大学物理化学授课课件气体动力循环(本科专业)

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1、2021年7月18日第九章气体动力循环1第九章气体动力循环9-1活塞式内燃机的理想循环9-2燃气轮机装置循环9-3增压内燃机及其循环9-4自由活塞燃气轮机装置及其循环9-5喷气式发动机及其循环9-6活塞式热气发动机及其循环2021年7月18日第九章气体动力循环29-1活塞式内燃机的理想循环实际循环：0-1进气过程1-2压缩过程2-3-4燃烧过程4-5膨胀(作功)过程5-1自由排气过程＋强制排气过程一、混合加热循环（萨巴特循环）2021年7月18日第九章气体动力循环3理想化：1.热力过程的理想化①进气过程

2、→0-1定压线②压缩过程→1-2定熵压缩③燃烧过程→2-3定容加热＋3-4定压加热（外热源加热）④膨胀过程→4-5定熵膨胀⑤排气过程→5-1定容放热＋1-0定压线2.工质以理想气体对待2021年7月18日第九章气体动力循环43.开口系统简化为闭口系统（进排气功近似相等，相互抵消）得到如下理论循环。混合加热循环的热效率：2021年7月18日第九章气体动力循环5利用内燃机的特性参数来表示热效率：①压缩比：②压力升高比：1-2为绝热过程2-3为定容过程3-4为定压过程③预胀比：4-5为绝热过程2021年7月1

3、8日第九章气体动力循环6混合加热循环热效率将各点温度与特性参数的关系代入热效率表达式，得到可见：。；2021年7月18日第九章气体动力循环7混合加热循环的循环净功：利用循环中各状态间的参数关系，可以得到可见：。2021年7月18日第九章气体动力循环8二、定容加热循环和定压加热循环①定容加热循环（奥图循环）特点：ρ＝1，为混合加热循环的一个特例，将ρ＝1代入混合加热循环的热效率及循环净功的表达式，即分别有可见：。；2021年7月18日第九章气体动力循环9②定压加热循环（笛塞尔循环）特点：λ＝1，为混合加热

4、循环的一个特例，将λ＝1代入混合加热循环热效率及循环净功的表达式，即分别有可见：；。2021年7月18日第九章气体动力循环10三、活塞式内燃机各种理想循环的比较①压缩比相同、放热量相同②最高压力相同、最高温度相同2021年7月18日第九章气体动力循环119-2燃气轮机装置循环一、定压加热燃气轮机循环燃气轮机装置循环（勃雷登循环）的组成：①绝热压缩过程（压气机）②定压加热过程（燃烧室、加热器）③绝热膨胀过程（燃气轮机、气轮机）④定压放热过程（大气、冷却器）2021年7月18日第九章气体动力循环12增压比—

5、—π=p2/p1最高温度——T3升温比——τ=T3/T1参数关系：循环加热量：循环放热量：循环热效率：循环特性：2021年7月18日第九章气体动力循环13整理上式，有可见，↑π，热效率↑。功量—燃气轮机轴功：压气机耗功：循环净功有极大值。当所以2021年7月18日第九章气体动力循环14二、燃气轮机的实际循环压气机耗功：燃气轮机轴功：循环热效率：因所以有2021年7月18日第九章气体动力循环15①②当、、一定时，随着增压比π的提高，循环热效率有一个极大值③可见：热效率影响因素分析由。；；2021年7月18

6、日第九章气体动力循环16(1)燃气轮机装置的回热循环循环的组成：1-2为压气机中绝热压缩；2-6为回热器中定压预热；6-3为燃烧室中定压加热；3-4为燃气轮机中绝热膨胀；4-5为回热器中定压放热；5-1为大气中定压放热。理想回热：空气从T2升温至T4，实际只能到T6。三、提高热效率的措施定义：回热度2021年7月18日第九章气体动力循环17燃气轮机回热循环热效率可表示为比热容为定值时，有代入参数间的关系式，可得2021年7月18日第九章气体动力循环18可见:①增大升温比，可提高燃气轮机回热循环的热效率；

7、②当升温比及回热度一定时，随着增压比的提高，回热循环的热效率有一个极大值。当回热度增大时，与热效率极大值相对应的增压比的数值不断降低。热效率影响因素分析由2021年7月18日第九章气体动力循环19采用多级压缩中间冷却以及再热的回热循环措施后，提高了平均加热温度及降低了平均放热温度，使得循环热效率得到较大的提高。(2)采用多级压缩中间冷却以及再热的回热循环2021年7月18日第九章气体动力循环209-3增压内燃机及其循环废气涡轮增压内燃机的理想循环相当于由一个内燃机的混合加热循环和一个燃气轮机定压加热循环

8、叠加而成。增压——将空气的压力及密度提高后，送入内燃机气缸，使气缸充入更多空气。目的——增加内燃机的功率(功率↑30％～100％，甚至更多)。增压器——用于增压的压气机。废气增压可充分利用废气能量，提高经济性，因此广泛应用。2021年7月18日第九章气体动力循环219-4自由活塞燃气轮机装置及其循环自由活塞式发动机可以看做是一种特殊形式的增压内燃机。它本身不直接输出功率，而是与压气机相结合，把全部功率用于驱动压气机生产压缩气体。它也可作为燃