工程熱力學(xué)第9章

1、1第九章第九章 氣體動(dòng)力循環(huán)氣體動(dòng)力循環(huán) Gas power cycles9-1 分析動(dòng)力循環(huán)的一般方法分析動(dòng)力循環(huán)的一般方法9-2 活塞式內(nèi)燃機(jī)實(shí)際循環(huán)的簡化活塞式內(nèi)燃機(jī)實(shí)際循環(huán)的簡化9-3 活塞式內(nèi)燃機(jī)的理想循環(huán)活塞式內(nèi)燃機(jī)的理想循環(huán)9-4 活塞式內(nèi)燃機(jī)各種理想循環(huán)的熱力學(xué)比較活塞式內(nèi)燃機(jī)各種理想循環(huán)的熱力學(xué)比較9-6 燃?xì)廨啓C(jī)裝置循環(huán)燃?xì)廨啓C(jī)裝置循環(huán)9-7 燃?xì)廨啓C(jī)裝置定壓加熱實(shí)際循環(huán)燃?xì)廨啓C(jī)裝置定壓加熱實(shí)際循環(huán)*9-8 提高燃?xì)廨啓C(jī)裝置熱效率的熱力學(xué)措施提高燃?xì)廨啓C(jī)裝置熱效率的熱力學(xué)措施*9-9 噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)簡介噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)簡介*9-5 活塞式熱力發(fā)動(dòng)機(jī)及其循環(huán)活塞式熱力發(fā)動(dòng)機(jī)及其循環(huán)2

2、講授：講授：第九章第九章 氣體動(dòng)力循環(huán)氣體動(dòng)力循環(huán) Gas power cycles9-1 分析動(dòng)力循環(huán)的一般方法分析動(dòng)力循環(huán)的一般方法9-2 活塞式內(nèi)燃機(jī)實(shí)際循環(huán)的簡化活塞式內(nèi)燃機(jī)實(shí)際循環(huán)的簡化9-3 活塞式內(nèi)燃機(jī)的理想循環(huán)活塞式內(nèi)燃機(jī)的理想循環(huán)9-4 活塞式內(nèi)燃機(jī)各種理想循環(huán)的熱力學(xué)比較活塞式內(nèi)燃機(jī)各種理想循環(huán)的熱力學(xué)比較391 分析動(dòng)力循環(huán)的一般方法分析動(dòng)力循環(huán)的一般方法一、分析動(dòng)力循環(huán)的目的一、分析動(dòng)力循環(huán)的目的: 在熱力學(xué)基本定律的基礎(chǔ)上分析循環(huán)能量轉(zhuǎn)化的在熱力學(xué)基本定律的基礎(chǔ)上分析循環(huán)能量轉(zhuǎn)化的經(jīng)濟(jì)性經(jīng)濟(jì)性，尋求尋求提高經(jīng)濟(jì)性提高經(jīng)濟(jì)性的方向及途徑。的方向及途徑。二、分析動(dòng)力循環(huán)的

3、一般步驟二、分析動(dòng)力循環(huán)的一般步驟: 1. 實(shí)際循環(huán)（復(fù)雜不可逆）實(shí)際循環(huán)（復(fù)雜不可逆）抽象、簡化抽象、簡化可逆理論循環(huán)可逆理論循環(huán)分析可逆循環(huán)分析可逆循環(huán)影響影響經(jīng)濟(jì)性的主要經(jīng)濟(jì)性的主要因素因素和可能和可能改進(jìn)途徑改進(jìn)途徑實(shí)際循環(huán)實(shí)際循環(huán)指導(dǎo)改善指導(dǎo)改善2. 分析實(shí)際循環(huán)與理論循環(huán)的偏離程度，找出實(shí)際分析實(shí)際循環(huán)與理論循環(huán)的偏離程度，找出實(shí)際 損失的部位、大小、原因及改進(jìn)辦法。損失的部位、大小、原因及改進(jìn)辦法。4三、分析動(dòng)力循環(huán)的方法三、分析動(dòng)力循環(huán)的方法1. 第一定律分析法第一定律分析法以第一定律為基礎(chǔ)，以能以第一定律為基礎(chǔ)，以能量的量的數(shù)量守恒數(shù)量守恒為為立足點(diǎn)立足點(diǎn)。2. 第二定律分析

