1、熱能動力裝置： 能夠將燃料燃燒釋放出來的熱量的一部分，連續不斷的轉換成機械能的整套熱工設備，稱為熱能動力裝置，簡稱動力裝置。內燃機：如果直接將燃料的燃燒產物作為工質,這種動力裝置稱為內燃動力裝置(或稱為內燃機)。如往復式內燃機,燃氣輪機和火箭發動機等。外燃機：如果只是利用燃燒產物來加熱循環的工質(如蒸汽動力裝置中利用燃氣加熱水),則這種動力裝置稱為外燃動力裝置(或稱外燃機)。第十章 氣體動力循環1 第一節 分析動力循環的一般方法 第二節 往復式內燃機的動力循環 第三節 內燃機三種理想循環的比較及循環的平均壓力 第四節 其他氣體動力循環簡介2第一節 分析動力循環的一般方法分析動力循環的一般步驟是

2、：（1）把實際工作過程簡化成可逆理想循環。（2）確定理想循環中各典型點（各過程線交點）的狀態參數，可將它們表示為工質的初態參數和循環特性參數的函數。（3）進行循環性能分析，確定表征循環整體性能的各種指標。3第二節 往復式內燃機的動力循環 往復式內燃機的進氣、壓縮、燃燒和膨脹、排氣四個工作過程是由活塞在四個行程內完成的，稱為“四沖程內燃機”，在兩個行程內完成的，稱為“二沖程內燃機”。一、機械噴射式柴油機工作過程的理想化PVPb0-1：吸氣過程。由于閥門的阻力，吸入氣缸內空氣的壓力略低于大氣壓力。0121-2：壓縮過程3452345：燃燒和膨脹過程燃燒可分為定容過程和定壓過程6560：排氣過程4P

3、VPb0123456簡化原則為:（1）不計吸氣和排氣過程，將內燃機的工作過程看作是氣缸內工質進行狀態變化的封閉循環。（2）把燃燒過程看作是外界對工質的加熱過程，并認為23是定容加熱過程，34是定壓加熱過程。（3）略去壓縮過程和膨脹過程中工質與氣缸壁之間的熱量交換,近似地認為是絕熱過程。（4）用定容放熱過程來代替廢氣排入大氣中的實際放熱過程。5機械噴射式柴油機理想循環的P-v圖和T-s圖該循環由于兼有定容和定壓加熱過程，所以稱為“混合加熱循環”，也稱“薩巴太循環”。1-2：絕熱壓縮； 2-3：定容吸熱； 3-4：定壓吸熱； 4-5：絕熱膨脹； 5-1：定容放熱q6二、內燃機的特性參數及混合加熱理

4、想循環各典型點的狀態參數（1）壓縮比：壓縮前的比體積與壓縮后的比體積之比，它是表征內燃機工作體積大小的結構參數。（2）定容升壓比: 定容加熱后的壓力與加熱前的壓力之比，它是表示內燃機定容燃燒情況的特性參數。（3）定壓預脹比: 定壓加熱后的比體積與加熱前的比體積之比，它是表示內燃機定壓燃燒情況的特性參數。71-2為定熵過程： 混合加熱理想循環中各典型點上的狀態參數，可以表示為初態參數及循環特性參數的函數：82-3為定容加熱過程：3 - 4為定壓加熱過程：94-5為定熵過程，5-1及2-3為定容過程，因此有：10三、混合加熱循環的能量分析和性能分析熱效率定容過程23工質吸入熱量：定壓過程34工質吸

5、入熱量：工質在混合循環中總吸熱量：q11定容放熱過程5中，工質放出的熱量為混合加熱循環的熱效率為：12循環凈功和凈熱分別為 在循環特性參數（、及）一定的條件下，提高初態參數，對熱效率雖然并無影響，但可以提高凈功。因此可以采用“增壓”等措施來提高柴油機的凈功。13 (1) 在一定的、條件下，壓縮比愈大,熱效率愈高。 （2）在一定的值條件下,提高定容升壓比和降低定壓預脹比,混合加熱循環的熱效率增高。 混合加熱循環的熱效率隨壓縮比、定容升壓比的增大而增大，隨定壓預脹比的減小而增大。因此，在組織燃燒過程時，應盡可能增加定容燃燒部分的比例，減少定壓部分的比例。14四、定容加熱理想循環和定壓加熱理想循環1

6、、定容加熱理想循環(汽油機的理想循環) 混合加熱循環在=1時： t， =610152. 定壓加熱理想循環(早期柴油機的理想循環)混合加熱循環在 =1時： 熱效率隨著壓縮比的增大,預脹比的減小和采用高值的氣體而增大。16一、平均溫度的概念第三節 內燃機三種理想循環的比較及循環的平均壓力前提條件：1.循環初始狀態點1相同2.對每kg工質而言,加入的熱量相同Tsabcd加熱過程 a-b-c ：scsa加熱過程的平均進熱溫度：放熱過程的平均放熱溫度：17Tsabcdscsa1234提高平均進熱溫度或降低平均放熱溫度的措施,均能提高循環的熱效率。18二、 壓縮比相同的比較Tsq1相同，初態1相同4123

