第一章 熱氣機(jī)

1、第一章第一章 熱氣機(jī)熱氣機(jī) 主講人：郭鵬江主講人：郭鵬江 山東理工大學(xué)山東理工大學(xué) 主要內(nèi)容主要內(nèi)容 1.1 概述概述 1.2 熱氣機(jī)的工作原理熱氣機(jī)的工作原理 1.3 熱氣機(jī)的構(gòu)造熱氣機(jī)的構(gòu)造 1.4 熱氣機(jī)的循環(huán)分析及特性熱氣機(jī)的循環(huán)分析及特性 1.5 熱氣機(jī)基本參數(shù)的選擇及計(jì)算熱氣機(jī)基本參數(shù)的選擇及計(jì)算 第第1節(jié)節(jié) 熱氣機(jī)概述熱氣機(jī)概述 n定義：定義：熱氣機(jī)是一種外部 加熱閉式循環(huán)活塞式發(fā)動(dòng) 機(jī)。 n發(fā)明人發(fā)明人：1815年，英國(guó) 蘇格蘭牧師羅伯特斯特 林(Robert Stirling)發(fā)明了 這種發(fā)動(dòng)機(jī)，因此，熱氣 機(jī)又常稱(chēng)為斯特林發(fā)動(dòng)機(jī) (stirling Engine)。 n原理

2、：原理：當(dāng)時(shí)是利用燃燒爐 對(duì)閉式回路中的空氣進(jìn)行 加熱，由熾熱空氣推動(dòng)活 塞作功，實(shí)則為熱空氣機(jī)。 n缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：1.采用的工質(zhì)是空氣，其導(dǎo)熱系數(shù)低。 2.當(dāng)時(shí)的材料及制造水平，加熱器、回 熱器的換熱效果很差。 3.發(fā)動(dòng)機(jī)熱效率低，機(jī)器功率小而體積、 重量很大，以致逐漸被后起的內(nèi)燃機(jī)所取代而沒(méi) 有得到進(jìn)一步發(fā)展。 n 改進(jìn)：改進(jìn)：采用導(dǎo)熱率比空氣高幾倍的氫或氦作為工 質(zhì)，設(shè)計(jì)制造了具有現(xiàn)代技術(shù)水平的高效率熱交 換器，研制成新型的密封裝置等，使熱氣機(jī)的熱 效率和功率得到大幅度的提高?，F(xiàn)代熱氣機(jī)所達(dá) 到的熱效率、比重量等性能指標(biāo)，已可以和高效 的內(nèi)燃機(jī)媲美。 n優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn) 可以燃用多種照料，還可利用

3、太陽(yáng)能、核能 等作為熱源。此外，它的排污少、噪聲低、振動(dòng) 小、環(huán)境特性好。這些優(yōu)點(diǎn)適應(yīng)了當(dāng)前世界范圍 內(nèi)石油資源日趨緊張，對(duì)環(huán)境保護(hù)日益嚴(yán)格的要 求。 n應(yīng)用應(yīng)用 由于熱氣機(jī)的特點(diǎn)，使它的適用范圍很廣， 上至太空、下至地面和水下；大至艦船動(dòng)力，小 至人造心臟。目前已設(shè)計(jì)、試制出各種用途多種 型號(hào)的熱氣機(jī)，有些已通過(guò)耐久試驗(yàn)，正向商品 化過(guò)渡，有些安裝在汽車(chē)、船舶、熱泵系統(tǒng)、農(nóng) 村碾米廠、衛(wèi)星及沿海的浮標(biāo)，進(jìn)行實(shí)際使用考 驗(yàn)。 返回上級(jí)主要內(nèi)容返回上級(jí)主要內(nèi)容 第第2節(jié)節(jié) 熱氣機(jī)的工作原理熱氣機(jī)的工作原理 工作過(guò)程描述：工作過(guò)程描述： 熱氣機(jī)的工質(zhì)被密封在閉式循環(huán)回路中。 熱氣機(jī)有一個(gè)加熱器、一

4、個(gè)冷卻器、一個(gè)回?zé)崞鳌?通過(guò)加熱器對(duì)工質(zhì)進(jìn)行加熱，使工質(zhì)在高溫下膨脹 作功，在較低溫度下壓縮。 膨脹結(jié)束后的工質(zhì)不排至外界而被循環(huán)使用，由活 塞的運(yùn)動(dòng)來(lái)控制工質(zhì)在回路中的流動(dòng)。 由密封在回路中的熾熱氣體周期性地膨脹和壓縮實(shí) 現(xiàn)將熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械功。 熱氣機(jī)的理想循環(huán)是斯特林循環(huán)。 1.2.1斯特林循環(huán)斯特林循環(huán) 1 1、定義：、定義：熱氣機(jī)的理想循環(huán)，高度理想化，熱氣機(jī)的理想循環(huán)，高度理想化， 可逆。兩個(gè)定溫過(guò)程和兩個(gè)定容回?zé)徇^(guò)程?？赡?。兩個(gè)定溫過(guò)程和兩個(gè)定容回?zé)徇^(guò)程。 v 過(guò)程過(guò)程l-2l-2為定溫為定溫 壓縮過(guò)程壓縮過(guò)程; ; v 過(guò)程過(guò)程2-32-3為定容為定容 吸熱過(guò)程吸熱過(guò)程; v 過(guò)

5、程過(guò)程3-43-4為定溫為定溫 膨脹過(guò)程膨脹過(guò)程; v 過(guò)程過(guò)程4-l4-l為定容為定容 放熱過(guò)程。放熱過(guò)程。 熱交換是在定容過(guò)程中完成的，又稱(chēng)為熱交換是在定容過(guò)程中完成的，又稱(chēng)為定容回?zé)嵫h(huán)。定容回?zé)嵫h(huán)。 2 2、斯特林循環(huán)與卡諾循環(huán)、斯特林循環(huán)與卡諾循環(huán) n卡諾循環(huán)：兩個(gè)定溫過(guò)程和兩 個(gè)絕熱過(guò)程所組成的可逆循環(huán)。 n熱效率：C=1-（TC/TE） n僅與熱源和冷源的溫度有關(guān)， 與工質(zhì)的性質(zhì)和熱機(jī)的類(lèi)型等 無(wú)關(guān)。 n卡諾循環(huán)是最有利的一種熱力 循環(huán)，具有最高的熱效率具有最高的熱效率。在 冷源與熱源的溫度比值相同的 情況下，任何一種熱機(jī)的循環(huán) 熱效率都不可能高于卡諾效率。 （1 1）熱效率比

6、較）熱效率比較 l 共同特點(diǎn)：共同特點(diǎn)：兩者的壓縮過(guò)程 和膨脹過(guò)程都是在定溫的條件 下完成的。 l 不同的過(guò)程：不同的過(guò)程：斯特林循環(huán)在 極限回?zé)岬那闆r下，其定容放定容放 熱過(guò)程所釋放的熱量與定容吸熱過(guò)程所釋放的熱量與定容吸 熱過(guò)程所吸收的熱量相等熱過(guò)程所吸收的熱量相等，于 是其效果和卡諾循環(huán)的兩個(gè)絕 熱過(guò)程相當(dāng)。 l 在相同的循環(huán)溫度比條件下， 斯特林循環(huán)熱效率與卡諾循環(huán)斯特林循環(huán)熱效率與卡諾循環(huán) 熱效率相同熱效率相同。 （2 2）做功能力的比較）做功能力的比較 n 在pV圖中，由循環(huán)過(guò)程所組成 的面積表示循環(huán)功的大小。 n 在給定的壓力、溫度和容積界限 下，斯特林循環(huán)的循環(huán)功比卡諾斯特林循

7、環(huán)的循環(huán)功比卡諾 循環(huán)功要大。循環(huán)功要大。 n pV圖中的陰影面積代表斯特林 循環(huán)比卡諾循環(huán)增加的功; n TS圖中的陰影面則代表斯特林 循環(huán)比卡諾循環(huán)需要增加的熱量。 n 輸入熱量增加了，但輸出功也相 應(yīng)增加。其輸入熱量轉(zhuǎn)換為功的 比例(即熱效率)仍與卡諾熱效率相 同。 （3 3）動(dòng)力性比較）動(dòng)力性比較 n循環(huán)平均壓力：循環(huán)平均壓力：表示單位氣缸工作容積所做的 循環(huán)功： Pt=W/V0 nPt越高，說(shuō)明做功能力越大。 n在循環(huán)壓力和溫度相同的情況下，斯特林循環(huán) 的 Pt 最高，單位氣缸容積所做的功最大。 n活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)的升功率指標(biāo)反映了發(fā)動(dòng)機(jī)的強(qiáng) 化程度及設(shè)計(jì)水平，它與 Pt 有著正比的關(guān)系

8、。 熱氣機(jī)中每升氣缸工作容積能產(chǎn)生150kW的功 率，而目前內(nèi)燃機(jī)是難以達(dá)到的。 3、斯特林循環(huán)的應(yīng)用、斯特林循環(huán)的應(yīng)用 斯特林循環(huán)可用于多種熱 機(jī)。 （1）原動(dòng)機(jī)）原動(dòng)機(jī) 定義：定義：把高溫?zé)嵩垂┙o的 熱轉(zhuǎn)換成功并在低溫下排 熱的機(jī)械。 工作過(guò)程：工作過(guò)程：在某一高溫?zé)?源的 TE 下對(duì)循環(huán)供熱， 其中部分熱量轉(zhuǎn)變?yōu)楣Γ?其余部分在低溫的TC下以 熱的形式被排掉，這就是 對(duì)原動(dòng)機(jī)工作循環(huán)的描述。 W H H H T Q S C C C T Q S H Q C Q heat work heat hot reservoir, TH cold reservoir, TC （2）制冷機(jī)）制冷機(jī) n用