4、第二定律分析法法綜合第一定律和第二定律綜合第一定律和第二定律從從能量的數(shù)量和質(zhì)量分析能量的數(shù)量和質(zhì)量分析。熵分析法熵分析法火 用火 用 分析法分析法熵產(chǎn)熵產(chǎn)作功能力損失作功能力損失火 用火 用 損損火 用火 用 效率效率5四、內(nèi)部熱效率四、內(nèi)部熱效率 i(Internal thermal efficiency )不可逆過程中實(shí)際作功量和循環(huán)加熱量之比不可逆過程中實(shí)際作功量和循環(huán)加熱量之比net,actTnetiTt11wwqq 其中其中nett1wq 與實(shí)際循環(huán)相當(dāng)?shù)呐c實(shí)際循環(huán)相當(dāng)?shù)膬?nèi)可逆循環(huán)內(nèi)可逆循環(huán)的熱效率。的熱效率。net,actTnetww相對(duì)內(nèi)部效率相對(duì)內(nèi)部效率(Internal E

5、ngine Efficiency) 反映內(nèi)部摩擦引起的損失。反映內(nèi)部摩擦引起的損失。五、空氣標(biāo)準(zhǔn)假設(shè)五、空氣標(biāo)準(zhǔn)假設(shè)(The Air-standard Hypothesis)氣體動(dòng)力循環(huán)中工作流體氣體動(dòng)力循環(huán)中工作流體理想氣體理想氣體空氣空氣定比熱定比熱燃燒和排氣過程燃燒和排氣過程吸熱和放熱過程吸熱和放熱過程燃料燃燒造成各部分氣體成分及質(zhì)量改變忽略不計(jì)燃料燃燒造成各部分氣體成分及質(zhì)量改變忽略不計(jì)692 活塞式內(nèi)燃機(jī)實(shí)際循環(huán)的簡化活塞式內(nèi)燃機(jī)實(shí)際循環(huán)的簡化一、活塞式一、活塞式內(nèi)燃機(jī)內(nèi)燃機(jī)(internal combustion engine)簡介簡介1分類分類：按燃料：煤氣機(jī)按燃料：煤氣機(jī)(ga

6、s engine) 汽油機(jī)汽油機(jī)(gasoline engine; petrol engine) 柴油機(jī)柴油機(jī)(diesel engine) 按沖程：二沖程按沖程：二沖程(two-stroke ) 四沖程四沖程(four-stroke )按點(diǎn)火方式：點(diǎn)燃式按點(diǎn)火方式：點(diǎn)燃式(spark ignition engine) 壓燃式壓燃式(compression ignition engine)7 開式循環(huán)開式循環(huán)(open cycle)； 燃燒、傳熱、排氣、膨脹、壓縮均為燃燒、傳熱、排氣、膨脹、壓縮均為不可逆不可逆； 各環(huán)節(jié)中工質(zhì)各環(huán)節(jié)中工質(zhì)質(zhì)量、成分稍有變化質(zhì)量、成分稍有變化?；钊絻?nèi)燃機(jī)循環(huán)特

7、點(diǎn)活塞式內(nèi)燃機(jī)循環(huán)特點(diǎn)8二、活塞式內(nèi)燃機(jī)循環(huán)的簡化二、活塞式內(nèi)燃機(jī)循環(huán)的簡化點(diǎn)火點(diǎn)火排氣沖程排氣沖程膨脹沖程膨脹沖程點(diǎn)火燃燒沖程點(diǎn)火燃燒沖程9三、平均有效壓力三、平均有效壓力(mean effective pressure)hnetVWMEP沖程活塞面積循環(huán)凈功活塞排量循環(huán)凈功MEPMEP 活塞式內(nèi)燃機(jī)的壓縮、膨脹過程中壓力是變化的，由于假定理想循環(huán)經(jīng)歷一系列內(nèi)部可逆過程，引進(jìn)平均有效壓力。10理論循環(huán)中按燃燒過程不同：理論循環(huán)中按燃燒過程不同：定壓加熱循環(huán)定壓加熱循環(huán)定容加熱循環(huán)定容加熱循環(huán)混合加熱循環(huán)混合加熱循環(huán) 93 活塞式內(nèi)燃機(jī)的理想循環(huán)活塞式內(nèi)燃機(jī)的理想循環(huán)11點(diǎn)燃式點(diǎn)燃式汽油機(jī)定容

