热力循环与热工设备简介

《热力循环与热工设备简介》由会员分享，可在线阅读，更多相关《热力循环与热工设备简介（71页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、作 业5-1 5-2第五章 热力循环 与热工设备简介热力循环研究目的和分类动力循环：工质连续不断地将从高温热源取 得的热量的一部分转换成对外的净功按工质气体动力循环：内燃机蒸汽动力循环：外燃机空气为主的燃气 按理想气体处理水蒸气等实际气体研究目的：合理安排循环，提高热效率ICEECE气体动力循环分类按结构活塞式叶轮式汽车，摩托，小型轮船航空，大型轮船，移动电站 联合循环的顶循环piston engineGas turbine cycle气体动力循环分类小型汽车，摩托中、大型汽车，火车， 轮船，移动电站汽油机 petrol (gasoline) engine按燃料柴油机diesel engine

2、煤油机 kerosene oil engine 航空气体动力循环分类点燃式 spark ignition按点燃方式：按冲程数： 四冲程 four-stroke压燃式 compression ignition二冲程 two-stroke动力循环研究方法实际动力循环非常复杂不可逆，多变指数变化，燃烧等工程热力学研究方法，先对实际动力循环进行抽象和理想化，形成各种理 想循环进行分析，最后进行修正。5-1 内燃机的基本构造及循环一、四冲程高速柴油机（混合加热循环）high-speed diesel engin四冲程柴油机工作原理空气废气吸气压缩膨胀排气 IntakeCompressionExpansi

3、onExhaustExhaust gasAirIntake valveExhaust valveFuel 油四冲程高速柴油机工作过程上止点 Top dead center下止点 Bottom dead center四冲程高速柴油机工作过程12301 吸空气pV一般n=1.341.37柴油自燃t=335p02012 多变压缩p2=35MPat2=6008002 喷柴油 2 开始燃烧 23 迅速燃烧，近似 V p59MPaAutoiginition四冲程高速柴油机工作过程1234534 边喷油，边膨胀pVp0120t4可达17001800 4 停止喷柴油 45 多变膨胀V近似 膨胀pp5=0.30

4、.5MPa t550051 开阀排气， 降压 10 活塞推排气,完成循环四冲程高速柴油机的理想化123451. 工质pVp0120工质数量不变定比热理想气体P-V图p-v图 2. 0-1和1 -0抵消 开口闭口循环 3. 燃烧外界加热 4. 排气向外界放热 5. 多变绝热 6. 不可逆可逆理想混合加热循环（萨巴德循环）1234512345pvTs分析循环吸热量，放热量，热效率和功量Dual cycle(Sabathe)理想混合加热循环的计算12345Ts吸热量放热量(取绝对值）热效率定义几个指标性参数12345pv压缩比定容增压比预胀比反映 气缸 容积反映 供油 规律Compression r

5、atioCutoff ratio理想混合加热循环的计算12345Ts热效率理想混合加热循环的计算12345Ts热效率各因素对混合加热循环的影响1、当 、 不变受气缸材料限制 一般柴油机潜艇用氦气，k=1.66各因素对混合加热循环的影响2、当 不变注意：图示的研究方法 不必记忆 的复杂式12345pv柴油机与汽油机动力循环图示12345pv1234pv 柴油机，压燃式汽油机，点燃式定容加热循环（奥图OTTO循环)1234 1234pvTs定容加热循环的计算1234Ts吸热量放热量(取绝对值）热效率定容加热循环的计算1234Ts热效率定容加热循环的计算汽油易爆燃 一般汽油机一般柴油机效率高于汽油机

6、的效率 但汽油机小巧柴油机与低速柴油机循环图示12345pv1234pv 柴油机，压燃式低速柴油机，压燃式定压加热循环（狄塞尔Diesel循环)1234pv1234Ts定压加热循环的计算1234Ts吸热量放热量(取绝对值）热效率定压加热循环的计算热效率当 不变当 不变已被淘汰5-2 活塞式内燃机循环比较比较的条件压缩比吸热量反映气缸结构尺寸、工艺材料反映作功量（马力）最高压力反映材料耐压、壁厚、成本最高压力反映材料耐温比较的对象：混合加热，定容加热，定压加热和 相同Ts平均温度法3m4m123v4v3p 4p和 相同Ts相等12v342m2p和 相同3p4mTs2p3m12v4v3v4p2m？