9、于制冷機(jī)時(shí)，外部熱源在膨脹過(guò)程中的溫度低于壓縮過(guò)程中膨脹過(guò)程中的溫度低于壓縮過(guò)程中 工質(zhì)的釋熱溫度工質(zhì)的釋熱溫度。 n膨脹過(guò)程34把熱量從冷區(qū)抽走。 n壓縮功對(duì)原動(dòng)機(jī)和制冷機(jī)都是相同的。壓縮功對(duì)原動(dòng)機(jī)和制冷機(jī)都是相同的。 n制冷機(jī)的膨脹功低于其壓縮功制冷機(jī)的膨脹功低于其壓縮功，該功需要由外界提供以驅(qū)動(dòng)循 環(huán)的進(jìn)行。 n工質(zhì)在過(guò)程23從壓縮腔轉(zhuǎn)移到膨脹腔時(shí)，其溫度降低，而在 反向的回?zé)徇^(guò)程4l時(shí)，工質(zhì)溫度相應(yīng)地增加。 相同處：相同處：都是在Tc溫度下壓縮，壓縮功相同。 不同處：不同處：原動(dòng)機(jī)是在高溫下由外界供熱，在高溫的TE 下膨脹以產(chǎn)生有用功。制冷機(jī)則是在低溫的Tr下膨 脹從外界吸入熱量以制冷

10、，但需向制冷機(jī)輸入凈功 用于壓縮工質(zhì)。 斯特林用于原動(dòng)機(jī)和制冷機(jī)的異同：斯特林用于原動(dòng)機(jī)和制冷機(jī)的異同： （3）熱泵）熱泵 n熱泵實(shí)質(zhì)上是一種熱量提升裝置，熱泵的作用是 從周?chē)h(huán)境中吸取熱量，并把它傳遞給被加熱的 對(duì)象（溫度較高的物體），其工作原理與制冷機(jī) 相同，所不同的只是工作溫度范圍不一樣。 n斯特林循環(huán)用于熱泵，其工作過(guò)程與制冷機(jī)完全工作過(guò)程與制冷機(jī)完全 相同相同，它的膨脹腔溫度Tr也低于壓縮腔溫度Tc； n與制冷機(jī)的不同之處：與制冷機(jī)的不同之處：熱泵的Tc與Tr都比制冷機(jī) 的溫度提高了。在原動(dòng)機(jī)和制冷機(jī)中的Tc，一般 都是環(huán)境大氣溫度Ta，因此可以用水冷卻，而熱 泵的Tc是系統(tǒng)的放熱溫

11、度，此時(shí)排出的熱量是作 為有用的產(chǎn)物來(lái)為建筑物如辦公樓、賓館、宿舍 供暖。 在咖啡杯上轉(zhuǎn)動(dòng)的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)在咖啡杯上轉(zhuǎn)動(dòng)的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī) 1.2.2熱氣機(jī)的結(jié)構(gòu)類(lèi)型熱氣機(jī)的結(jié)構(gòu)類(lèi)型 1、熱氣機(jī)的主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、熱氣機(jī)的主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn) （1）熱氣機(jī)的主要組成）熱氣機(jī)的主要組成 n 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是具有兩個(gè)溫度不同而容積作周期性變化的腔室， 并用換熱器把這兩個(gè)腔室聯(lián)結(jié)起來(lái)為了實(shí)現(xiàn)斯持林循環(huán)，要有 兩個(gè)運(yùn)動(dòng)的活塞使工作腔容積發(fā)生變化： u實(shí)現(xiàn)定溫壓縮：需要有一個(gè)壓縮腔，并配置能將壓縮 熱導(dǎo)出的換熱器工質(zhì)冷卻器。 u實(shí)現(xiàn)定溫膨脹：要具備一個(gè)膨脹腔，并應(yīng)設(shè)置使工質(zhì) 能作定溫膨脹的供熱設(shè)施工質(zhì)加熱器。 u實(shí)現(xiàn)回?zé)嵫h(huán)：

12、應(yīng)有一個(gè)交替地吸熱和放熱的裝置 回?zé)崞鳌?n 熱氣機(jī)均存在由冷腔、冷卻器、回?zé)崞?、加熱器、熱腔所組 成的閉式循環(huán)系統(tǒng)。 （2）活塞相位要求活塞相位要求 n為了使工質(zhì)在閉式循環(huán)回路中的流動(dòng)能滿足熱力循環(huán) 過(guò)程的要求，兩個(gè)活塞的運(yùn)動(dòng)必需保持某一相位差， 否則是不能工作的。 n活塞領(lǐng)先角：熱活塞運(yùn)動(dòng)領(lǐng)先于冷活塞運(yùn)動(dòng)的曲軸轉(zhuǎn) 角。領(lǐng)先角是對(duì)熱氣機(jī)性能頗有影響的設(shè)計(jì)參數(shù)。 n容積相位角：熱腔容積變化領(lǐng)先于冷腔容積變化的角 度(即熱腔最小容積時(shí)到冷腔最小容積時(shí)兩者之間曲軸 轉(zhuǎn)角)。 2 2、熱氣機(jī)分類(lèi)、熱氣機(jī)分類(lèi) （1）單作用式熱氣機(jī)）單作用式熱氣機(jī) n結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：熱氣機(jī)有兩個(gè)活塞分別 置于兩個(gè)氣

13、缸中，靠近冷卻器一側(cè) 的缸叫壓縮氣缸(也叫冷缸)，活塞叫 壓縮活塞?？拷訜崞饕粋?cè)的缸叫 膨脹氣缸(也叫熱缸)，活塞叫膨脹活 塞。 l 工作過(guò)程：工作過(guò)程：?jiǎn)巫饔檬绞窍鄬?duì)于雙作用式而言的，是指兩活塞 都只有一方為工作腔(圖中為上方)，構(gòu)成閉式循環(huán)回路中的冷 腔或熱腔，兩腔之間連通各換熱器，而活塞的另一方為非工作 腔。 單作用式熱氣機(jī)兩個(gè)活塞在循環(huán)過(guò)程中都傳遞動(dòng)力，均稱(chēng)為 動(dòng)力活塞。這種類(lèi)型熱氣機(jī)又有平行氣缸，V形氣缸、對(duì)置氣 缸及旋轉(zhuǎn)氣缸等多種形式。 （2 2）配氣活塞式熱氣機(jī)）配氣活塞式熱氣機(jī) 單缸配氣活塞式熱氣機(jī)單缸配氣活塞式熱氣機(jī) n結(jié)構(gòu)組成結(jié)構(gòu)組成 l 活塞作用活塞作用: : 配氣活塞

14、的主要功能是將工 質(zhì)從一個(gè)腔室擠向另一個(gè)腔室， 使工質(zhì)在循環(huán)回路中來(lái)回流動(dòng)。 動(dòng)力活塞在氣缸中運(yùn)動(dòng)時(shí)， 活塞壓縮工質(zhì)或工質(zhì)膨脹通過(guò)活 塞做功。 加熱器加熱器 回?zé)崞骰責(zé)崞?冷卻器冷卻器 動(dòng)力活塞動(dòng)力活塞 配氣配氣 活塞活塞 膨脹腔膨脹腔 壓縮腔壓縮腔 單缸配氣活塞式熱氣機(jī)單缸配氣活塞式熱氣機(jī) 結(jié)構(gòu)圖結(jié)構(gòu)圖 n工作特點(diǎn)：工作特點(diǎn)： 1、配氣活塞上、下腔的壓力理 論上是相同的(如不考慮流動(dòng)損 失)。 2、動(dòng)力活塞上、下腔的壓力在 整個(gè)循環(huán)中均不相同(除某瞬時(shí) 外）。 3、熱腔容積的變化由配氣活塞 運(yùn)動(dòng)所控制，而冷腔容積變化 則要由配氣活塞和動(dòng)力活塞兩 者的運(yùn)動(dòng)聯(lián)合控制。兩個(gè)活塞 的行程有一段可以是

15、重疊的， 故冷腔的最小容積理論上可以 是零。 n多種形式：多種形式： n外回?zé)崞魇剑和饣責(zé)崞魇剑簩⒒責(zé)崞髟O(shè)在缸外，這種形式在小型熱氣機(jī) 領(lǐng)域中應(yīng)用廣泛。 n回?zé)崤錃饣钊剑夯責(zé)崤錃饣钊剑号錃饣钊囊徊糠只蛉渴怯枚嗫捉饘?基體作成的，它本身就構(gòu)成一個(gè)回?zé)崾降膿Q熱器。 n自由活塞式：自由活塞式：是一種有趣的結(jié)構(gòu)，正發(fā)展用于太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換、 人工心臟、熱泵等領(lǐng)域。 雙缸配氣活塞式熱氣機(jī)雙缸配氣活塞式熱氣機(jī) n結(jié)構(gòu)組成結(jié)構(gòu)組成 雙缸配氣活塞式熱氣機(jī)工作過(guò)程演示雙缸配氣活塞式熱氣機(jī)工作過(guò)程演示 配氣配氣 活塞活塞 膨脹腔膨脹腔 加熱器加熱器 回?zé)崞骰責(zé)崞?冷卻器冷卻器 配氣配氣 活塞活塞 回?zé)崞骰責(zé)崞?