8、加熱汽油機(jī)定容加熱循環(huán)圖循環(huán)圖 定容，定壓，混合定容，定壓，混合高速柴油機(jī)的混合加熱循環(huán)高速柴油機(jī)的混合加熱循環(huán) 進(jìn)入工質(zhì)：進(jìn)入工質(zhì)：油油/ /氣混合物氣混合物進(jìn)入工質(zhì)：進(jìn)入工質(zhì)：純空氣純空氣0-10-1：進(jìn)氣沖程：進(jìn)氣沖程：節(jié)流，節(jié)流，p p小于小于p p0 0. .1-21-2：壓縮沖程：壓縮沖程：可逆絕熱壓縮。可逆絕熱壓縮。2-32-3：定容燃燒過程定容燃燒過程3-43-4：工作沖程：工作沖程：絕熱膨脹過程絕熱膨脹過程4-04-0：排氣沖程。：排氣沖程。0-10-1：進(jìn)氣沖程：進(jìn)氣沖程：節(jié)流，節(jié)流，p p小于小于p p0 0. .1-21-2：壓縮沖程：壓縮沖程：可逆絕熱壓縮。可逆絕熱壓

9、縮。22點(diǎn)開始噴油，點(diǎn)開始噴油，2 2點(diǎn)達(dá)到柴油自點(diǎn)達(dá)到柴油自燃溫度。燃溫度。壓燃式壓燃式柴油機(jī)定壓加熱柴油機(jī)定壓加熱循環(huán)圖循環(huán)圖 22-32-3：定壓燃燒過程定壓燃燒過程3-43-4：工作沖程：工作沖程：絕熱膨脹過程絕熱膨脹過程4-04-0：排氣沖程。：排氣沖程。進(jìn)入工質(zhì)：進(jìn)入工質(zhì)：純空氣純空氣增壓高速，早期低速柴油機(jī)。增壓高速，早期低速柴油機(jī)。整個(gè)整個(gè)過程接近定壓過程接近定壓燃燒過程。燃燒過程。3-43-4：定壓加熱過程定壓加熱過程4-54-5：工作沖程：工作沖程：絕熱膨脹過程絕熱膨脹過程5-15-1：定容放熱。：定容放熱。2-32-3：定容加熱過程定容加熱過程22點(diǎn)開始噴油，點(diǎn)開始噴油，

10、2 2點(diǎn)柴油自燃點(diǎn)柴油自燃12點(diǎn)燃式點(diǎn)燃式汽油機(jī)定容加熱汽油機(jī)定容加熱循環(huán)圖循環(huán)圖 定容，定壓，混合定容，定壓，混合高速柴油機(jī)的混合加熱循環(huán)高速柴油機(jī)的混合加熱循環(huán) 進(jìn)入工質(zhì)：進(jìn)入工質(zhì)：油油/ /氣混合物氣混合物進(jìn)入工質(zhì)：進(jìn)入工質(zhì)：純空氣純空氣0-10-1：進(jìn)氣沖程：進(jìn)氣沖程：節(jié)流，節(jié)流，p p小于小于p p0 0. .1-21-2：壓縮沖程：壓縮沖程：可逆絕熱壓縮?？赡娼^熱壓縮。2-32-3：定容燃燒過程定容燃燒過程3-43-4：工作沖程：工作沖程：絕熱膨脹過程絕熱膨脹過程4-04-0：排氣沖程。：排氣沖程。0-10-1：進(jìn)氣沖程：進(jìn)氣沖程：節(jié)流，節(jié)流，p p小于小于p p0 0. .1-2

