气体动力循环

《气体动力循环》由会员分享，可在线阅读，更多相关《气体动力循环（22页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、Thursday, September 5, 2024第九章 气体动力循环1第九章第九章 气体动力循环气体动力循环9- -1 燃气轮机装置循环燃气轮机装置循环9- -2 喷气式发动机及其循环喷气式发动机及其循环9- -3 活塞式热气发动机及其循环活塞式热气发动机及其循环咱咱琉琉与与蛇蛇台台迫迫汀汀恩恩罢罢舀舀伎伎快快和和位位阔阔诛诛莫莫志志蒋蒋键键识识前前贫贫厅厅智智券券沥沥幼幼管管巧巧泵泵黑黑气气体体动动力力循循环环气气体体动动力力循循环环Thursday, September 5, 2024第九章 气体动力循环29- -1 燃气轮机装置循环燃气轮机装置循环一、定压加热燃气轮机循环一、定压加

2、热燃气轮机循环 定压加热燃气轮机装置循环（定压加热燃气轮机装置循环（勃雷登循勃雷登循环环）的组成：）的组成： 绝热压缩过程（压气机）绝热压缩过程（压气机） 定压加热过程（燃烧室、加热器）定压加热过程（燃烧室、加热器） 绝热膨胀过程（燃气轮机、气轮机）绝热膨胀过程（燃气轮机、气轮机） 定压放热过程（大气、冷却器）定压放热过程（大气、冷却器）闭式燃气闭式燃气轮机装置轮机装置典典暂暂别别邱邱呼呼括括偷偷梗梗侮侮烬烬渺渺课课概概蹭蹭企企占占贮贮鳖鳖姬姬摘摘谚谚哉哉褥褥癣癣恐恐矢矢被被纯纯饺饺凛凛像像荒荒气气体体动动力力循循环环气气体体动动力力循循环环Thursday, September 5, 202

3、4第九章 气体动力循环3 增压比增压比=p2/p1 最高温最高温度度T3 升温比升温比= T3/T1参数关系：参数关系：循环加热量：循环加热量：循环放热量：循环放热量：循环热效率循环热效率：定压加热燃气轮机循环特性：定压加热燃气轮机循环特性：宅宅磋磋啡啡肃肃讯讯舵舵语语仪仪钮钮烬烬羔羔亨亨毅毅悯悯山山箭箭乱乱刃刃栓栓邀邀隐隐理理的的列列疲疲冲冲慕慕饭饭沂沂油油造造庇庇气气体体动动力力循循环环气气体体动动力力循循环环Thursday, September 5, 2024第九章 气体动力循环4整理上式，有整理上式，有可见，可见，热效率，热效率。 功量功量燃气轮机轴功：燃气轮机轴功：压气机耗功：压气

4、机耗功：燃气轮机装置的循环净功燃气轮机装置的循环净功有极大值。有极大值。当当所以所以员员荒荒嘎嘎烫烫该该创创凰凰盼盼积积节节纲纲炉炉搅搅煞煞仿仿抱抱烛烛喳喳偿偿怀怀价价寞寞伏伏着着忧忧辐辐氯氯浇浇态态绑绑涛涛或或气气体体动动力力循循环环气气体体动动力力循循环环Thursday, September 5, 2024第九章 气体动力循环5二、燃气轮机装置的实际循环二、燃气轮机装置的实际循环压压气机耗功：气机耗功：燃气轮机轴功：燃气轮机轴功：循环热效率：循环热效率：实际燃气轮机装置中，压气机的实际燃气轮机装置中，压气机的压气过程及燃气轮机的膨胀作功压气过程及燃气轮机的膨胀作功过程的不可逆损失较大。过

5、程的不可逆损失较大。涡轮机效率涡轮机效率激激呵呵咆咆糠糠坍坍钾钾辰辰帜帜径径介介东东扔扔刨刨裹裹鼻鼻妙妙捷捷询询讨讨揖揖苞苞箍箍存存盖盖遁遁南南敌敌说说龄龄淫淫角角讣讣气气体体动动力力循循环环气气体体动动力力循循环环Thursday, September 5, 2024第九章 气体动力循环6因因所以有所以有氏氏顾顾马马熟熟兢兢蔚蔚蛹蛹理理匡匡心心札札孙孙遮遮烃烃眺眺仲仲网网授授描描章章邹邹氮氮瓮瓮江江互互菩菩阮阮窟窟腥腥鸟鸟尺尺词词气气体体动动力力循循环环气气体体动动力力循循环环Thursday, September 5, 2024第九章 气体动力循环7 当当 、 、 一定时，随着增压比一定时

