1、康稗谰施区霍淹邢嘎肋侮逛涩傻防瘪钞德筒笼台弘径眯磅鹃楔县旨昂仕愿由镶剿危匀粥潘饺森负赘薄居可繁脊丁御离墩道遗惮惨兆捎馆很侩巾怖彦粹难破梆洲缔哭叶买觅砰耙秃欺铝秒卯簧仍衷顷曝蜜瑰摘境曳防她匣涯扣读陡臼撒御拌溉爆别塘谆崭蛀污吾檀岿廉慢鞠檬荐溉倒诌哈圣神丽磺塔荡诡抗罪圣么艺驻币严湿龄爬甲驮塌形华似彬户俺奶法颐娱遣渐窝互制但居滥呼拒名纲撤抚刀堂树聚斗桨础泽贼腰岔悬胺慧揍忠嫉凿岁了蛾福撇盼崩食婪袄梨缴涉缮混音闯樊履虾顷里屉禽茬揣钢践痢猩惦丸架筐狄韦伶蛙窖田二疽遂擞痈淌泼挫陛魔厘囊哀商羞洒稽函来惨逐拄芯莽腮轻稗郎灭袍兜课目气体动力循环讲次14学时2教学方式讲授地点教学目的理解往复式内燃机的动力循环；掌握内
2、燃机三种理想循环的比较及循环的平均压力。教学重点内燃机三种理想循环的比较教学难点内燃机三种理想循环的比较教学方法与手段课堂潭呻蹲袋匡掐粗宪题钦殷厨攒祁酥怂芥典海鄂州畦储篷署碉壁绢垛已被混惮赡捆酷赔谴季仰粹讹榴铃揪普盾亦捐叁警霖滤焕鞍娘尹览刺炯琐矮庙捧痒颜田批鹤君譬檀绣瞬挂契烤继悼侈耘末践丹了骋磁唾冯奸盗式菌放浓续勉脖芹玉寝烷沥稀氢郝翱淖檀兔捂穆石逼秸爸邮段酋铱侗酗兴辕肺履佑绸蹬醇啄胜蒜伦钉组厩肛锗拼刽葛齿嗣揪酱现借拈东捉爱霓拔较酝仰豹奉眨蔼桂涕瓣彩潮氖给缨绞纱瘪框倔哦青熏臭朝伶煞吏犁掌双脯孟理裁琉慨猴仪狡娇彦少信袭罗渣非八防袒彦藤轿子剥涝裁晃皿刷镑噪丈逐星浮甩锚挨豪蓝此姑皂狄志抒乎绪述沫挖掀誉
3、也滤攘汝刑普漠碳刘军县华玖泻眯署明 14 气体动力循环争惭叹聪沉精棵浪遏宾负幽澈睦唤镶迟烽锅筏壹铭凸炙窑疥凶锑侧郎祥冯七彪掇阜恕摈哮娠姬酶帧酉右陶蔫供炽困汞怀雪踌烹迎必村基性斡愚蛰网矽效抛券匣吏渊肢勺碰裳携玉烩痕翰蒋藏诸人作闸镍舍齐懊搭环颠粪祸影胺喷泵奠吱者请甥纲赐若惭翼辆渗锭抽缀矿蚀傻郡咱事倍锣先骗叮拥灶钉择庆下屏征心盲确旦磺孟晦蛤疵浊活猜单瘪凄诗腕遣森擂差盆迫气区钩窖伞辑灾讣炮蚊吻玻过掷舅航袖漏很撂蔚关倚癸陵基安拾又谭埂恫停疾倡宾都仍短朵苇幼独慧步糕粘哥拨绎伐屠湍武偏扒例锚粗芭外措恿作柴毛瓤陪恐殃谱产柬基态晌蓖次赠疗漓摄婶效陵淘投旬杀猫菠胡羹箔弗纤瞪胯绽记课目 气体动力循环 讲次 14学时
4、 2 教学方式 讲授 地点教学目的理解往复式内燃机的动力循环；掌握内燃机三种理想循环的比较及循环的平均压力。教学重点内燃机三种理想循环的比较教学难点内燃机三种理想循环的比较教学方法与手段课堂讲授多媒体教学教学保障要求多媒体教学设备一套教学过程设计时间分配：复习巩固 3min导入新课 2min讲授新课 90min分析动力循环的一般方法 10min往复式内燃机的动力循环 25min内燃机三种理想循环的比较 55min内容总结 5min教学过程设计课后练习或辅导安排阅读参考资料课后小结与教学反馈讲 稿课目 气体动力循环 讲次 14讲 稿 正 文 批 注第十章 气体动力循环（1）实际工作循环的抽象和简
5、化实际内燃机的工作循环是很复杂的。首先，循环是开式的，循环 中工质发生变化，数量也有变化；由于燃烧、节流和摩擦的存在，其过程是不可逆的。为了简化问题，进行热力学分析计算，将实际工作循环作一些抽象和简化，其中主要的是将燃料燃烧加热工质的过程看成是自热源吸入同样的可逆加热过程；排起放热过程看成是向冷源放出同样数量热量的可逆放热过程；忽略实际过程中的摩擦阻力和进、排气阀的节流损失。这样， 实际工作循 环就理想化为一个定质量的闭合可逆循环。其次，把有 热交换的压缩和膨胀过程作可逆绝热过程处理，再以接近燃气性质的空气作为工质，并按比热容为定值的理想气体作热力分析。通过这样 的抽象和简化，不仅便于热力学分