11、1-2：壓縮沖程：壓縮沖程：可逆絕熱壓縮?？赡娼^熱壓縮。22點(diǎn)開始噴油，點(diǎn)開始噴油，2 2點(diǎn)達(dá)到柴油自點(diǎn)達(dá)到柴油自燃溫度。燃溫度。壓燃式壓燃式柴油機(jī)定壓加熱柴油機(jī)定壓加熱循環(huán)圖循環(huán)圖 22-32-3：定壓燃燒過程定壓燃燒過程3-43-4：工作沖程：工作沖程：絕熱膨脹過程絕熱膨脹過程4-04-0：排氣沖程。：排氣沖程。進(jìn)入工質(zhì)：進(jìn)入工質(zhì)：純空氣純空氣增壓高速，早期低速柴油機(jī)。增壓高速，早期低速柴油機(jī)。整個(gè)整個(gè)過程接近定壓過程接近定壓燃燒過程。燃燒過程。3-43-4：定壓加熱過程定壓加熱過程4-54-5：工作沖程：工作沖程：絕熱膨脹過程絕熱膨脹過程5-15-1：定容放熱。：定容放熱。2-32-3：

12、定容加熱過程定容加熱過程22點(diǎn)開始噴油，點(diǎn)開始噴油，2 2點(diǎn)柴油自燃點(diǎn)柴油自燃高速柴油機(jī)的高速柴油機(jī)的混合加熱循環(huán)混合加熱循環(huán) 1301 吸氣吸氣12 壓縮壓縮23 噴油、燃燒噴油、燃燒34 燃燒燃燒45 膨脹作功膨脹作功50 排氣排氣1.簡化簡化：引用空氣標(biāo)準(zhǔn)假設(shè)：引用空氣標(biāo)準(zhǔn)假設(shè)燃燒燃燒2-3等容吸熱等容吸熱+3-4定壓吸熱定壓吸熱排氣排氣5-1等容放熱等容放熱壓縮、膨脹壓縮、膨脹1-2及及4-5等熵過程等熵過程吸、排氣線吸、排氣線重合、忽略重合、忽略燃油質(zhì)量變化燃油質(zhì)量變化忽略忽略燃?xì)獬煞指淖內(nèi)細(xì)獬煞指淖兒雎院雎砸?、混合加熱理想循環(huán)一、混合加熱理想循環(huán) （dual combustion

13、cycle）142.高速柴油機(jī)的混合加熱循環(huán)高速柴油機(jī)的混合加熱循環(huán)p-v圖及圖及T-s圖圖12 等熵壓縮；等熵壓縮；23 等容吸熱；等容吸熱；34 定壓吸熱；定壓吸熱；45 等熵膨脹；等熵膨脹；51 定容放熱定容放熱特性參數(shù)特性參數(shù)：12vv32pp43vv壓縮比：壓縮比：(compression ratio)定容增壓比：定容增壓比：(pressure ratio)定壓預(yù)脹比：定壓預(yù)脹比： (cutoff ratio)反映氣缸容積反映氣缸容積反反映映供供油油規(guī)規(guī)律律三種循環(huán)的三種循環(huán)的p-v圖和圖和T-s圖圖15汽油機(jī)定容加熱汽油機(jī)定容加熱柴油機(jī)定壓加熱柴油機(jī)定壓加熱高速柴油機(jī)的混合加熱高速

14、柴油機(jī)的混合加熱16p、v、T、q1、q2、wnet 、 tp1、v1、T1、 理想氣體的狀態(tài)方程式理想氣體的狀態(tài)方程式 理想氣體熱力過程中功量和熱量的求解公式理想氣體熱力過程中功量和熱量的求解公式 熱力循環(huán)熱效率公式熱力循環(huán)熱效率公式循環(huán)熱效率：循環(huán)熱效率：nett1wqnet1 22 33 44 55 11 23 44 5wwwwwwwww或或netnet12wqqq11gg5213434141111RRppTpvvTpp342343321TTcTTcqqqpV15152TTcqqV1. 混合加熱循環(huán)：混合加熱循環(huán)： 18512t1324311TTqqTTTT 、 、111211212vT

