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1、第一章 航空燃气涡轮发动机工作原理,第一章 航空燃气涡轮发动机工作原理,第一节 涡轮喷气发动机热力循环 第二节 推力公式 第三节 性能指标和基本要求 第四节 能量转换与效率 第五节 发展方向,2019年7月12日,2,第一章 航空燃气涡轮发动机工作原理,第一节 涡轮喷气发动机热力循环 第二节 推力公式 第三节 性能指标和基本要求 第四节 能量转换与效率 第五节 发展方向,2019年7月12日,3,第一节 涡轮喷气发动机热力循环,一、组成 五大主要部件： 进气道、压气机、燃烧室、涡轮、尾喷管,2019年7月12日,4,第一节 涡轮喷气发动机热力循环,一、组成 附件系统 燃油系统、起动系统、滑油系
2、统,2019年7月12日,5,二、工作过程,工作过程示意 进气道：输送工质（空气） 压气机：压缩空气，提高压力 燃烧室：加热气体，提高总温 涡轮：气体膨胀做功，推动涡轮旋转，通过连接轴驱动压气机 尾喷管：气体膨胀加速，高速喷出，产生推力,2019年7月12日,6,二、工作过程,2019年7月12日,7,三、理想循环,热力学基础,2019年7月12日,8,三、理想循环,假设： 1）工质为空气； 2）忽略流动损失； 3）气流在尾喷管 达到完全膨胀。,2019年7月12日,9,三、理想循环,布莱顿（Braton）循环，四个热力过程 0 2：等熵压缩 2 3：等压加热 3 9：等熵膨胀 9 0：等压放
3、热,2019年7月12日,10,三、理想循环,加热量q1,2019年7月12日,11,三、理想循环,放热量q2,2019年7月12日,12,三、理想循环,循环功：,2019年7月12日,13,三、理想循环,热效率,2019年7月12日,14,三、理想循环,如何提高循环热效率？ 如何提高循环功？,2019年7月12日,15,三、理想循环-热效率,2019年7月12日,16,三、理想循环-热效率,2019年7月12日,17,三、理想循环-热效率,理想循环热效率只与循环增压比有关，且与循环增压比成正比。,2019年7月12日,18,三、理想循环-循环功,2019年7月12日,19,三、理想循环-循环
4、功,理想循环功与循环加热比成正比。 存在有使理想循环功达最大的循环增压比称为最佳增压比opt,2019年7月12日,20,三、理想循环,如何提高循环热效率？ 提高增压比。 如何提高循环功？ 提高加热比； 寻找最佳增压比。,2019年7月12日,21,四、实际循环,各部件损失和热力 过程的不可逆性 加热前后工质成分 发生变化,2019年7月12日,22,四、实际循环,实际循环，四个热力过程 0 2：多变压缩 2 3：不等压加热 3 9：多变膨胀 9 0：等压放热,2019年7月12日,23,四、实际循环,加热量q1,2019年7月12日,24,四、实际循环,放热量q2,2019年7月12日,25
5、,四、实际循环,循环功 热效率,2019年7月12日,26,四、实际循环,由于热力过程损失的存在： 实际循环效率除受增压比影响外，还受加热比以及压缩过程和膨胀过程效率影响，且比理想循环热效率低； 实际循环功低于理想循环功。,2019年7月12日,27,五、结论,为提高循环热效率，应尽可能提高循环增压比 为提高循环功，应尽可能提高循环加热比 存在有最佳增压比，使循环功最大，增压比过大将使循环功减小 提高循环加热比使循环最佳增压比增加 提高部件效率有利于提高循环功和热效率,2019年7月12日,28,发动机热力基础,1、理想气体及其状态方程 pv=RT,2019年7月12日,29,发动机热力基础,
6、2、比热容和热量 Q=mc（T2-T1） 定容加热： Qv=mcv（T2-T1） 定压加热： Qp=mcp（T2-T1） 比热容比：=cp/cv,2019年7月12日,30,发动机热力基础,3、工质的内能与外功 u=u（T） J/kg u=u2-u1=qv=cv（T2-T1） dW=pdv,2019年7月12日,31,发动机热力基础,4、工质的焓 h=u+pv J/kg h=u(T)+RT=h(T) qp=cp(T2-T1)=(cv+R)(T2-T1)=h cp=cv+R,2019年7月12日,32,发动机热力基础,5、热力学第一定律 热量、内能和机械能之间的相互转换和守恒关系。 dq=du+pdv dq=dh-vdp q=cp(T2-T1)-,2019年7月12日,33,发动机热力基础,6、热力过程 定容过程：W=0 q=u=cv(T2-T1) 定压过程： u=cv(T2-T1) W=R（T2-T1） q=u+W=cp(T2-T1) 定温过程：u=0 q=W 绝热过程：pv= 常数,2019年7月12日,34,发动机热力基础,7.熵 抽象的热力学参数，反应体系的混乱程度 ds=dq/T J/kg K 热能除以温度所得的商，标志热量转化为功的程度。 状态参数，与过程无关，通常计算变化量。 热力学第二定律：自发的热力学过程总是沿着熵增的方向进行。,2019年7月12日,35,