7、 和 相同，图示 大小5-3 斯特林（Stirling)循环1816年提出，近几十年才实施冷气室热气室加热器冷却器AB回热器1-2 T 压缩2-3 V 吸热3-4 T 膨胀4-1 V 放热斯特林循环图示12341234pvTs概括性卡诺循环核潜艇，制冷5-4 勃雷登循环（Brayton Cycle）用途：航空发动机尖峰电站移动电站大型轮船联合循环的顶循环勃雷登循环示意图和理想化1234压气机燃气轮机燃烧室1）工质：数量不变，定比热理想气体理想化：2）闭口 循环3）可逆过程Combustion chamberCompressorTurbinepvTs12341234T-s and P-v dia

8、grams for the ideal Brayton Cycle勃雷登循环的计算Ts1234吸热量：放热量：热效率：勃雷登循环热效率的计算Ts1234热效率：热效率表达式似乎与卡诺循环一样勃雷登循环热效率的计算Ts1234热效率：定义：压比 Pressure ratio勃雷登循环净功的计算Ts1234定义： 循环增温比对净功的影响Ts123434当 不变不变但T3 受材料耐热限制对净功的影响Ts当 不变太大太小存在最佳 ，使 最大最佳增压比 （w净）的求解Ts令最大循环净功作 业5-11 5-14 5-15 5-19燃气轮机的实际循环Ts1234压气机：不可逆绝热压缩燃气轮机：不可逆绝热膨胀

9、24定义：压气机绝热效率燃气轮机相对内效率燃气轮机的实际循环的净功Ts123424净功吸热量燃气轮机的实际循环的热效率Ts123424热效率影响燃气机实际循环热效率的因素一定，一定，有最佳 右移和 的关系地面上，尺寸次要，省燃料，取空中，尺寸重要，取提高受材料耐热限制取最佳有无其 它途径5-5 提高勃雷登循环热效率的其他途径2若使T4T4 在500oC以上134Ts不可能如果T4T2预热空气，回热一、回热Regeneration勃雷登循环回热示意图1234压气机燃气轮机燃烧室回热器4R2ARegenerator回热在Ts 图上的表示2134Ts4R2R2A理想回热：实际回热:定义：回热度一般取

10、0.60.92R 4R2A Effectiveness压气机间冷intercooling的图示1234燃气轮机燃烧室间冷器5压气机62Intercooler压气机间冷在Ts图上的表示2134Ts265A B12341和62256联合工作？结论：压气机间冷热效率的推导当间冷回热示意图134 燃气轮机燃烧室间冷器5压气机6 2回热器4R2RIntercoolerRegenerator间冷回热在Ts图上的表示2134Ts2654R2R结论：再热reheating示意图1234 压气机燃气轮机燃烧室1燃烧室235Reheater再热在Ts图上的表示213Ts34 45结论：再热回热示意图1234压气机

11、燃气轮机燃烧室2回热器燃烧室14R2R53Reheat-regenerative cycle再热回热在Ts图上的表示213Ts34 4结论：54R2R再热+间冷+回热示意图1234压气机燃气轮机燃烧室2回热器间冷器燃烧室12R 4R结论：再热+间冷+回热在Ts图上的表示3Ts2142R4R无穷多级的极限情况2134Ts两个等温过程 两个等压过程 + 回热概括性卡诺循环级数越多，越复杂，造价越高，一般23级Ericsson cycle第五章 小 结 Summary燃气轮机循环：理想循环和实际循环的计算和比较活塞式内燃机循环：( 特点、计算、比较 )提高热效率的手段：回热间冷+回热再热+回热动力循环问题讨论(1)1、为了提高效率，燃气轮机的废气能否再继续膨胀作功，能否废气不放热再压缩再膨胀作功不能使可逆时，不可逆时， p0pv1234动力循环问题讨论(2)2、回热器能否装在压气机前Ts123412动力循环问题讨论(3)3、能否先加热，后压缩Ts动力循环问题讨论(4)动力循环的一般规律 :动力循环都是以消耗热能为代价以作功为目的升压是前提 加热是手段 作功是目的 放热是必须顺序不可变步骤不可缺第五章 完 End of Chapter Five