15、TTv13321223pTTTp14431334vTTTv551151pTTp利用利用表示表示t191 1225544p vp vp vp v；兩式相除，考慮到兩式相除，考慮到325134vvvvpp5344412323pppvvppvpvt11111 5511pTTp51TT51t32431TTTTTT 把把T2、T3、T4和和T5代入代入求求15pp20混合加熱循環(huán)：混合加熱循環(huán)： 34p23v1p1v34231T-TcT-Tcqqqqq比熱為定值比熱為定值 0T-Tcqq15vv512210q-qw ，Kf111111kkktss212.定容加熱循環(huán)：定容加熱循環(huán)： 1可看作可看作不存在

16、定壓加熱不存在定壓加熱過程過程的混合加熱的混合加熱理想循環(huán)，理想循環(huán)，此時(shí)混合加熱循環(huán)中的此時(shí)混合加熱循環(huán)中的3 3、4 4點(diǎn)重合點(diǎn)重合3 3點(diǎn)，點(diǎn)，5 5點(diǎn)點(diǎn)4 4點(diǎn)點(diǎn)。 1vv3422123v1T-Tcq 0T-Tcqq14vv412210q-qw Kf11qw1K10t，ttKT吸熱：吸熱：放熱：放熱：循環(huán)凈功：循環(huán)凈功：循環(huán)熱效率：循環(huán)熱效率： 比熱為定值比熱為定值2.定容加熱循環(huán)：定容加熱循環(huán)： 2311pp2324123p1T-Tcq 14v2T-Tcq 210q-qw ，Kf1K1-1qw1KK10t吸熱：吸熱：放熱：放熱：循環(huán)凈功：循環(huán)凈功：循環(huán)熱效率：循環(huán)熱效率： 比熱為定值

17、比熱為定值25tttt三、三種循環(huán)計(jì)算的分析三、三種循環(huán)計(jì)算的分析混合加熱循環(huán)熱效率：混合加熱循環(huán)熱效率： 111111kkkt94 活塞式內(nèi)燃機(jī)各種理想循環(huán)的熱力學(xué)比較活塞式內(nèi)燃機(jī)各種理想循環(huán)的熱力學(xué)比較一、壓縮比一、壓縮比 相同，吸熱量相同時(shí)的比較相同，吸熱量相同時(shí)的比較且：且：1-21-2線重合，定容放熱過程均在通過點(diǎn)線重合，定容放熱過程均在通過點(diǎn)1 1的定容線上的定容線上 111vmpqqq或或pmvTTT222pmvqqq222tvtmtppmvTTT111吸熱量：吸熱量：放熱量：放熱量：效率：效率：27二、循環(huán)二、循環(huán)pmax、Tmax相同時(shí)的比較相同時(shí)的比較 222pmvqqq或

18、或vmpTTT222vmpqqq111t,t,t,pmvvmpTTT111吸熱量：吸熱量：放熱量：放熱量：效效 率：率：28例例A470299例例A44727729C60t0.1Mpapo11、15vv211.4pp23Kkg0.718KJcKkgKJ1.005cvp，例例1 1：已知某活塞式內(nèi)燃機(jī)：已知某活塞式內(nèi)燃機(jī)混合加熱混合加熱理想循環(huán)理想循環(huán)壓縮比：壓縮比：定容升壓比：定容升壓比：定壓預(yù)脹比：定壓預(yù)脹比：試分析計(jì)算循環(huán)試分析計(jì)算循環(huán)各點(diǎn)溫度、各點(diǎn)溫度、壓力、比體積及循環(huán)熱效率壓力、比體積及循環(huán)熱效率。設(shè)工質(zhì)比熱容取定值，設(shè)工質(zhì)比熱容取定值，1.45vv3430KKgKJ0.2870.7