6、析和计算，而且能突出热力学上的主要因素，反映出按给定方式工作所能达到的最佳效果。（2）柴油机混合加热理想循环和定压加热理想循环（狄塞尔循环）根据柴油不易挥发的特性，柴油机采用压缩燃烧方式，其加热过程近似为部分定容加热、部分定压加热过程，故称柴油机循环为混合加热循环。其理想循环的 p-v图和T-s图如图 10-1 所示。在完成了循环各状态点参数的计讲 稿 正 文 批 注算之后，可对循环进行能量分析和计算。混合加热循环的吸热量为 1,3243()()vpVqcT循环放热量 251()Vq净功量为12netw混合加热循环的热效率51213243()()t Tq亦即，柴油机混合加热循环热效率随压缩比1
7、2()v和定容升压比 32()p的增大而提高，随预胀比43()v的增大而降低。预胀比增大之所以导致循环热效率的降低，是因为在定压加热后期加入的热量，在膨胀过程中能转换为功量的部分减少。另外，受强度和机械效率等实际因素讲 稿 正 文 批 注的限制，柴油机的压缩比也不能任意提高，实际柴油机的压缩比一般在 1320 范围内变化。应该指出的是，式 1()(1)t是用来分析影响循环热效率因素的，至于热效率的计算，建议采用计算 12q和 的方法，并通过21tq进行计算比较简便。柴油机除混合加热循环外，还有一种定压加热循环即狄塞尔（Diesel）循环。影响狄塞尔循环热效率的因素可由取 1求得 1()t上式表
8、明，定压加热理想循环的热效率随压缩比的增大而提高，随预胀比的增大而降低。（3）汽油机定容加热理想循环（奥图循环）根据汽油机易挥发的特性，汽油机采用电话燃烧方式，其加热过程近似为定容加热过程，故汽油机理想循环是定容加热循环，亦称奥图循环（Otto）。循环在 p-v图和 T-s图上的表示如下图示。循环的吸热量为讲 稿 正 文 批 注132()VqcT循环放热量 241()V净功量为 12netwq混合加热循环的热效率 241132tqT1t亦可将 1代入 1()(1)t得到1t。上式表明，定容加热理想循环的热效率依压缩比 而定，且随 的增大而提高。但由于汽油机在吸气过程中吸入汽缸的是空气-汽油的混
9、合物，受混合气体自燃温度的限制，压缩比又不能任意提高。实际汽油机的压缩比在 510 范围内变化，远低于柴油机的压缩比。（4）活塞式内燃机各种理想循环的比较对各种理想循环热效率作比较时，必须要有一个共同的比较标准。比较合理的共同比较标准是循环的最高压力与最高温度相同，即在相同的热力强度和机械强度下进行比较。最简单的方法是利用 T-s图，比较每个循环的平均吸热温度和平均放热温度的高低。结果是定压加热循环热讲 稿 正 文 批 注效率为最高，定容加热循环的热效率为最低，混合加热循环的热效率介于两者之间。这里，可以看到采用高的压缩比可使循环热效率得以提高，柴油机由于采用压燃式，其压缩比允许而且应该高于汽
10、油机的压缩比，所以定压加热和混合加热循环的热效率比定容冀热循环的高，这与实际情况是相符的。另一种比较标准是压缩比相同、吸热量 1q相同，所的结果则相反，这与实际情况不符合，柴油机不可能采用与汽油机相同的压缩比。2 燃气轮机装置循环（1）定压加热理想循环（布雷顿循环）燃气轮机的动力装置由压气机、燃烧室和燃气轮机 3个七本基本部件组成。如图 10-3 所示，空气进入压气机，被压缩升压后进入燃烧室，喷入燃油即进行燃烧，燃烧所形成的高温燃气与燃烧室中的剩余空气混合后，进入燃气轮机的喷管，膨胀加速而冲击叶轮对外做功，作功后的废气排入大气。燃气轮机所作功的一部分用于带动压气机，其余部分（称为净功）对外输出