16、配氣配氣 活塞活塞 回?zé)崞骰責(zé)崞?配氣配氣 活塞活塞 冷卻器冷卻器 回?zé)崞骰責(zé)崞?配氣配氣 活塞活塞 配氣配氣 活塞活塞 配氣配氣 活塞活塞 膨脹腔膨脹腔 動(dòng)力活塞動(dòng)力活塞 壓縮腔壓縮腔 冷卻器冷卻器 配氣配氣 活塞活塞 加熱器加熱器 n雙缸配氣活塞式熱雙缸配氣活塞式熱 氣機(jī)優(yōu)缺點(diǎn)：氣機(jī)優(yōu)缺點(diǎn)： 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn) 氣缸分置的優(yōu)點(diǎn) 是有利于配氣活塞桿 的密封和動(dòng)力活塞的 設(shè)計(jì)。 缺點(diǎn)缺點(diǎn) 在氣缸容積的有 效利用上也不如單缸 配氣活塞式，因而機(jī) 器的體積及重量相對(duì) 較大。 膨脹腔膨脹腔 動(dòng)力活塞動(dòng)力活塞 壓縮腔壓縮腔 冷卻器冷卻器 回?zé)崞骰責(zé)崞髋錃馀錃?活塞活塞 加熱器加熱器 配氣活塞式熱氣機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)：配

17、氣活塞式熱氣機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)： 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn) n它比單作用式熱氣機(jī)較易解決往復(fù)件的密封技術(shù)問(wèn) 題 。 n便于解決平衡和振動(dòng)問(wèn)題。 缺點(diǎn)缺點(diǎn) 配氣活塞式熱氣機(jī)是單缸機(jī)，功率受到了限制，多用 在小功率熱氣機(jī)領(lǐng)域。 （3）雙作用式熱氣機(jī)）雙作用式熱氣機(jī) n雙作用定義：雙作用定義：是指活塞上、下方均 為工作腔，活塞的上端為熱腔，下端 為冷腔。 n結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：各缸中的熱腔經(jīng)過(guò)換熱 器與相鄰氣缸的冷腔相連?；钊绕?動(dòng)力活塞的作用，也起配氣活塞的作 用，所以又稱(chēng)動(dòng)力配氣活塞。 l 工作特點(diǎn)：工作特點(diǎn)：冷熱腔之間相繼有冷卻器、回?zé)崞鳌⒓訜崞?，組 成一個(gè)完整的循環(huán)系統(tǒng)。 各缸的冷腔可和相鄰氣缸的熱腔聯(lián)通，分別組

18、成完整而又獨(dú) 立的循環(huán)系統(tǒng)。 四個(gè)氣缸、四個(gè)活塞以及四套熱交換器，組成了四個(gè)完整的 閉式循環(huán)系統(tǒng)，相當(dāng)于四臺(tái)單作用式熱氣機(jī) n優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：氣缸和往復(fù)運(yùn)動(dòng)件(活塞及連桿)的數(shù)目減少了一半， 使得機(jī)器結(jié)構(gòu)緊湊，重量和體積大大下降，成本也因而降低。 n缺點(diǎn)：缺點(diǎn)： 1.工作方式及布置決定了雙作用式熱氣機(jī)只能是多缸機(jī)。 2.氣缸數(shù)目受到限制，這一點(diǎn)與內(nèi)燃機(jī)不同。限制熱氣機(jī) 缸數(shù)的主要因素是活塞領(lǐng)先角，因?yàn)?0的活塞領(lǐng)先角接近最 佳值，所以目前制成的雙作用式熱氣機(jī)都是四缸機(jī)。 1.2.3熱氣機(jī)的工作原理熱氣機(jī)的工作原理 1、結(jié)構(gòu)和假設(shè)、結(jié)構(gòu)和假設(shè) （1）結(jié)構(gòu)組成）結(jié)構(gòu)組成 （2）溫度：）溫度：熱腔溫度為

19、TE；冷腔溫度為T(mén)c?；?zé)崞鲀啥说臏囟忍荻葹門(mén)E- Tc。 （3）假設(shè)：）假設(shè)：工質(zhì)為理想氣體；忽略各換熱器的容積；活塞在運(yùn)動(dòng)中無(wú)摩 擦；工質(zhì)在氣缸中無(wú)泄漏損失；回?zé)崞魇峭昝赖摹?（4）循環(huán)開(kāi)始時(shí)的活塞位置 此時(shí)：V1= Vmax，P1=Pmin，T1=Tmin=Tc 對(duì)置氣缸單作用式熱氣機(jī)結(jié)構(gòu)及對(duì)置氣缸單作用式熱氣機(jī)結(jié)構(gòu)及 循環(huán)開(kāi)始時(shí)的活塞位置循環(huán)開(kāi)始時(shí)的活塞位置 冷活塞冷活塞 熱活塞熱活塞膨脹腔膨脹腔壓縮腔壓縮腔加熱器加熱器冷卻器冷卻器 回?zé)崞骰責(zé)崞?2、過(guò)程分析、過(guò)程分析 （1）定溫壓縮過(guò)）定溫壓縮過(guò) 程程1-2 過(guò)程描述過(guò)程描述 參數(shù)變化參數(shù)變化 V：V1=Vmax V1=Vmin；

20、Tc ：保持恒定； P：P1提高到P2 熱量和功：壓縮熱Qc 由冷卻器導(dǎo)至外界，外 界對(duì)工質(zhì)做功W1-2。內(nèi) 能保持不變，W1-2 = Qc。 定溫壓縮過(guò)程定溫壓縮過(guò)程 起始點(diǎn)起始點(diǎn)1點(diǎn)點(diǎn) 定溫壓縮過(guò)程定溫壓縮過(guò)程 終止點(diǎn)終止點(diǎn)2點(diǎn)點(diǎn) 轉(zhuǎn)換熱量與熵變轉(zhuǎn)換熱量與熵變 根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程，在定溫過(guò)程中： T2= T1= Tmin= TC 令 ， 稱(chēng)為循環(huán)溫度比 2 1 12 V V PP 22 2min 12 11 max1 dVVV QcWpdVMRTMRTcInMRTcIn VVV E Tc T max ln0 min cE V QMRT V 2 121 1 0 V SSSMRIn V （2

21、）定容吸熱過(guò)程）定容吸熱過(guò)程 過(guò)程描述過(guò)程描述 參數(shù)變化參數(shù)變化 nV：保持不變； nT ：T2升高到 T3=TE ； nP：P2升高到P3 n熱量和功：工質(zhì)獲 得熱量QR ，工質(zhì)的內(nèi) 能和熵均增大 定容吸熱過(guò)程定容吸熱過(guò)程 起始點(diǎn)起始點(diǎn)2點(diǎn)點(diǎn) 定容吸熱過(guò)程定容吸熱過(guò)程 終止點(diǎn)終止點(diǎn)3點(diǎn)點(diǎn) 定容吸熱過(guò)程定容吸熱過(guò)程 起始點(diǎn)起始點(diǎn)2點(diǎn)點(diǎn) 轉(zhuǎn)換熱量與熵變轉(zhuǎn)換熱量與熵變 根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程，在定溫過(guò)程中： 32minVVV 33 32 2 TP PP T E C T T v T T vR dTCMdTCMQ 3 2 3 232 2 ET Tc CvdTCvdT SSSMM TT 32()()0RE

22、CQMCv TTMCv TT 2 1 0SMCvIn 假設(shè)定容比熱Cv取為定值或平均值，則有： （3）定溫膨脹過(guò)程）定溫膨脹過(guò)程 過(guò)程描述過(guò)程描述 參數(shù)變化參數(shù)變化 nV：從V3=Vmin增加到 V4=Vmax nT ：TE=Tmax 保持不變； nP：P3降低到P4 n熱量和功：由加熱器從 外界向工質(zhì)加入熱量QE。 工質(zhì)向外界作功， W1-2等 于熱量QE。工質(zhì)內(nèi)能不變， 但熵增加了。 定溫膨脹過(guò)程定溫膨脹過(guò)程 起始點(diǎn)起始點(diǎn)3點(diǎn)點(diǎn) 定溫膨脹過(guò)程定溫膨脹過(guò)程 終止點(diǎn)終止點(diǎn)4點(diǎn)點(diǎn) 定溫膨脹過(guò)程定溫膨脹過(guò)程 起始點(diǎn)起始點(diǎn)3點(diǎn)點(diǎn) 轉(zhuǎn)換熱量與熵變轉(zhuǎn)換熱量與熵變 43maxETTTT 3 43 4 V