19、181.005c-cRvpg kgm0.9557Pa100.1K273.1560KKgJ0.287pTRv3611g1kgm0.063715kgm0.9557vv33124.43MPa150.1MPapvvpp1.4k1k2112983.52KKkgJ287kgm0.0637Pa104.43RvpT36g22223vv 解：解：316.203MPa4.43MPa1.4pp231376.8KKkgJ287kgm0.0637Pa106.203RvpT36g33334pp kgm0.09241.45kgm0.0637vv33341996.3KKkgJ287kgm0.0924Pa106.203RvpT

20、36g44415vv 320.236MPakgm0.9557kgm0.09246.203MPavvpp1.433k5445784.39KKkgJ287kgm0.9557Pa100.236RvpT36g555吸熱：吸熱：kgKJ905.0K1376.81996.3KkgJ1005K983.521376.85KkgKJ0.718T-TcT-Tcq34p23v1kgKJ324.0K333.15784.39KkgKJ0.718T-Tcq15v20.642kgKJ905.0kgKJ324.01qq112t放熱：放熱：循環(huán)熱效率：循環(huán)熱效率：33作業(yè) 習(xí)題 P312 NO.9-4 NO.9-5NO.9-9

21、（1）（2）34 講授：講授：第九章第九章 氣體動(dòng)力循環(huán)氣體動(dòng)力循環(huán) Gas power cycles9-6 燃?xì)廨啓C(jī)裝置循環(huán)燃?xì)廨啓C(jī)裝置循環(huán)9-7 燃?xì)廨啓C(jī)裝置定壓加熱實(shí)際循環(huán)燃?xì)廨啓C(jī)裝置定壓加熱實(shí)際循環(huán)35燃?xì)廨啓C(jī)裝置循環(huán)燃?xì)廨啓C(jī)裝置循環(huán)構(gòu)成構(gòu)成 壓氣機(jī)壓氣機(jī)(compressor) 燃燒室燃燒室(combustion chamber) 燃?xì)廨啓C(jī)燃?xì)廨啓C(jī)(gas turbine)特點(diǎn)特點(diǎn) 1.開式循環(huán)開式循環(huán)(open cycle)，工質(zhì)流動(dòng)；，工質(zhì)流動(dòng)； 2.運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，連續(xù)輸出功；運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，連續(xù)輸出功； 3.啟動(dòng)快，達(dá)滿負(fù)荷快；啟動(dòng)快，達(dá)滿負(fù)荷快； 4.壓氣機(jī)消耗了燃?xì)廨啓C(jī)產(chǎn)生功率壓氣機(jī)

22、消耗了燃?xì)廨啓C(jī)產(chǎn)生功率 的絕大部分，但的絕大部分，但重量功率比重量功率比 (specific weight of engine)仍較大。仍較大。用途用途飛機(jī)、艦船的動(dòng)力載荷機(jī)組，電站峰荷機(jī)組飛機(jī)、艦船的動(dòng)力載荷機(jī)組，電站峰荷機(jī)組(peak-load set) 等。等。369-6 燃?xì)廨啓C(jī)裝置循環(huán)燃?xì)廨啓C(jī)裝置循環(huán)一、燃?xì)廨啓C(jī)一、燃?xì)廨啓C(jī)(gas turbine)裝置簡介裝置簡介 小型燃?xì)廨啓C(jī)小型燃?xì)廨啓C(jī)37軸流式燃?xì)廨啓C(jī)軸流式燃?xì)廨啓C(jī)38394041燃?xì)廨啓C(jī)電廠燃?xì)廨啓C(jī)電廠42二、定壓加熱理想循環(huán)二、定壓加熱理想循環(huán)( (布雷頓循環(huán)布雷頓循環(huán)) )（constant-pressure combu