7、54545abbb19三、 循環的最高壓力相同時的比較Tsq1相同，初態1相同abbb24554123Pmax24520單位氣缸體積在每一循環中所作的功稱為“內燃機理想循環的平均壓力”。四、 內燃機循環平均壓力如吸入氣缸中氣體的比體積為v1，則氣缸工作體積中的氣體質量為：理想氣體狀態方程：熱效率定義：21第四節 其它氣體動力循環簡介一、 勃雷頓循環 由于燃氣輪機的部件是在高溫下連續地工作,因此,進入第一排葉片的燃氣溫度要受到葉片材料耐熱強度的限制, 這使得燃氣輪機熱效率也遠低于往復式內燃機。22根據燃氣輪機裝置循環工作的特性，經理想化之后，可以近似的合理的看作由下列四個基本熱力過程所組成的理想

8、循環，燃氣輪機裝置的理想循環稱為定壓加熱燃氣輪機循環,也稱勃雷頓循環。12定熵壓縮過程（在壓氣機中完成）；23定壓加熱過程（在燃燒室或加熱器中完成）；34定熵膨脹過程（在氣輪機中完成）；41定壓冷卻過程（在大氣中或冷卻器中完成）。23二、理想回熱循環1.斯特林循環24斯特林按正循環工作時可以作為熱機循環，對外作出功量；按逆向循環工作時，可以作為熱泵循環。循環由四個過程組成：（1) 定溫壓縮過程。如圖10-13（a）所示 。（2）定容吸熱過程。如圖10-13（b）所示 。（3）定溫膨脹過程。如圖10-13（c）所示。（4）定容放熱過程。如圖10-13（d）所示。25 在斯特林循環中，在定容吸熱過

9、程2-3中工質從回熱器中吸收的熱量正好等于定容放熱過程4-1放給回熱器的熱量。經過一個循環回熱器恢復到初始狀態。 可以證明：在相同的溫度范圍內，理想的定容回熱循環（斯特林循環）和卡諾循環，具有相同的熱效率。 斯特林循環的突出優點是熱效率高、污染少，對加熱方式的適應性強。隨著科技的發展以及環境保護日益為人們所重視，斯特林循環的應用前景越來越好。262. 艾利克松循環 它是一種開式的循環，用定壓回熱代替了斯特林循環中的定容回熱。 艾利克松定壓回熱理想循環abcda（如圖所示），由下列四個過程所組成：27ab為定壓吸熱過程（從回熱器中吸熱）；bc為定溫膨脹過程，并從高溫熱源吸熱；cd為定壓放熱過程（

10、向回熱器中放熱）；da為定溫壓縮過程，并向低溫熱源放熱。同樣可以證明：在相同的溫度范圍內，理想的定壓回熱循環（艾利克松循環）和卡諾循環，具有相同的熱效率。理想回熱循環（斯特林循環和艾利克松循環）通常稱為概括性卡諾循環。實踐證明，采用回熱措施可以提高循環熱效率，也是余熱回收的一種重要節能途徑。28%IBYTCmoV$Z#a!lG-KWNxpElSbOG1grQvPV#9W6dlKuY6s)-Mg#UdlltXSu0QVsS5DsW1eFoP$6AoV7w36Vq+%mrqvWOlXxw)gvWCX$*bT-+0g#9gpQD0nPqzl-TYuP%gFtzKKkrO4g2hL5l7lL08UW+

11、8+r8)QedxY73yc*EY*)9LTMFLahb6hX38gGt$iNtHAbi4o$B1dVLFnPCEIy(W!&QnCGN1WiE*GPCh3aSq8R3WX%XrrI#*IO+f9xvf26GRRWa*2Lfxfist7jOd)-C#bJy%9pTHs9ZnqTnX5ZClbk&hyXyL!35S!iM&Vs!p27TiTzV0rOTrou4o6C!n5o8fcU#eFOYE3BdgE7K)#9FBqLIulwr4#F-!ub0d%qN9fRAkHrS&7ydTCiSWkQg0hkyHuRavYFXXOJfgzOFYMlCOyJ-e8wvclbDkpG67L3onU+dBe23

12、80C0YLMrqCO#pxu1T4N3p*0N1jfZaqR4Z!CH23J#&%YFmcVV)sA4c7)*XsY4f#NLSjmI-lwbXrSRoQnQQsZntiwOtrJAB4vlF6A%pBXF-MFw(C)SD&CCTHMkanpJ5Lry9dpJOZ&CfQCFzvjZvAF2CV!*Pl($N2Xc#1NIU4isu4P8ZmlclLIPB(EGNx+G(WRHyPKyvoB4AZfcdtXL)b(qMkQ89(nSmlD8XBW34RTqeaj*rD8&TldqDqk4GIgbF#CHNCkdUSW!WwN+iLJGfA1FH7vo8od7Z#TAzG!L+*wD$rR3

13、h0+yWh$GqDV*z#xiiD3tO(TAqUzR&gB$jbfb66wS4SJO+qDcTcRKp9DDN0nkZ9PG7A6%eOp-mxPX6JMuJQF9hzdZ7v7Qb$mcNgVoumQ8g%*t9EeM(93efs63e%+ga00$A(9%+XP4*zbF-koiIabGmi0SESuIhNNnq$)R6fuNF)kwB$-*2f1rl4g*bIvTv2A3+xi*Kp)#irok#$AH!RJMuR$nNR07J$0Tyqsor8zx6AXHntebfVA)t6a%ZjZAMBavtuPpZobodUIO(&(BS%G4o2zkXqi0A*$7SV7gaAx3Z$wU

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