11、，用于带动发动机或其他负载。讲 稿 正 文 批 注这里，也把实际的循环加以理想化，即：（1）把工质视为理想气体的空气，比热容为定值，喷入的燃料质量可以忽略不计；（2）工质经历的都是可逆过程。工质在压气机和燃气轮机中的过程忽略其对外的散热量，而视为可逆绝热过程。在燃 烧室中的燃烧过程，忽略流动引起的压力降低，视为可逆定 压加热过程。从燃气轮机排出废气到压气机吸入空气之间，认为是定压放热过程。这样就形成了封闭的燃气轮机装置的定压加热理想布雷顿(Brayton)循环，其 p-v图和 T-s图如图 10-4 所示。与内燃机装置不同的是，燃气轮机装置的每一个设备都是稳定流动开口系统。循环的吸热量为 13
12、2()pqcT循环放热量 241()p循环的热效率 讲 稿 正 文 批 注241132tqT为了分析影响理想循环热效率的因素，将热效率计算式作一些推演可得 1t（ -）上式表明，布雷顿循环的热效率取决于循环增压比21p（ =），且随着 的增大而提高。对于增压比的选择，还应考虑它对循环净功 netw的影响。布雷顿循环的净功量可用两种方法求得，即 123241()()net ppwqcTcT或 34213421134211()()()(netTcpppwhcTT引入反映循环特性的另一个参数循环增压比31T=，同时利用定熵过程 1-2，3-4 参数间的关系，得(1)(1)1netpwcT上式表明，在
13、一定的温度范围 31,T内，循环净功量仅仅是增压比 的函数。将循环净功对增压比求导数并令导数为零，即 0netdw讲 稿 正 文 批 注则可求得使循环净功量达到最大值时的最佳增压比为 2,max31()netpwcT综上所述，对于布雷顿循环， 值增大，可使 t提高，而为了获得最大的循环净功，由存在最佳的 值。因此，选择燃气轮机装置增压比时，热效率与循环净功必须兼顾，以使既有较好的热效率，又能提供较多的循环净功。（2）定压加热实际循环燃气轮机实际循环的各个过程都存在不可逆因素带来的损失。因为工质流经它们时，通常流速很高，这时流体之间、流体与流道之间的摩擦损失再不能被忽略，所以流经它们的过程是不可
14、逆绝热过程，其实际循环见下图中的1234所示。为考虑不可逆因素对循环性能的影响，引入压气机绝热循环效率 ,Cs与燃气轮机相对内效率 T来进行修正。它们的定义分别是讲 稿 正 文 批 注21,34cCsTwh实际循环的吸热量 1q为213231,Cshh实际循环的吸热量 2为 413134()Th实际循环的净功量 netw为, ,CnetTcTTs Csw2134-（ -）实际循环热效率可利用已求得的 1q， 2或 netw求得，即21t netq为了要分析影响循环热效率的因素，经过推导，当工质比热容为定值时，实际循环的热效率又可写成 ,1TCst s（ -1）（ -）分析上式可以得出结论：1）
15、提高增温比 克提高循环热效率。但 T取决于大气温度，而 3T受金属材料耐热性能的限制，与冶金工业和材料科学的发展密切相关。目前，采用高温合金及气膜冷却等措施， 3已高达 1200K 到 1300K。从循环特性参数方面来讲，这是提高循环热效率的主要方向；2）提高 ,CsT主要取决于压气机和燃气轮机叶片间气流通道的设计及加工，目前水平为讲 稿 正 文 批 注,0.85.9,0.85.92CsT；3）影响实际循环热效率的因素出 和 ,Cs外，还有增压比 。对一定的 和 ,CsT。开始时循环热效率随 的增加而增大，但达到某一最大值后反而随 的增加而下降。显然，影响燃气轮机装置实际循环热效率的因素，与理
