一絕熱過程（圖中過程bc）(3)(3)爆炸、

3、作功過程爆炸、作功過程 在上述高溫壓縮氣體中，在上述高溫壓縮氣體中，用電火花或其他方式引起燃燒爆炸，氣體壓強隨之用電火花或其他方式引起燃燒爆炸，氣體壓強隨之驟增，由于爆炸時間短促，活塞在這一瞬間移動的驟增，由于爆炸時間短促，活塞在這一瞬間移動的距離極小，這近似是個等體過程（圖中過程距離極小，這近似是個等體過程（圖中過程cd）。）。這一巨大的壓強把活塞向右推動而作功，同時壓強這一巨大的壓強把活塞向右推動而作功，同時壓強也隨著氣體的膨脹而降低，爆炸后的作功過程可看也隨著氣體的膨脹而降低，爆炸后的作功過程可看成一絕熱過程（圖中過程成一絕熱過程（圖中過程de）。）。卡諾循環(huán)卡諾循環(huán)(4)(4)排氣過程

4、排氣過程 開放排氣口，使氣體壓強突然降為大開放排氣口，使氣體壓強突然降為大氣壓，這過程近似于一個等體過程（圖中過程氣壓，這過程近似于一個等體過程（圖中過程eb），），然后再由飛輪的慣性帶動活塞，使之從右向左移動，然后再由飛輪的慣性帶動活塞，使之從右向左移動，排出廢氣，這是個等壓過程（圖中過程排出廢氣，這是個等壓過程（圖中過程ba）。）。 嚴格地說，上述內(nèi)燃機進行的過程不能看作是嚴格地說，上述內(nèi)燃機進行的過程不能看作是個循環(huán)過程。因為過程進行中，最初的工作物為燃個循環(huán)過程。因為過程進行中，最初的工作物為燃料及空氣。后經(jīng)燃燒，工作物變?yōu)槎趸?，水汽料及空氣。后?jīng)燃燒，工作物變?yōu)槎趸?，水汽等廢

5、氣，從氣缸向外排出不再回復到初始狀態(tài)。但等廢氣，從氣缸向外排出不再回復到初始狀態(tài)。但因內(nèi)燃機作功主要是在因內(nèi)燃機作功主要是在p-V圖上圖上bcdeb這一封閉曲線這一封閉曲線所代表的過程中，為了分析與計算的方便，我們可所代表的過程中，為了分析與計算的方便，我們可換用空氣作為工作物，經(jīng)歷換用空氣作為工作物，經(jīng)歷bcedb這個循環(huán)，而把它這個循環(huán)，而把它叫做空氣奧托循環(huán)。叫做空氣奧托循環(huán)。卡諾循環(huán)卡諾循環(huán) 氣體主要在循環(huán)的等體過程氣體主要在循環(huán)的等體過程cd中吸熱（相當于中吸熱（相當于在爆炸中產(chǎn)生的熱），而在等體過程在爆炸中產(chǎn)生的熱），而在等體過程eb中放熱（相中放熱（相當于隨廢氣而排出的熱），設氣

6、體的質(zhì)量為當于隨廢氣而排出的熱），設氣體的質(zhì)量為M，摩，摩爾質(zhì)量為爾質(zhì)量為Mmol，摩爾定體熱容為，摩爾定體熱容為Cv，則在等體過程，則在等體過程cd中，氣體吸取的熱量中，氣體吸取的熱量Q1為：為：cdvmolTTCMMQ1 而在等體過程而在等體過程ebeb中放出的熱量應為中放出的熱量應為 bevmolTTCMMQ 2卡諾循環(huán)卡諾循環(huán) bevmolTTCMMQ 2deTVTV110 cbTVTV110 把氣體看作理想氣體，從絕熱過程把氣體看作理想氣體，從絕熱過程dede及及bcbc可得如可得如下關系下關系所以這個循環(huán)的效率應為所以這個循環(huán)的效率應為兩式相減得兩式相減得 cdbeTTVTTV 1

7、10 亦即亦即10VVTTTTcdbe卡諾循環(huán)卡諾循環(huán)1111110 rVV%557114 .0 實際上汽油機的效率只有實際上汽油機的效率只有2525左右。左右。 式中式中r= V/V0 叫做壓縮比。計算表明，壓縮比叫做壓縮比。計算表明，壓縮比愈大，效率愈高。汽油內(nèi)燃機的壓縮比不能大于愈大，效率愈高。汽油內(nèi)燃機的壓縮比不能大于7 7，否則汽油蒸汽與空氣的混合氣體在尚未壓縮至否則汽油蒸汽與空氣的混合氣體在尚未壓縮至c點時點時溫度已高到足以引起混合氣體燃燒了。設溫度已高到足以引起混合氣體燃燒了。設r=7, =7, =1.4=1.4，則，則 卡諾循環(huán)卡諾循環(huán)1111110 rVV%557114 .0 實際上汽油機的效率只有實際上汽油機的效率只有2525左右。左右。 式中式中r=V/V0 叫做壓縮比。計算表明，壓縮比叫做壓縮比。計算表明，壓縮比愈大，效率愈高。汽油內(nèi)燃機的壓縮比不能大于愈大，效率愈高。汽油內(nèi)燃機的壓縮比不能大