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文檔簡(jiǎn)介
第二章發(fā)動(dòng)機(jī)性能第一節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)理想循環(huán)一、三種理想循環(huán)模型1.研究的目的將模型經(jīng)過(guò)抽象處理,可定量或定性分析影響各性能指標(biāo)的某些重要因素,從而找到提高各性能指標(biāo)的一般途徑。2.模型簡(jiǎn)化條件四假設(shè):①工質(zhì)為理想氣體,其物理常數(shù)與標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的空氣物理常數(shù)相同(如絕熱指數(shù)k=1.4);②閉口系統(tǒng);③壓縮、膨脹為絕熱過(guò)程;④加熱為定容或定壓過(guò)程,放熱為定容過(guò)程。3.三種理想循環(huán)模型由實(shí)際發(fā)動(dòng)機(jī)加熱過(guò)程的特點(diǎn),通過(guò)簡(jiǎn)化將理想循環(huán)模型劃分為三種:a)混合(先定容,后定壓)加熱循環(huán)=>高速柴油機(jī)b)定容加熱循環(huán)=>汽油機(jī)c)定壓加熱循環(huán)=>高增壓和低速大型柴油機(jī)二、評(píng)定循環(huán)好壞的指標(biāo)1.經(jīng)濟(jì)性——循環(huán)熱效率(ηt
)由“熱力學(xué)”所學(xué)知識(shí),可推導(dǎo)出三種加熱循環(huán)熱效率公式。ε—壓縮比:λ—壓力升高比:ρ—預(yù)脹比:κ—絕熱指數(shù):參數(shù)說(shuō)明參數(shù)說(shuō)明:ε—壓縮比:Va
/Vcλ—壓力升高比:pz
/pcρ—預(yù)脹比:vz/vz′κ—絕熱指數(shù):cp/cvaczbTSQ1Q2參數(shù)說(shuō)明:ε—壓縮比:Va
/Vcλ—壓力升高比:pz
/pcρ—預(yù)脹比:vz/vz′κ—絕熱指數(shù):cp/cvbTSbQ1Q2acz2.影響經(jīng)濟(jì)性的各因素①ε:
ε
,三種加熱循環(huán)的熱效率ηt均提高;②κ:
κ
,三種加熱循環(huán)的熱效率ηt均提高;
多原子氣體的κ=1.33,雙原子氣體κ=1.4。啟示:稀混合氣κ
值大,熱效率提高;濃混合氣κ
值小。③λ:
a.在定容加熱過(guò)程中λ,對(duì)ηt
無(wú)影響,見(jiàn)(2)式原因分析:吸熱量和放熱量有順變關(guān)系存在:b.
在混合加熱過(guò)程中當(dāng)Q1=Q1v+
Q1p=常數(shù)、ε=常數(shù),λ↑,意味Q1v↑,Q1p↓,則Q2v↓,ηtm
↑。④ρ:a.在定壓加熱過(guò)程中當(dāng)ε=常數(shù),ρ↑,從(3)式可看出ηtp↓。b.在混合加熱循環(huán)中當(dāng)Q1=Q1v+
Q1p=常數(shù)、ε=常數(shù),ρ↑,意味Q1v
↓,
Q1p
↑
,則Q2v↑,ηtm
↓。
啟示:在高速柴油機(jī)中,應(yīng)設(shè)法加大定容加熱部分的熱量。措施如:加大前期噴油量、柴油細(xì)化;與空氣混合要好,才能加快前期燃燒,避免后期燃燒過(guò)長(zhǎng)。3.三種熱循環(huán)熱效率比較1)準(zhǔn)備知識(shí)a.熱效率在T—S圖上的表達(dá):循環(huán)1—2—3—4—1Q1TS12Q2
TS3412b.兩種熱循環(huán)熱效率大小在T—S圖上的比較方法循環(huán)1—2—3—4—1和循環(huán)1’—2’—3’—4—1’,當(dāng)其吸熱量均相等時(shí),誰(shuí)的熱效率更高?433'TS121'2'433'TS121'2'即:Q(吸)1—2—3—4—1=+
Q(吸)1’—2’—3’—4—1’
=+∴有推論:=分析:要使Q(吸)1—2—3—4—1=Q(吸)1’—2’—3’—4—1’,應(yīng)使1—2線和1’—2’線以下與橫坐標(biāo)圍成的面積相等,再看放熱線:循環(huán)1—2—3—4—1的放熱線為:3—4線以下與橫坐標(biāo)之間圍成的面積;而循環(huán)1’—2’—3’—4—1’的放熱線為:3’—4線以下與橫坐標(biāo)之間圍成的面積。從左圖看出3’—4線以下圍成的面積比3—4線以下圍成的面積更大。433'TS121'2'∴判別出:ηt1—2—3—4—1>ηt1’—2’—3’—4—1’433'TS121'2'多出部分2)三種理想熱循環(huán)熱效率比較①第一種情況:當(dāng)Q1=常數(shù)、ε=常數(shù)(1—2線段長(zhǎng)度不變)1—2—3—4—1:
定容加熱循環(huán)1—2—3’—4’—1:
定壓加熱循環(huán)有:Q2p>Q2v1233'44'TS放熱線吸熱線4''3''m于是有:
Q2p>Q2m>Q2v
ηtv>ηtm>ηtp
注意:
ε汽<<ε柴1—2—m—3’’—4’’—1:混合加熱循環(huán)②第二種情況當(dāng)Q1=常數(shù),最高壓力p3=p3'
=常數(shù)12341:
定容加熱循環(huán)12’3’4’1:
定壓加熱循環(huán)有:Q2v>Q2p2''3''4''m23吸熱線1TS4'放熱線42'3'“定壓線”緩慢上升“定容線”快速上升于是有:
Q2v>Q2m>Q2p
ηtp>ηtm>ηtv12’’m3’’4’’1:
混合加熱循環(huán)4.動(dòng)力性——循環(huán)平均壓力(pt)可理解為:?jiǎn)挝粴飧坠ぷ魅莘e下的循環(huán)凈功。它是重要的動(dòng)力性指標(biāo)之一。同時(shí),也表明了發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸工作容積利用率的高低。b.
三種加熱循環(huán)平均壓力表達(dá)式式中pa——
壓縮起點(diǎn)壓力①?gòu)募償?shù)學(xué)關(guān)系中可看出當(dāng)pa、ε、λ、
ρ
、Κ、ηt時(shí),則pt;②在混合加熱循環(huán)中當(dāng)Q1=Q1v+
Q1p=常數(shù)、ε=常數(shù),ρ,意味Q1p
,
Q1v,
則Q2v
,ηtm
。根據(jù)ptm定義式可得:ptm
。c.討論③在定容循環(huán)中當(dāng)λ↑,雖然ηtv=常數(shù),但根據(jù)(2)式有:ptv
↑。Q1v(λ)Q1v(λ)加熱量不變,壓縮比不變,λ,熱效率提高(循環(huán)acz'b'a)。Q1v(λ)Q1v(λ)在絕熱過(guò)程中,當(dāng)壓縮比為定值,壓縮起點(diǎn)一樣時(shí),其在T—S圖上的線段等長(zhǎng),且位置一樣。本結(jié)小節(jié):1.根據(jù)實(shí)際發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)特點(diǎn),說(shuō)明了將發(fā)動(dòng)機(jī)理想循環(huán)抽象為三種理想循環(huán)模型的理由;建立了循環(huán)好壞評(píng)定的動(dòng)、經(jīng)性指標(biāo)。2.根據(jù)熱力學(xué)基礎(chǔ)所獲知識(shí),
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