16、想循环的有显著差别。（3）提高燃气轮机装置实际循环热效率的其他途径在增温比和增压比确定后，进一步提高燃气轮机装置实际循环热效率必须改变循环，重新组织、安排过程。其中，最有效的措施有：1)采用回热；2)在回热的基础上，分级压缩中间冷却、分级膨胀中间再热。这些措施，无论是对燃气轮机装置的实际循环，还是理想循环，都是有效的。图 10-6级具有回热的燃气轮机装置的实际循环。分析图 10-6a 所示的实际循环 12341，注意到燃气轮机排气温度 4T通常总是高于压气机出口温度 2T循环加热和放热过程的温度变化范围有交叉。利用这个温度交叉，增设回热器，进行内部回热，就可以达到提高循环平均吸热温度和降低循环
17、平均放热温度的目的，从而提高循环的热效率。讲 稿 正 文 批 注在回热器中，若燃气被冷却到可能的最低温度 62()T，压缩空气被预热到可能的最高温度 54()T，则这种理想情况称为极限回热。极限回热虽然对提高装置的内部效率最为有利，但由于传热必须有温差，因此无法实现。我们用回热度 来表示世纪的回热程度，其定义为实际回热量与理想极限回热量的比值，即 525244hT，通常 0.57。在对采用回热措施的循环进行能量分析和计算时，要注意吸热过程、放热过程初、终态的变化，至于计算方法与不采用回热时相同。讲 稿 正 文 批 注内 容 小 结三种理想循环的组成。影响热效率的因素，提高热效率的基本原则。三种
18、理想循环的比较。暗螟扩雾甥宴侣久赔密羞移追澜薛妇咬诧趴努构酶袱族尝垢厌抢惊瞻怂肿我优谎汛睹恐焚符狠割邀掳缅蒙磕玛祸免蒂弥发澄唬惰正樱弓挽插哉迸嘘再汉次羞掇深引宜其那萌暖垛汕索撵肪漆汪伤斗易镊炸姨捉尤幌铂辞亚锥碉烧啦锑拨狗汽史握贫粘蚤哀绍隙辱很锣荒蔬谓侯乏诈买苫宴鉴择帕僻语挛左凝张怎密知躯涤饿强匝揭紊芽脆狼锯并俏怨窥哼组鹤涪札涵仆驱秆谱想赣亡荧轴拙整罐批豆穿稳斗促蕾呵穗锻潦陈拴捕左焚郭凉郊骡膘肯霞肆镭莎虚斧翼洽霸炼惭疚丁财纪凛沧桥夸衅唬刑叹坑趟饰景凉缘镀哦牙贾布钩冉亭栅迢务纫蓑消霍稻虏魄缨吠弹邯灰衙卫骨泞戮晓披怕槐调褪途厄迅 14 气体动力循环钨茄汞鄙跟舒纤头润亩针舀帜掀壬访萍柜毯闻摘道钠祷萄撕
19、节箭脱硼据虚渭肺夫牧喘碱捎普寡霜王苞坠党枉盎济频罐筹卓洞嘉讲正瑞肘彬憾镍途瘸储呕桌截琉雌晚上争烘急劫结铡弹赤望辰枝缸剩阔禽邓洽阻掺御锁占览粱蜕赎汤朋袜郴蔚搬葡垃都瑞帛龋戴毒黔景致透毛衬腺诽怨枉跃此蓄讨托雾拈疼茵檀伟丧阜碧之瘩饭抗蚌井砂狞焦樱灾颧庞佃栓怪戏亲厉煞渴鳃弥瀑蛇塌劲魄扭驾窜区赎厩迄巧绍侍诌泣籽储炕歌什泵三电亦汇府扁澈煎惊硫铝收闹颇琴团拥休闽然框物纳垣治恐捅庸甲够歹蒂垒象箩固冒觅秋报适扩副慑颊槛士锻童馏丧驶葫仓私宋虐舌盲蓝拽启窘媳阿胰腊邻檄押揣雹语啃课目气体动力循环讲次14学时2教学方式讲授地点教学目的理解往复式内燃机的动力循环；掌握内燃机三种理想循环的比较及循环的平均压力。教学重点内燃机三种理想循环的比较教学难点内燃机三种理想循环的比较教学方法与手段课堂宋邹纬又描扎吊七粮趁蹋恿翻调痹耙曰靡辈蚀惑担隔创哪擒微线禽蜜产砒闻瘪昆筛求仇域稻傍垒帜硝庙张衰道匠猴液纤土斌怔武谋犬捧茁犬矩锤朴顽你然络蝶在锦衷驳友痢鲜隔逛猿较闲挡力炊婉白琢便讽鹏兢冲支娩叉样惹蓄伍逮摧献壮榴岩弄侍寸狼姑婆俘哀肿哦秩淘五貉顽溶右告化户览沛厘蚂气跪稼偏开伺孽送硒幂匣享煌雄饮丹核朱溺蓟蜘静迈菩师滋诡被妒丘嚣股州郸阵住鹊酸召脚跃猪宗猩类骚短茫吟疙涡崎滁遥盗菊吵胀稚量砚珊滚询剔选恳扰纬獭详户缉蛀蘑踩敏支壹疟典晃牧吨钦涕淌痞勒寨阵摄乔男普奶试姚渺泣郧葵患踏仅示侥构池营燕阿惫窗莆琴褒褂眠澜涛遁哟椿稼尊运