23、PP V 44 max 34 33 min 0EEE dVV QWpdVMRTMRT In VV 4 343 3 0 V SSSMRIn V （4）定容冷卻過(guò)程）定容冷卻過(guò)程 過(guò)程描述：過(guò)程描述： 參數(shù)變化參數(shù)變化 nV：保持不變； nT ：T4=Tmax=TE下降 到T1=Tmin=Tc ； nP：P4下降到P1 n熱量和功：工質(zhì)的部 分熱量QR被回?zé)崞魉?收 ，工質(zhì)的內(nèi)能和熵均 減小 定容冷卻過(guò)程定容冷卻過(guò)程 終止點(diǎn)終止點(diǎn)1點(diǎn)點(diǎn) 定容冷卻過(guò)程定容冷卻過(guò)程 起始點(diǎn)起始點(diǎn)4點(diǎn)點(diǎn) 轉(zhuǎn)換熱量與熵變轉(zhuǎn)換熱量與熵變 根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程，在定溫過(guò)程中： 14maxVVV 1minTTcT 1 144

24、4 4 C E TT pppp TT 1 4E Tc R T QMCvdtMCvdT 假設(shè)定容比熱Cv取為定值或平均值，則有： 1 4 4E Tc T dTdT SCvCv TT ()()EE R QMCvTcTMCv TTc 414SSSMCvIn 3、完整的斯特林循環(huán)參數(shù)變化、完整的斯特林循環(huán)參數(shù)變化 n熵的變化量為零 S=S1+S2+S3+S4=0 n回?zé)崞鲝墓べ|(zhì)吸收的熱量QR 和回?zé)崞麽尫沤o工質(zhì)的熱量QR， 其絕對(duì)值相等但符號(hào)相反 QR+ QR =0 n在循環(huán)過(guò)程中，工質(zhì)與回?zé)崞髦g無(wú)熱量的得失，工質(zhì)與外界 的熱交換量?jī)H為QE和QC，工質(zhì)在一個(gè)循環(huán)中所做的功為： W=W1-2 +W3-

25、4=QC +QE n根據(jù)循環(huán)熱效率的定義： 斯特林循環(huán)熱效率等于相同溫度范圍內(nèi)的卡諾循環(huán)熱效率 max min (1)()E V WMRTIn V tEW Q 11t E Tc T 1.2.4 理想循環(huán)與實(shí)際循環(huán)理想循環(huán)與實(shí)際循環(huán) 1實(shí)際循環(huán)與理想循環(huán)的差別實(shí)際循環(huán)與理想循環(huán)的差別 （1）實(shí)際發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，活塞是做正弦運(yùn)動(dòng)而不是如理想循環(huán) 那樣地間斷運(yùn)動(dòng)。 實(shí)際循環(huán)和理想循環(huán)示實(shí)際循環(huán)和理想循環(huán)示 功圖比較功圖比較 配氣活塞式熱氣機(jī)配氣活塞式熱氣機(jī) 配氣活塞和動(dòng)力活塞的配氣活塞和動(dòng)力活塞的 正弦運(yùn)動(dòng)軌跡正弦運(yùn)動(dòng)軌跡 (2 ) 實(shí)際的壓縮和膨脹過(guò)程不是定溫過(guò)程而是多變過(guò) 程。冷卻和加熱的復(fù)雜性。

26、 n 存在附加容積。 n實(shí)際發(fā)動(dòng)機(jī)所用的工質(zhì)并非理想氣體。 n回?zé)崞鞑皇峭昝赖摹?n加熱器不能將燃料燃燒產(chǎn)生的全部熱量傳給工 質(zhì)，存在排氣損失。 2熱氣機(jī)的實(shí)際循環(huán)熱氣機(jī)的實(shí)際循環(huán) n實(shí)際熱氣機(jī)尋求接近理想循環(huán)活塞運(yùn)動(dòng)規(guī)律的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，而活塞實(shí)際熱氣機(jī)尋求接近理想循環(huán)活塞運(yùn)動(dòng)規(guī)律的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，而活塞 運(yùn)動(dòng)是連續(xù)的。運(yùn)動(dòng)是連續(xù)的。 n熱氣機(jī)常采用十字頭式曲柄連稈機(jī)構(gòu)，兩活塞作簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)。熱氣機(jī)常采用十字頭式曲柄連稈機(jī)構(gòu)，兩活塞作簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)。 一單作用熱氣一單作用熱氣 機(jī)的結(jié)構(gòu)機(jī)的結(jié)構(gòu) 冷冷熱熱熱熱冷冷 下止點(diǎn)下止點(diǎn) 中部中部 上止點(diǎn)上止點(diǎn) 中部中部 壓縮過(guò)程的活塞運(yùn)動(dòng)壓縮過(guò)程的活塞運(yùn)動(dòng) (1)壓縮過(guò)程壓

27、縮過(guò)程 n曲軸轉(zhuǎn)角090 n冷活塞從下止點(diǎn)運(yùn) 動(dòng)到行程中部，冷腔 容積縮小了一半。 n熱活塞從行程中部 運(yùn)動(dòng)到上止點(diǎn)，熱腔 容積減小到零。 n總的工作腔容積從 1.5V0減小到0.5V0， 工質(zhì)受到壓縮并處于 冷腔。 n此階段終了時(shí)的容 積0.5V0并非是工作 腔的最小容積，但已 接近最小容積。當(dāng)時(shí) 曲軸轉(zhuǎn)角=135時(shí)， 即VE +Vc=0.29 V0 才 是最小工作腔容積 上止點(diǎn)上止點(diǎn) 中部中部 上止點(diǎn)上止點(diǎn) 中部中部 熱熱 上止點(diǎn)上止點(diǎn) 中部中部 冷冷熱熱 上止點(diǎn)上止點(diǎn) 中部中部 壓縮過(guò)程的容積變化壓縮過(guò)程的容積變化 冷冷熱熱 上止點(diǎn)上止點(diǎn) 中部中部 冷冷 熱熱 定容加熱過(guò)程的活塞運(yùn)動(dòng)定容

28、加熱過(guò)程的活塞運(yùn)動(dòng) (2)定容加熱過(guò)程定容加熱過(guò)程 n曲軸轉(zhuǎn)角90180 n冷活塞從行程中部 移動(dòng)到上止點(diǎn)，冷腔 容積從0.5V0減少到零； n而熱活塞從上止點(diǎn) 移動(dòng)到行程中部，熱 腔容積從零增大到 0.5V0。 n工作腔總?cè)莘e的變 化很小(在0.5 V0到 0.29 V0之間變化)，且 在工作腔最小容積附 近發(fā)生，因此與理想與理想 循環(huán)的定容過(guò)程相似循環(huán)的定容過(guò)程相似。 n當(dāng)工質(zhì)從冷腔經(jīng)回 熱器轉(zhuǎn)移到熱腔時(shí)， 工質(zhì)是在接近定容的 情況下吸取回?zé)崞鞯?熱量。 定容加熱過(guò)程的容積變化定容加熱過(guò)程的容積變化 定容加熱過(guò)程的活塞運(yùn)動(dòng)定容加熱過(guò)程的活塞運(yùn)動(dòng) 上止點(diǎn)上止點(diǎn) 熱熱冷冷熱熱 膨脹過(guò)程的活塞運(yùn)

29、動(dòng)膨脹過(guò)程的活塞運(yùn)動(dòng) 膨脹過(guò)程的容積變化膨脹過(guò)程的容積變化 (3)膨脹過(guò)程膨脹過(guò)程 n曲軸轉(zhuǎn)角：180 270 n當(dāng)熱活塞由行程中部 移動(dòng)到下止點(diǎn)，使熱腔 容積由0.5V0增大到V0； n冷活塞從上止點(diǎn)運(yùn)動(dòng) 到行程中部，冷腔容積 也由零增加到0.5V0。 n總工作腔容積從 0.5V0增加到1.5V0，膨 脹過(guò)程主要發(fā)生在此階 段。在曲軸轉(zhuǎn)角 270時(shí)，熱腔已增至 最大容積，工質(zhì)基本處 于熱腔。值得注意的是， 此時(shí)工作腔總?cè)莘e并未 達(dá)到最大值。 冷冷熱熱冷冷 熱熱 中部中部 中部中部 上止點(diǎn)上止點(diǎn) 下止點(diǎn)下止點(diǎn) 冷冷 熱熱 熱熱冷冷 熱熱 冷冷熱熱冷冷 熱熱 (4)定容冷卻定容冷卻 n曲軸轉(zhuǎn)角：

30、 270 360 n熱活塞從下止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到 行程中部，熱腔容積由V0 縮小到0.5V0； n冷活塞則從行程中部移 動(dòng)到下止點(diǎn)，冷腔容積從 0.5V0增大到V0。 n工作腔總?cè)莘e的變化幅 度較小(在1.5V0到1.71 V0 之間變化)，變化幅度僅為 0.21 V0，因此可認(rèn)為接近 定容過(guò)程。 n在此階段，熱腔容積減 小而冷腔容積加大，使工 質(zhì)從熱腔流入冷腔。在流 經(jīng)回?zé)崞鲿r(shí)，工質(zhì)將部分 熱量傳給了回?zé)崞鬏d熱體 而使本身得到冷卻。 返回上級(jí)主要內(nèi)容返回上級(jí)主要內(nèi)容 定容冷卻過(guò)程的活塞運(yùn)動(dòng)定容冷卻過(guò)程的活塞運(yùn)動(dòng) 定容冷卻過(guò)程的容積變化定容冷卻過(guò)程的容積變化 下止點(diǎn)下止點(diǎn) 下止點(diǎn)下止點(diǎn) 中部中部 冷冷