23、stion cycle（Brayton cycle）1-2 等熵壓縮等熵壓縮（壓氣機(jī)內(nèi)）（壓氣機(jī)內(nèi)）2-3 定壓吸熱定壓吸熱（燃燒室內(nèi)）（燃燒室內(nèi)）3-4 等熵膨脹等熵膨脹（燃?xì)廨啓C(jī)內(nèi)）（燃?xì)廨啓C(jī)內(nèi)）4-1 定壓放熱定壓放熱（排氣，假想換熱器）（排氣，假想換熱器）21pp循環(huán)增壓比循環(huán)增壓比（pressure ratio）32TT 循環(huán)增溫比循環(huán)增溫比（temperature ratio）43三、定壓加熱理想循環(huán)分析三、定壓加熱理想循環(huán)分析1.熱效率熱效率t321323232tpmtpqhhcTTcTT1212113434ppTTppTT2314pppp2134TTTT212314TTTTTT

24、1t21111TT 注意注意：式中式中T1、T2并非指高溫并非指高溫 熱源，低溫?zé)嵩?。熱源，低溫?zé)嵩础?41414241TTcTTchhqpttpm241t13211qTTqTT 44452.分析：分析： t)a1net)bqw一定1t21111TT ？t3T與 無關(guān)t不變tk46112141311423TTTTTTTcTTcTTcwppp凈1111kkkkpTcTs1234定義：定義：循環(huán)增溫比：循環(huán)增溫比：c） 對(duì)循環(huán)凈功的影響對(duì)循環(huán)凈功的影響勃雷登循環(huán)凈功的計(jì)算：勃雷登循環(huán)凈功的計(jì)算：13TT47 對(duì)循環(huán)凈功的影響對(duì)循環(huán)凈功的影響1111kkkkpTcw凈1t21111TT Ts1234

25、34當(dāng)當(dāng) 不變不變不變不變w凈但但T T3 3 受材料耐熱限制受材料耐熱限制13TT48 對(duì)凈功的影響對(duì)凈功的影響:1111kkkkpTcw凈13TTTs當(dāng)當(dāng) 不變不變太大太大w凈3T太小太小ttw凈存在最佳存在最佳 ， 使使 最大最大w凈1Tkkt11149最佳增壓比最佳增壓比 opt（wnet,max）的求解）的求解netmax)cww一定， 取某值1111kkkkpTcw凈net0dw令令最大循環(huán)凈功最大循環(huán)凈功:net0dw21netnet,maxww211Tcwpmax,net50netmax) cww一定， 取某值net12wqqnet0dw 1423TTTTcp111111Tcp

26、21netnet,maxww51net)dw與 及 的關(guān)系可見：可見： 1）對(duì)于每一）對(duì)于每一，均有，均有， 其其wwnet,max 2）上升，即上升，即T3上升，使取得上升，使取得wnet,max 的的 上升，上升，t上升，所以上升，所以提高提高T3 能帶動(dòng)比功率能帶動(dòng)比功率wnet,max 及及t同時(shí)升高。同時(shí)升高。kkpnetTcw1111529 97 7 燃?xì)廨啓C(jī)裝置定壓加熱實(shí)際循環(huán)燃?xì)廨啓C(jī)裝置定壓加熱實(shí)際循環(huán) 1-2 不可逆絕熱壓縮不可逆絕熱壓縮； 2-3 定壓吸熱；定壓吸熱； 3-4 不可逆絕熱膨脹不可逆絕熱膨脹； 4-1 定壓放熱。定壓放熱。一、定壓加熱的實(shí)際循環(huán)一、定壓加熱的實(shí)

27、際循環(huán) 53二、二、壓氣機(jī)絕熱效率壓氣機(jī)絕熱效率(adiabatic compressor efficiency) 和和燃?xì)廨啓C(jī)相對(duì)內(nèi)效率燃?xì)廨啓C(jī)相對(duì)內(nèi)效率(adiabatic turbine efficiency)s21C,sC,sC21hhwwhhsC21C,s1whh s2121C,s1hhhhst,T34Tt,T34whhwhhst,TT34whh s43T34hhhh壓氣機(jī)絕熱效率：壓氣機(jī)絕熱效率：壓氣機(jī)耗功：壓氣機(jī)耗功：實(shí)際壓縮終了焓：實(shí)際壓縮終了焓：燃?xì)廨啓C(jī)相對(duì)內(nèi)效率：燃?xì)廨啓C(jī)相對(duì)內(nèi)效率：燃?xì)廨啓C(jī)實(shí)際作功：燃?xì)廨啓C(jī)實(shí)際作功：實(shí)際膨脹終了焓：實(shí)際膨脹終了焓：54三、燃?xì)廨啓C(jī)裝置的內(nèi)