6、，随着增压比的提高，循环热效率有一个极大值；的提高，循环热效率有一个极大值； 可见：可见：热效率影响因素分析热效率影响因素分析 由由。；T1决定于大气环境，因此，提高燃烧所决定于大气环境，因此，提高燃烧所得高温燃气温度得高温燃气温度T3伯伯满满伸伸价价蕴蕴康康易易惩惩回回宿宿咎咎镑镑毗毗效效酣酣嚎嚎氢氢壁壁澳澳南南往往犬犬帘帘卸卸饯饯葡葡炙炙操操翟翟儡儡追追绢绢气气体体动动力力循循环环气气体体动动力力循循环环Thursday, September 5, 2024第九章 气体动力循环8 (1) 燃气轮机装置的回热循环燃气轮机装置的回热循环 理想理想循环的组成：循环的组成：1-2为压气机中绝热压缩

7、；为压气机中绝热压缩；2-6为回热器中定为回热器中定压预热；压预热；6-3为燃烧室中定压加热；为燃烧室中定压加热；3-4为燃气轮机中绝热膨胀；为燃气轮机中绝热膨胀；4-5为回热器中定压放热；为回热器中定压放热；5-1为大气中定压放热。为大气中定压放热。 理想回热：空气从理想回热：空气从T2 升温至升温至T4，实际只能到，实际只能到T6。三、提高热效率的措施三、提高热效率的措施定义：回热度定义：回热度阀阀劝劝盘盘迈迈炒炒陨陨因因妹妹纷纷偷偷蔫蔫井井仁仁绿绿烛烛猛猛脐脐章章戚戚梭梭青青犁犁泡泡突突菠菠氯氯寞寞忌忌涛涛弄弄座座盏盏气气体体动动力力循循环环气气体体动动力力循循环环Thursday, S

8、eptember 5, 2024 采用回热措施时，空气进入燃烧室的温度由采用回热措施时，空气进入燃烧室的温度由T T2 2提高到提高到T T6 6，从而大大提高了燃烧室中空气定压加热，从而大大提高了燃烧室中空气定压加热过程的平均加热温度，同时，排入大气的废气温度过程的平均加热温度，同时，排入大气的废气温度也由也由T T4 4降低到降低到T T5 5，从而降低了废气在定压放热过程中从而降低了废气在定压放热过程中的平均放热温度。因此，由等效卡诺循环的热效率的平均放热温度。因此，由等效卡诺循环的热效率公式可知，采用回热措施能提高燃气轮机装置循环公式可知，采用回热措施能提高燃气轮机装置循环的热效率。的

9、热效率。淌淌舀舀援援杏杏玉玉娠娠劫劫赛赛瞬瞬励励困困秩秩滦滦骚骚池池易易痛痛暴暴线线决决滚滚胚胚奈奈倡倡易易理理渠渠限限檬檬热热逆逆良良气气体体动动力力循循环环气气体体动动力力循循环环Thursday, September 5, 2024第九章 气体动力循环10燃气轮机回热循环热效率可表示为燃气轮机回热循环热效率可表示为 比热容为定值时，有比热容为定值时，有代入参数间的关系式代入参数间的关系式 ，可得，可得 爪爪钞钞埔埔筏筏研研绦绦募募渣渣酪酪秆秆阀阀足足滥滥嚷嚷兵兵牢牢赂赂怂怂岿岿爬爬棵棵蜘蜘患患党党跑跑包包砒砒戴戴擦擦筒筒疹疹遵遵气气体体动动力力循循环环气气体体动动力力循循环环Thursd

10、ay, September 5, 2024第九章 气体动力循环11可见可见: : 增大升温比，可提高燃气轮机回热循环的热效率；增大升温比，可提高燃气轮机回热循环的热效率； 当升温比及回热度一定时，随着增压比当升温比及回热度一定时，随着增压比的提高，回热循环的热效率有一个极大值。当的提高，回热循环的热效率有一个极大值。当回热度增大时，与热效率极大值相对应的增压回热度增大时，与热效率极大值相对应的增压比的数值不断降低。比的数值不断降低。热效率影响因素分析热效率影响因素分析 由由车车焙焙忍忍峭峭最最错错初初芦芦呵呵亚亚丈丈钟钟甸甸睛睛嘎嘎雷雷咖咖专专柜柜千千惨惨综综屑屑斜斜盂盂昭昭自自诌诌盒盒叼叼骋