31、熱熱冷冷熱熱 n 熱腔容積熱腔容積VE的變化律的變化律 nV0熱腔的掃氣容積 從冷活塞下止點(diǎn)起算的 曲軸轉(zhuǎn)角 n冷腔容積冷腔容積Vc的變化規(guī)律的變化規(guī)律 0 1 (1cos) 2 EVV 0 0 1 1cos(90 ) 2 VcV 活塞行程容積與曲軸轉(zhuǎn)角的關(guān)系活塞行程容積與曲軸轉(zhuǎn)角的關(guān)系 n對(duì)兩活塞作簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的熱氣機(jī)的實(shí)際循環(huán)的四個(gè)熱力過(guò)程進(jìn)對(duì)兩活塞作簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的熱氣機(jī)的實(shí)際循環(huán)的四個(gè)熱力過(guò)程進(jìn) 行分析：行分析： 假設(shè)一單作用式熱氣機(jī)的熱腔和冷腔的最大容積相等，熱活 塞運(yùn)動(dòng)領(lǐng)先于冷活塞運(yùn)動(dòng)的相位角90。 1.3 熱氣機(jī)的構(gòu)造熱氣機(jī)的構(gòu)造 1、主要組成、主要組成 外部供熱系統(tǒng) 閉式循環(huán)系統(tǒng)(核心部

32、分核心部分 ) 動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng) 調(diào)節(jié)控制系統(tǒng) 輔助設(shè)備系統(tǒng) 單缸配氣活塞式熱氣機(jī)的主要部件組成示意圖單缸配氣活塞式熱氣機(jī)的主要部件組成示意圖 2、工作過(guò)程、工作過(guò)程 外部燃燒外部燃燒 系統(tǒng)和調(diào)系統(tǒng)和調(diào) 節(jié)控制系節(jié)控制系 統(tǒng)統(tǒng) 閉式循環(huán)閉式循環(huán) 系統(tǒng)系統(tǒng) 動(dòng)力傳動(dòng)動(dòng)力傳動(dòng) 系統(tǒng)系統(tǒng) 1.3.1外部供熱系統(tǒng)外部供熱系統(tǒng) 1、作用：、作用：是給閉式循環(huán)系統(tǒng)提供熱源。凡是 溫度在450以上的任何發(fā)熱裝置，均可以 成為熱氣機(jī)的外部熱源。 2、外部供熱系統(tǒng)的組成、外部供熱系統(tǒng)的組成 以柴油作為燃料的外部燃燒系統(tǒng)的主要 組件有：燃燒空氣鼓風(fēng)機(jī)、空氣預(yù)熱器、 燃燒器組、燃油泵和燃油與空氣的調(diào)控裝 置等。 (1)

33、氣流流程氣流流程 3、流程、流程 燃燒器燃燒器 鼓風(fēng)機(jī)鼓風(fēng)機(jī)新鮮空氣新鮮空氣空氣預(yù)熱器空氣預(yù)熱器 調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)器油箱油箱燃油泵燃油泵 加熱器加熱器 外界外界 (2)氣體溫度變化氣體溫度變化 預(yù)熱預(yù)熱燃燒燃燒 傳給傳給 加熱器加熱器 傳給傳給 預(yù)熱器預(yù)熱器 常溫常溫 600700160020008001200 300 雙曲軸傳動(dòng)熱氣機(jī)及外燃系統(tǒng)氣流流程雙曲軸傳動(dòng)熱氣機(jī)及外燃系統(tǒng)氣流流程 4、外部燃燒系統(tǒng)主要組件的結(jié)構(gòu)、外部燃燒系統(tǒng)主要組件的結(jié)構(gòu) （1）燃燒空氣鼓風(fēng)機(jī)）燃燒空氣鼓風(fēng)機(jī) 其噪聲是熱氣機(jī)噪聲的主要 噪聲源之一； 消耗熱氣機(jī)功率的35 鼓風(fēng)機(jī)應(yīng)根據(jù)需要專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)， 經(jīng)常采用的鼓風(fēng)機(jī)為離心式，

34、 它的壓頭為5000Pa左右。若 采用渦輪增壓，其壓頭還可 高得多。 （2）空氣預(yù)熱器）空氣預(yù)熱器 n功用：功用：是將排氣中的熱量傳給從外界輸入的新鮮 空氣，使外燃系統(tǒng)的效率由55%提高至8590%， 不僅節(jié)約熱能還能改善燃燒，簡(jiǎn)化排氣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。 n結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)：一般為逆流式換熱器。 A、板式預(yù)熱器、板式預(yù)熱器 n材料：耐熱合金鋼片(約0.2mm) n手風(fēng)琴狀 n溫度為8001200的燃?xì)饬髋c溫度為4060的空氣 流在預(yù)熱器中進(jìn)行換熱，結(jié)果空氣經(jīng)預(yù)熱升高到500 700，而燃?xì)鉁囟仍陬A(yù)熱器出口下降到約300。 n不受機(jī)械應(yīng)力 n要求：預(yù)熱器效率高、尺寸小、造價(jià)合理。 B、陶瓷制造的蓄熱式轉(zhuǎn)盤(pán)預(yù)熱

35、器、陶瓷制造的蓄熱式轉(zhuǎn)盤(pán)預(yù)熱器 n材料：多孔陶瓷 n小孔直徑：約0.5mm， n預(yù)熱器圓盤(pán)厚：40mm n工作過(guò)程：安裝在燃燒 區(qū)的上方，預(yù)熱器由電機(jī) 帶動(dòng)緩慢旋轉(zhuǎn)（每分鐘約 56轉(zhuǎn))。當(dāng)預(yù)熱器某一 區(qū)域由熾熱的燃?xì)饬鬟^(guò)時(shí)， 該處圓盤(pán)溫度升高并蓄熱； 當(dāng)旋轉(zhuǎn)到一定位置時(shí)該處 接通了冷空氣流，又將熱 傳給空氣。 n體積，成本上較有利，清 洗方便，換熱效率較差。 （3）燃燒器組）燃燒器組 包括燃燒器、燃油噴霧器、燃油噴霧鼓風(fēng)機(jī)和點(diǎn)火器 等。 A 燃燒器燃燒器 n形狀：薄壁錐形圓筒 n直接與高溫燃?xì)饨佑|（1800-2000度），需對(duì)燃燒器 進(jìn)行冷卻 n溫度：8001000度 n不受壓力 n材料：耐熱

36、合金鋼 n渦流發(fā)生器：提高火焰穩(wěn)定性 B 燃油噴霧器燃油噴霧器 縫隙式燃油噴霧器縫隙式燃油噴霧器 n依靠空氣鼓風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的壓力空氣，將燃油噴入燃燒器 （引射作用）。 n在燃油及氣流的動(dòng)量作用下，所形成的霧狀油粒和進(jìn) 入燃燒室的新鮮空氣得到最好的混合并獲得完全燃燒。 n噴油器的引射空氣量約占燃燒空氣量的23%。 n燃燒器在起動(dòng)時(shí)，采用普通的電火花點(diǎn)火器，燃燒器 點(diǎn)火完成以后，點(diǎn)火器暫停工作 渦流式壓力噴油器渦流式壓力噴油器 n噴油器前端是一渦流室 n燃油在壓力的作用下送進(jìn)渦流室后，一部分從噴 孔噴入燃燒室，一部分從回油管返回 n通過(guò)回油閥可控制噴油量的多少。 （4）燃燒爐）燃燒爐 燃用固體燃料 n

37、沸騰爐燃燒（流化床燃燒），是 指燃料顆粒處于“流態(tài)化”狀態(tài) 下的燃燒。 n固體燃料送入爐膛中的爐蓖上， 空氣從爐篦下方引入。 n風(fēng)速?。喝剂蠈屿o止不動(dòng)，風(fēng)從 燃料的間隙通過(guò)，固定床燃燒， 層燃式燃燒。 n風(fēng)速大：達(dá)到某一臨界速度時(shí)， 料層顆粒就會(huì)失去穩(wěn)定性，產(chǎn)生 強(qiáng)烈的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，發(fā)生沸騰式燃 燒或流化床燃燒。 沸騰燃燒優(yōu)點(diǎn)： n燃料顆粒和空氣獲得強(qiáng)烈攪混，延長(zhǎng)燃料在爐內(nèi) 停留時(shí)間，燃燒過(guò)程穩(wěn)定、迅速且較完全。 n燃燒溫度較低(850l000)，可減少或抑制NOx 的產(chǎn)生 n爐床溫度比較穩(wěn)定，熱氣機(jī)的加熱管埋入爐床可 得到相當(dāng)穩(wěn)定的工質(zhì)溫度。 缺點(diǎn)： n飛灰損失大，需要設(shè)置除塵器捕集飛灰，使其返

38、 回爐內(nèi)繼續(xù)燃燒。 n在沸騰段的受熱管和爐壁易磨損，送風(fēng)機(jī)壓頭要 求較高，電能消耗多。 （5）太陽(yáng)能加熱裝置）太陽(yáng)能加熱裝置 n結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) n工作原理工作原理 n太陽(yáng)能內(nèi)部加熱的熱氣機(jī)。太陽(yáng)能內(nèi)部加熱的熱氣機(jī)。 n結(jié)構(gòu)：石英玻璃氣缸頭，由盤(pán) 式聚能器聚集光束，直接從外 面透過(guò)石英玻璃加熱安裝在配 氣活塞上方的金屬絲網(wǎng)。工質(zhì) 通過(guò)接受太陽(yáng)光的金屬絲網(wǎng)得 到熱量。 n加熱系統(tǒng)非常簡(jiǎn)單、輕巧，附 加容積較小。 n成本低、熱效率高。 n把熱氣機(jī)的外部加熱變?yōu)閮?nèi)部 加熱，形成一種新型熱氣機(jī)。 1.3.2 閉式循環(huán)系統(tǒng)閉式循環(huán)系統(tǒng) 1、功能：、功能： 2、組成：、組成：主要由氣缸體、加熱器、 回?zé)崞?、冷卻器