28、部熱效率三、燃?xì)廨啓C(jī)裝置的內(nèi)部熱效率 (internal thermal efficiency)ineti1wq 循環(huán)內(nèi)部熱效率：循環(huán)內(nèi)部熱效率：ssnett,TCT3421Cs1wwwhhhhs1323121Cs1qhhhhhh sssT1T3421CsCsi31211CsCs111111hhhhhhhh實(shí)際循環(huán)的內(nèi)部凈功：實(shí)際循環(huán)的內(nèi)部凈功：循環(huán)中氣體實(shí)際吸熱量：循環(huán)中氣體實(shí)際吸熱量：55討論討論：CsT)ia除 、 外 還與、有關(guān)i),b一定時(shí)，如圖。，但有極值一定，,)cis ,CT增大增大是提高燃?xì)廨啓C(jī)裝置性能（是提高燃?xì)廨啓C(jī)裝置性能（wnet，i）的方向。）的方向。sssT1T34

29、21CsCsi31211CsCs111111hhhhhhhhTCsiTCs0.85 0.920.85 0.90目前，56作業(yè) P305 例 9-3 P314 習(xí)題 9-15*例例A474299579 98 8 提高燃?xì)廨啓C(jī)裝置熱效率的熱力學(xué)措施提高燃?xì)廨啓C(jī)裝置熱效率的熱力學(xué)措施一、回?zé)幔ㄒ?、回?zé)幔╮egeneration） 討論討論182731) 1TTcqTTcqpp回回22tt,1111qTqT 回回回回回2 2）極限回?zé)幔O限回?zé)?62531TTcqTTcqpp回回583）回?zé)岫然責(zé)岫?regenerator effectiveness) 64842527hhhhhhhh量理論上極限可利

30、用的熱實(shí)際回?zé)崂玫臒崃孔⒁猓鹤⒁猓哼_(dá)一定值，回?zé)岵荒苓M(jìn)行。達(dá)一定值，回?zé)岵荒苓M(jìn)行。4）實(shí)際循環(huán)的回?zé)釋?shí)際循環(huán)的回?zé)?2725246hhhhhhhh 59分級(jí)壓縮，中間冷卻分級(jí)壓縮，中間冷卻 （multistage compression ， intervening cooling ）二、二、 分級(jí)壓縮，中間冷卻分級(jí)壓縮，中間冷卻回?zé)峄A(chǔ)上回?zé)峄A(chǔ)上壓氣機(jī)耗功很大壓氣機(jī)耗功很大分級(jí)壓縮可降低壓氣機(jī)耗功分級(jí)壓縮可降低壓氣機(jī)耗功循環(huán)循環(huán)12341：t111循環(huán)循環(huán)1567341：循環(huán)循環(huán)12341循環(huán)循環(huán)67256循環(huán)循環(huán)67256：tt1111 采用分級(jí)壓縮，中間冷卻后采用分級(jí)壓縮，中間冷卻后t ？+t1567341t1234160回?zé)峄A(chǔ)上分級(jí)壓縮中間冷卻回?zé)峄A(chǔ)上分級(jí)壓縮中間冷卻net,1567341net,12341ww12341, 11567341, 1qqt,1567341t,1234161三、回?zé)峄A(chǔ)上分級(jí)膨脹，中間加熱三、回?zé)峄A(chǔ)上分級(jí)膨脹，中間加熱循環(huán)循環(huán)12389101= 循環(huán)循環(huán)127101- -循環(huán)循環(huán)37983若無回?zé)崛魺o回?zé)醫(yī),12341t,127101若回?zé)崛艋責(zé)?循環(huán)循環(huán)12389101與循環(huán)與循環(huán)12341 比較比較T1m上升，上升，T2m下降下降t,12389101t,