39、、冷熱活塞組及 密封裝置等組成。 工質(zhì)在系統(tǒng)中來(lái)回流動(dòng)一次， 完成一個(gè)循環(huán)，循環(huán)周期為2。 閉式循環(huán)回路的組成閉式循環(huán)回路的組成 配氣活塞式熱氣機(jī)工作演示圖配氣活塞式熱氣機(jī)工作演示圖 （1）加熱器頭）加熱器頭 n結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)：包括熱腔氣 缸頂和加熱器管組 (或加熱片)，有時(shí) 還附有回?zé)崞鳉んw。 n特點(diǎn)：特點(diǎn)：加熱器頭是 一個(gè)耐高溫(600 800)和耐高壓 (最高可達(dá)25MPa) 的氣密構(gòu)件。 3、閉式循環(huán)系統(tǒng)主要組件的結(jié)、閉式循環(huán)系統(tǒng)主要組件的結(jié) 構(gòu)構(gòu) 加熱器頭的組成加熱器頭的組成 l主要零件：加熱器管組主要零件：加熱器管組 職能職能：將高溫燃?xì)鉄崃總魅爰訜崞鞴軆?nèi)壁，并由 工質(zhì)吸收，達(dá)到對(duì)工質(zhì)

40、加熱的目的。 要求要求：在保證必要的傳熱能力的條件下，工質(zhì)的 流通容積和流阻損失應(yīng)盡可能小，以保證發(fā)動(dòng)機(jī)具 有較高的功率和效率。但是，這三者往往不可兼顧。 n材料要求材料要求： 良好的熱強(qiáng)度和機(jī)械強(qiáng)度； 對(duì)燃?xì)饩哂辛己玫目刮g性。 當(dāng)以氫氣為工質(zhì)時(shí)，要求金屬加熱器管壁不易滲 透擴(kuò)散氫氣，不受氫的脆化作用（氫氣與金屬中 碳發(fā)生化合，使金屬變脆而形響強(qiáng)度)。 n材料種類(lèi)：材料種類(lèi)： （1）高級(jí)耐熱合金：含鉻、鈷、鎳各約20%。 例如N-155，可承受溫度約750和壓力 24.5MPa,價(jià)格昂貴，用于軍事; （2）A286合金鋼： 55鐵、25鎳、15鈷， 價(jià)格比N-155便宜許多，用于商品車(chē)用熱氣機(jī)

41、； （3）普通不銹鋼：管壁溫度不應(yīng)高于650， 承壓在15MPa以?xún)?nèi)。 （2）氣缸套和回?zé)崞鳉んw）氣缸套和回?zé)崞鳉んw n上下溫差可達(dá)400600，承受很高的機(jī)械應(yīng)力和較 高的熱應(yīng)力。 n為了降低缸壁和殼體的上下直接導(dǎo)熱損失，在保證機(jī)械 強(qiáng)度的前提下，要求缸壁較薄。 n一般都要用耐熱合金鋼或不銹鋼加工或精密澆鑄而成。 n氣缸套較長(zhǎng)，可分成兩段。上段處于溫度很高的熱腔， 要采用耐熱鋼材，而下段處于冷腔，可用一般鋼材制造， 這樣可減少耐熱合金的消耗量。 （3）回?zé)崞鳎┗責(zé)崞?基本結(jié)構(gòu)：基本結(jié)構(gòu)：在耐壓容器中填充由蓄熱材料構(gòu)成的載熱體 (又稱(chēng)填料或回?zé)崞餍?。 載熱體要求：載熱體要求： 1.空隙 2.

42、 熱交換面積足夠大，而通流容積和流動(dòng)損失要小 3.良好的耐熱性能以及高的熱容量和熱導(dǎo)率。 作用：作用：不僅是熱氣機(jī)的一種必要的節(jié)能裝置，而且可使 加熱器和冷卻器的工作容量大大減小，因此，回?zé)崞魇且粋€(gè) 極其重要的部件。 回?zé)崞鞣诸?lèi)：回?zé)崞鞣诸?lèi)： u篩網(wǎng)式載熱體回?zé)崞?u球狀顆粒載熱體回?zé)崞?u卷席式填料回?zé)崞?u環(huán)形縫隙式回?zé)崞?u陶瓷回?zé)崞?篩網(wǎng)式載熱體回?zé)崞骱Y網(wǎng)式載熱體回?zé)崞?n回?zé)崞餍居弥睆綖?.035 0.1mm的不銹鋼絲制造； n面容比：300cm2cm3。 l將鋼絲網(wǎng)沖成圓片，一片片地堆疊在一起（錯(cuò)開(kāi) 一定的角度），稍微壓縮一下，將網(wǎng)片層的四周進(jìn) 行輕微的燒結(jié)形成一個(gè)整體，保證透空率

43、和換熱面 積。 l將回?zé)崞餍静迦胍粋€(gè)薄壁護(hù)套中，在護(hù)套兩端各 裝一個(gè)斜紋狀的網(wǎng)板，以避免氣流直接沖擊回?zé)崞?芯。 回?zé)崞鹘Y(jié)構(gòu)尺寸：回?zé)崞鹘Y(jié)構(gòu)尺寸： A、回?zé)崞骺紫兑毫χ睆剑夯責(zé)崞骺紫兑毫χ睆剑?n孔隙減小時(shí)，流通容積相應(yīng)減小，換熱效果得到改善。小孔徑 的金屬絲作回?zé)崞餍镜牟牧鲜强扇〉摹?n孔隙減小，流阻損失增加，過(guò)大的流阻損失會(huì)使發(fā)動(dòng)機(jī)的功率 和效率都下降。 B、長(zhǎng)度直徑比、長(zhǎng)度直徑比: n長(zhǎng)徑比大，換熱效果好，減少軸向?qū)釗p失，流阻損失大。 n長(zhǎng)徑比的選取，除要兼顧效率和流阻損失兩者外，還要考慮所 用工質(zhì)及熱氣機(jī)的用途。 n回?zé)崞鞯拈L(zhǎng)徑比為 0.52.5，較低值適用于空氣作工質(zhì)或要 求具有較

44、高功率密度的發(fā)動(dòng)機(jī)，較高值適用于氫氣工質(zhì)或轉(zhuǎn)速 較低的熱氣機(jī)。 篩網(wǎng)式回?zé)崞髟跓崞鳈C(jī)上采用最多。 球狀顆粒載熱體回?zé)崞髑驙铑w粒載熱體回?zé)崞?p其載熱體由數(shù)千個(gè)直徑為3mm左右的鋼球組成。 p回?zé)崞鲀啥擞姓职?，以固定鋼球位置?p罩板上開(kāi)有多條窄槽，槽寬要小于鋼球直徑。 p工質(zhì)由窄槽進(jìn)入鋼球群中，穿過(guò)各縫隙與鋼球接觸進(jìn) 行熱交換。 卷席式填料回?zé)崞骶硐教盍匣責(zé)崞?n載熱體采用很薄的不銹鋼 片、鋁片或銅片，卷成圓 筒形，然后置于回?zé)崞髦?充當(dāng)載熱體。 n為了保持薄片之間有均勻 的間隙，在360圓周范 圍沖壓出n個(gè)等分的波紋， 波紋的深度取決于要求薄 板之間的間隙大小，還要 避免波峰重疊。 卷席式

45、填料回?zé)崞骶硐教盍匣責(zé)崞?環(huán)形縫隙式回?zé)崞鳝h(huán)形縫隙式回?zé)崞?n 對(duì)缸徑小于50mm，工質(zhì)壓力低于0.5MPa的超小型 低速熱氣機(jī)，有時(shí)借助配氣活塞與缸套之間的環(huán)形縫 隙代替回?zé)崞鳌?n實(shí)踐證明，采用縫隙式回?zé)崞?，由于附加容積、回?zé)?器殼體上導(dǎo)熱損失和流動(dòng)摩擦損失等都較小，所以能 改善超小型低速熱氣機(jī)的性能。 陶瓷回?zé)崞魈沾苫責(zé)崞?近年開(kāi)發(fā)的新型回?zé)崞?n蓄熱能力強(qiáng) n價(jià)格低 n機(jī)械強(qiáng)度和耐熱沖擊力差 （4）冷卻器）冷卻器 n功能：功能：將壓縮過(guò)程中工質(zhì)的壓縮熱導(dǎo)至外界，使 壓縮過(guò)程盡可能接近等溫下進(jìn)行。 n冷卻劑：冷卻劑：通常用水或水和甘醇的混合液。 n管殼式冷卻器：管殼式冷卻器：工質(zhì)軸向地

46、流經(jīng)小口徑的冷卻器 管束，而冷卻水在管束的外壁橫向流過(guò)，對(duì)從管 內(nèi)流過(guò)的工質(zhì)進(jìn)行冷卻。 n冷卻器的通流容積較小冷卻器的通流容積較?。▋H占總附加容積的13 15左右）：燃?xì)馀c加熱器管壁的換熱系數(shù)遠(yuǎn)低 于水與冷卻器管壁的換熱系數(shù)，壓縮熱又低于膨 脹熱。 （5）活塞組）活塞組 n功能：功能：是將工質(zhì)的能量轉(zhuǎn)換為機(jī)械功的部件。 n強(qiáng)度：強(qiáng)度：要求活塞有足夠的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，以承受氣體 壓力、機(jī)械負(fù)荷和慣性力。 (1)配氣活塞配氣活塞 n工作特點(diǎn)：工作特點(diǎn)：配氣活塞上端是循環(huán)的高溫區(qū)，下端是循環(huán)的 低溫區(qū)，活塞上下端溫差很大(可達(dá)400500)，但壓差 很小，其值相當(dāng)于工質(zhì)通過(guò)各熱交換器時(shí)的壓力降。 n其結(jié)構(gòu)

47、特點(diǎn)是：其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是： 采取中空薄壁結(jié)構(gòu)，活塞做得較長(zhǎng)，一般可達(dá)活塞直 徑的23倍，可使結(jié)構(gòu)輕巧 ，并降低導(dǎo)熱損失。 活塞項(xiàng)部做成圓球形或拱形，目的是為了降低應(yīng)力集 中，并與氣缸圓頂相配合，減小余隙容積。 由于活塞上下壓差很小，一般無(wú)須設(shè)置正規(guī)的密封裝 置。相反，活塞與氣缸間的間隙不應(yīng)過(guò)小，否則反而 會(huì)使摩擦損失加劇以及導(dǎo)熱損失增加。 活塞殼體內(nèi)部在長(zhǎng)度方向可點(diǎn)焊或壓入幾層水平隔板。 若工質(zhì)壓力較高而又采用薄殼結(jié)構(gòu)，則在活 塞底部的封蓋上應(yīng)開(kāi)設(shè)一個(gè)小孔，使活塞內(nèi) 腔充滿工質(zhì)。 活塞頂處于高溫區(qū)，需要用耐熱合全鋼制造； 活塞體及底部溫度較低，可用普通鋼制造， 與頂部連成一體。 (2)動(dòng)力活塞動(dòng)力

48、活塞 n工作特點(diǎn)：工作特點(diǎn)：動(dòng)力活塞上下端都處于循環(huán)系統(tǒng)的低溫區(qū)， 溫差小但壓差很大。動(dòng)力活塞上端處于閉式循環(huán)系統(tǒng) 內(nèi)，承受工質(zhì)壓力，而活塞下端是緩沖腔，一般為最 小循環(huán)壓力或平均循環(huán)壓力。 n密封：密封：動(dòng)力活塞上下端的壓差達(dá)5l0MPa，因此必 須進(jìn)行密封，以防止冷腔與緩沖腔通。 （3）雙作用熱氣機(jī)活塞）雙作用熱氣機(jī)活塞 n工作特點(diǎn)：工作特點(diǎn)：其上下端的溫差如配氣活塞 那樣，其壓差近于動(dòng)力活塞，因此，其 工作條件差。 n結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu):活塞也應(yīng)做成很長(zhǎng)的中空薄壁結(jié) 構(gòu)，活塞與氣缸間隙不應(yīng)過(guò)小，但其活 塞底部應(yīng)設(shè)置密封環(huán)。 n三部分組成三部分組成:活塞頭是用高級(jí)耐熱合金 鋼制成的薄殼結(jié)構(gòu)，內(nèi)腔工質(zhì)

49、壓力為最 低循環(huán)壓力，活塞座上方連活塞頭，下 方接活塞桿和活塞體，活塞體上帶有活 塞環(huán)，環(huán)一般是兩道。在活塞環(huán)的上方 或下方應(yīng)設(shè)置導(dǎo)向環(huán)，防止活塞擺動(dòng)， 以保證活塞環(huán)良好的工作條件。 （6）密封裝置及活塞環(huán)）密封裝置及活塞環(huán) n 重要性：重要性： n保證熱氣機(jī)正常工作必不可少的條件 n當(dāng)循環(huán)系統(tǒng)中的發(fā)動(dòng)機(jī)的功率密度越大時(shí)工質(zhì)壓力 越高，但密封也越困難。 n密封裝置的好壞已成為熱氣機(jī)能否向更高功率密度 發(fā)展的重要問(wèn)題。 n熱氣機(jī)的密封，根據(jù)其部位的不同可 分為活塞密封和活塞桿密封；前者又 稱(chēng)為環(huán)密封，后者稱(chēng)為桿密封。 n熱氣機(jī)的密封環(huán)不允許用油潤(rùn)滑。 原因：原因：潤(rùn)滑油或其油蒸氣堵塞回?zé)崞?和沾

50、污熱交換器的換熱表面，使發(fā)動(dòng) 機(jī)性能惡化；若用氫作工質(zhì)還會(huì)生成 碳?xì)浠衔?如甲烷)，使工質(zhì)發(fā)生改 變。 n仍要求密封環(huán)有良好的滑動(dòng)性能，摩 擦損失不能太大，因此密封環(huán)一般不 能用金屬而采用某種特殊材料，目前 常采用聚四氟乙烯作為其基質(zhì)，并摻 入其他強(qiáng)化物質(zhì)。 (1)活塞密封活塞密封 n活塞密封包括配氣塞密封和動(dòng)力活塞密封。主要是 動(dòng)力活塞密封。 n為了保證活塞環(huán)能在一定的溫度下長(zhǎng)期可靠地工作， 摩擦功又不太大，要求活塞材料的干摩擦系數(shù)小， 又具有相當(dāng)?shù)姆€(wěn)定性。 n氟炭材料具有良好的干摩擦性能，適用于滑動(dòng)密封。 特別是聚四氟乙烯(特氟隆)具有很好的冷流特性，在 較低的干摩擦系數(shù)下可獲得良好的滑

51、動(dòng)性能和密封 能力但這種材抖的熱穩(wěn)定較差，在120以上的溫 度下工作，環(huán)很快磨損。 n當(dāng)當(dāng)聚氟乙烯充填玻璃纖維等材料后，就稱(chēng)為魯隆， 它具有較好的熱穩(wěn)定性，良好的抗磨能力，但干摩 擦系數(shù)較大。 n 動(dòng)力活塞密封環(huán)可以用“特氟隆”棒材經(jīng)車(chē)削而成 為整體式，環(huán)上開(kāi)有切口，安裝在活塞環(huán)槽內(nèi)。 n 雙作用活塞密封環(huán)的工作條件比動(dòng)力活塞密封環(huán)要 惡劣。它的上下壓差比動(dòng)力活塞環(huán)約高40，因此 要求活塞環(huán)具有很大的張力。可以采用內(nèi)燃機(jī)刮油 環(huán)的形式，在整體“魯隆”環(huán)的背面增設(shè)一根金屬 彈簧，使“魯隆”環(huán)沿徑向有一定張力向外脹緊。 (2)活塞桿密封活塞桿密封 n作用：防止工質(zhì)通過(guò)活塞 桿漏入曲軸箱，同時(shí)也防

52、止曲軸箱中的潤(rùn)滑油沿活 塞桿滲入閉式循環(huán)系統(tǒng)。 n在菱形傳動(dòng)配氣活塞式熱 氣機(jī)中，必須設(shè)置兩組活 塞桿密封裝置。一組是動(dòng) 力活塞桿與緩沖腔之間的 密封，另一組裝在動(dòng)活塞 桿和配氣活塞桿之間。 熱氣機(jī)密封部位圖熱氣機(jī)密封部位圖 n密封形式中的幾種： (a)絕對(duì)密封裝置 ：呈圓錐 形的橡膠卷筒，大端固定 在缸體上，小端固定在活 塞桿上 。 (b)滑動(dòng)密封裝置 三處彈性密封件：頂密 封 ，刮油環(huán) ，泵環(huán) 。氣 腔，油腔。 (c)自動(dòng)緊貼密封裝置：密封 環(huán),用于活塞桿密封，適用 于低性能指標(biāo)的熱氣機(jī) 。 1.3.3動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng) n熱氣機(jī)動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的任務(wù)熱氣機(jī)動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的任務(wù) n三種類(lèi)型

53、三種類(lèi)型 ： 菱形傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 曲柄連桿機(jī)構(gòu) 斜盤(pán)傳動(dòng)機(jī)構(gòu) v配氣活塞式熱氣機(jī)常采用菱形傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，單 作用式熱氣機(jī)采用曲柄連桿機(jī)構(gòu)，雙作用式熱 氣機(jī)可采用曲柄連桿機(jī)構(gòu)、斜盤(pán)或擺盤(pán)機(jī)構(gòu)等。 1、菱形傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、菱形傳動(dòng)機(jī)構(gòu) n用于配氣活塞式熱 氣機(jī)。 n結(jié)構(gòu)組成結(jié)構(gòu)組成 n工作特點(diǎn)工作特點(diǎn) 活塞正弦運(yùn)動(dòng)規(guī)活塞正弦運(yùn)動(dòng)規(guī) 律律 良好的平衡性良好的平衡性 緩沖腔緩沖腔 n適用于功率不大適用于功率不大 的熱氣機(jī)的熱氣機(jī) 菱形傳動(dòng)機(jī)構(gòu)示意圖菱形傳動(dòng)機(jī)構(gòu)示意圖 2曲柄連桿機(jī)構(gòu)曲柄連桿機(jī)構(gòu) n這種機(jī)構(gòu)用于內(nèi)燃機(jī)上是成熟的。 n用于熱氣機(jī)，必須?；钊麠U垂直運(yùn)動(dòng)以利于工質(zhì) 的密封，因此構(gòu)柄連桿機(jī)構(gòu)通常是帶有十字頭的。

54、 n特點(diǎn)：特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但平衡性較差，單缸的平衡機(jī) 構(gòu)更復(fù)雜。 3.斜盤(pán)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)斜盤(pán)傳動(dòng)機(jī)構(gòu) n結(jié)構(gòu)組成結(jié)構(gòu)組成 n優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： n(1)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易平衡、扭矩特性好，活塞作簡(jiǎn)單的簡(jiǎn)諧 運(yùn)動(dòng)，氣缸數(shù)選擇自由空間大。 (2)改變斜盤(pán)的傾角可以改變活塞的行程，從而控制與調(diào) 節(jié)負(fù)荷。 斜盤(pán)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)示意圖斜盤(pán)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)示意圖 1.3.4調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)控制系統(tǒng) n熱氣機(jī)的控制系統(tǒng)可分為燃燒控制和功率控制兩 大部分。 n控制要求是根據(jù)熱氣機(jī)的應(yīng)用情況來(lái)決定： 若與固定頻率的發(fā)電機(jī)組合時(shí)，在不同負(fù)載條 件下，熱氣機(jī)應(yīng)保持轉(zhuǎn)速穩(wěn)定。 若與變工況運(yùn)轉(zhuǎn)的汽車(chē)相匹配時(shí)，則熱氣機(jī)應(yīng) 能快速調(diào)節(jié)和控制轉(zhuǎn)速和功率。 1

55、燃燒控制系統(tǒng)燃燒控制系統(tǒng) n燃燒控制系統(tǒng)的基本要求： 在整個(gè)負(fù)載范圍內(nèi)都能保持最高的效率和穩(wěn)定 的燃燒。 當(dāng)負(fù)荷變化時(shí)，要求燃燒控制系統(tǒng)能及時(shí)調(diào)節(jié) 燃料供給量、空氣流量，并保持穩(wěn)定的空燃比 (一般為1.2左右)，使燃燒過(guò)程能正常地進(jìn)行。 n熱氣機(jī)的運(yùn)行效率主要取決于加熱管內(nèi)工質(zhì)的最 高溫度，加熱管的溫度就是燃燒控制系統(tǒng)的信息 源。 n菲利浦福持公司4215DA發(fā)動(dòng)機(jī)上的控制系統(tǒng)。 n燃油控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)，是使加熱管器的工作溫度保持 在799不變。溫度傳感器是空氣-燃油控制回路的初級(jí)控 制裝置。通過(guò)溫度傳感器和空燃比控制器，既調(diào)節(jié)燃油的 供給，也控制進(jìn)入燃燒器的空氣量。 空燃比控制裝置系統(tǒng)圖空

56、燃比控制裝置系統(tǒng)圖 2功率控制系統(tǒng)功率控制系統(tǒng) （1）壓力調(diào)節(jié)法）壓力調(diào)節(jié)法 n基本原理基本原理 n增加負(fù)荷增加負(fù)荷 n減少負(fù)荷減少負(fù)荷 n瞬時(shí)減小負(fù)荷瞬時(shí)減小負(fù)荷 n特點(diǎn)特點(diǎn) n增大功率時(shí)的反應(yīng)比 較靈敏，但減小功率 時(shí)卻反應(yīng)較慢 n壓力控制法需要有壓 縮機(jī)和貯氣瓶，裝置 比較復(fù)雜。 多缸熱氣機(jī)采用壓力調(diào)節(jié)法的多缸熱氣機(jī)采用壓力調(diào)節(jié)法的 控制系統(tǒng)圖控制系統(tǒng)圖 (2)附加容積調(diào)節(jié)法附加容積調(diào)節(jié)法 n基本原理 n容積增加，壓力波幅 值減小，熱氣機(jī)的功 率于是下降。 n功率變化是非連續(xù)的 。 附加容積調(diào)節(jié)法的系統(tǒng)圖附加容積調(diào)節(jié)法的系統(tǒng)圖 n 這種調(diào)節(jié)法的優(yōu)點(diǎn)是可省去壓氣機(jī)等裝置，降低 成本，但無(wú)益

57、容積調(diào)節(jié)法的反應(yīng)時(shí)間比壓力法長(zhǎng)， 不夠靈敏。 調(diào)節(jié)過(guò)程中的壓力幅及功率變化情況調(diào)節(jié)過(guò)程中的壓力幅及功率變化情況 1.3.5 典型樣機(jī)簡(jiǎn)要介紹典型樣機(jī)簡(jiǎn)要介紹 n日本的日本的NS03M一一87型熱氣機(jī)型熱氣機(jī) NS03M一一87型熱氣機(jī)剖面圖型熱氣機(jī)剖面圖 n燃用生物質(zhì)的燃用生物質(zhì)的ST一一5型熱氣機(jī)型熱氣機(jī) ST-5型熱氣機(jī)剖面圖型熱氣機(jī)剖面圖 n美國(guó)美國(guó)STM4120太陽(yáng)能熱氣機(jī)太陽(yáng)能熱氣機(jī) l中國(guó)海軍新潛的中國(guó)海軍新潛的AIP(Air Independence Power)技術(shù)技術(shù):熱氣機(jī)熱氣機(jī) 第第4節(jié)節(jié) 熱氣機(jī)的循環(huán)分析及特性熱氣機(jī)的循環(huán)分析及特性 1.4.1 施密特循環(huán)分析法施密特循

58、環(huán)分析法 n實(shí)際循環(huán)是一個(gè)極其復(fù)雜的過(guò)程，要在完全真實(shí)的情況下 分析計(jì)算循環(huán)過(guò)程是十分困難的。 n 施密特(1871)對(duì)循環(huán)過(guò)程提出了經(jīng)典性的理論分析-施密特 分析計(jì)算法。 n特點(diǎn)：特點(diǎn)： 1）假定活塞作簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，同時(shí)考慮了加熱器、回?zé)崞?、?卻器以及連接通道等附加容積的存在。 2）相對(duì)于按理想斯特林循環(huán)所導(dǎo)出的理論公式來(lái)說(shuō)向?qū)嶋H 靠近了一步。但它仍保留理想斯特林循環(huán)的許多假定。 1.施密特分析法的基本假設(shè)施密特分析法的基本假設(shè) 壓縮過(guò)程和膨脹過(guò)程是定溫的； 在循環(huán)回路中，各處工質(zhì)瞬時(shí)壓力相等，即無(wú)流體摩擦阻 力損失； 工質(zhì)遵守理想氣體狀態(tài)方程pVMRT，且作穩(wěn)定流動(dòng)； 工質(zhì)總質(zhì)量保持不變，即

59、沒(méi)有泄漏； 工作腔容積按正弦規(guī)律變化； 回?zé)徇^(guò)程是完全的，即回?zé)崞鞯挠行詾?00%； 循環(huán)系統(tǒng)各組成部分中的工質(zhì)溫度為恒值； 無(wú)機(jī)器的導(dǎo)熱、散熱損失及機(jī)械摩擦損失； 工況處于穩(wěn)定狀態(tài)。 2、符號(hào)說(shuō)明及意義、符號(hào)說(shuō)明及意義 VE 、VC - 熱腔、冷腔的掃氣容積 - 掃氣容積比； = VC /VE Ve、Vc - 熱腔、冷腔的瞬時(shí)容積； 、v - 活塞相位角、容積相位角。 VD - 總附加容積(或稱(chēng)無(wú)益容積)；包括加熱器、回?zé)崞鳌?冷卻器及聯(lián)接管道等的通流容積。 -附加容積比；= VD /VE TE、 Tc 、TD- 熱腔、冷腔和附加容積的工質(zhì)溫度； - 溫度比； = TC /TE p、 Pm

60、ax、 Pmin 、Pm 分別為循環(huán)瞬時(shí)壓力、循環(huán)最大 壓力、循環(huán)最小壓力、循環(huán)平均壓力； - 曲軸轉(zhuǎn)角，從熱活塞在下止點(diǎn)起算的曲軸轉(zhuǎn)角。 Me、Mc、Md - 在熱腔、冷腔、附加容積中的工質(zhì)質(zhì)量； Mt - 工質(zhì)總質(zhì)量； VT - 總掃氣容積； 單作用式熱氣機(jī) VT(1+)VE； 配氣活塞式熱氣機(jī) VT(1+)VE - VL VL -活塞行程重疊容積 稱(chēng)為壓力相位角。這是一個(gè)重要的參數(shù)，它標(biāo)志著循環(huán) 壓力變化的特征點(diǎn)。 ) cos sin ( 1 tg 3單作用式熱氣機(jī)的施密特分析單作用式熱氣機(jī)的施密特分析 (1)基本方程式基本方程式 n 單作用式熱氣機(jī)的各腔容積與曲軸轉(zhuǎn)角的關(guān)系： 瞬時(shí)熱腔