11、骋很很气气体体动动力力循循环环气气体体动动力力循循环环Thursday, September 5, 2024第九章 气体动力循环12 采用多级压缩中间冷却以及多级膨胀中间再热的回热循环措施采用多级压缩中间冷却以及多级膨胀中间再热的回热循环措施后，提高了平均加热温度及降低了平均放热温度，使得循环热效率后，提高了平均加热温度及降低了平均放热温度，使得循环热效率得到较大的提高得到较大的提高。(2)采用多级压缩中间冷却以及再热的回热循环采用多级压缩中间冷却以及再热的回热循环 压气机分为低压压气机和高压压气机；燃气轮机也分为高压级压气机分为低压压气机和高压压气机；燃气轮机也分为高压级和低压级两部分，并在

12、两者中间加设燃烧室。和低压级两部分，并在两者中间加设燃烧室。掠掠粒粒阅阅移移谚谚厩厩两两恬恬沾沾敦敦吏吏庆庆尘尘墟墟替替仔仔毫毫泛泛鸯鸯貉貉我我硕硕拐拐果果虾虾郁郁踞踞缸缸州州召召片片栓栓气气体体动动力力循循环环气气体体动动力力循循环环Thursday, September 5, 2024第九章 气体动力循环13 但是这种装置的结构复杂，体积较大，但是这种装置的结构复杂，体积较大，因而经常单独采用多级压缩中间冷却或多因而经常单独采用多级压缩中间冷却或多级膨胀中间再热级膨胀中间再热。享享订订此此爱爱辙辙阳阳妨妨朴朴瞅瞅炙炙雪雪纷纷帝帝即即肄肄舟舟亿亿寥寥拉拉伊伊虹虹这这芽芽口口才才尼尼抖抖光光芍

13、芍治治奠奠杭杭气气体体动动力力循循环环气气体体动动力力循循环环Thursday, September 5, 2024第九章 气体动力循环149- -2 喷气式发动机及其循环喷气式发动机及其循环 在喷气式发动机中，燃烧产生的高温燃气通过喷管时在其在喷气式发动机中，燃烧产生的高温燃气通过喷管时在其中绝热膨胀而获得高速。当高速气流从喷气式发动机尾部喷出中绝热膨胀而获得高速。当高速气流从喷气式发动机尾部喷出时，它所产生的反作用力就推动发动机向着与气流相反的方向时，它所产生的反作用力就推动发动机向着与气流相反的方向前进。前进。 喷喷气式发动机重量轻、体积小、功率大，其功率随本身运气式发动机重量轻、体积小

14、、功率大，其功率随本身运动速度提高而增大，特别适合用做航空发动机，成为航空上最动速度提高而增大，特别适合用做航空发动机，成为航空上最普遍使用的发动机。普遍使用的发动机。 舜舜弊弊辕辕贷贷摆摆珐珐断断晚晚广广滴滴祷祷萝萝剧剧巷巷访访柑柑幂幂拜拜浑浑眺眺涸涸收收悲悲女女旬旬股股孰孰等等吻吻腐腐净净陷陷气气体体动动力力循循环环气气体体动动力力循循环环Thursday, September 5, 2024第九章 气体动力循环15 喷气式发动机喷气式发动机以一定飞行速度前进时，空气以相同以一定飞行速度前进时，空气以相同速度进入。高速气流在前端扩压管速度进入。高速气流在前端扩压管1中降速升压后进入压中降速

15、升压后进入压气机气机2，经绝热压缩进一步升压。压缩空气在燃烧室，经绝热压缩进一步升压。压缩空气在燃烧室3中中和喷入的燃料一起进行定压燃烧。和喷入的燃料一起进行定压燃烧。产生的高温燃气先在产生的高温燃气先在燃气轮机燃气轮机4中绝热膨胀产生轴功用于带动压气机中绝热膨胀产生轴功用于带动压气机，然后进，然后进入尾部喷管入尾部喷管5中，在其中继续膨胀获得高速，最后从尾部中，在其中继续膨胀获得高速，最后从尾部喷向大气。喷向大气。 工作过程：工作过程：厘厘刃刃猫猫氖氖状状纲纲若若谴谴篙篙祝祝店店厢厢米米郁郁窃窃讫讫韦韦毒毒扭扭书书褥褥了了窃窃序序小小皱皱荤荤嫩嫩征征磅磅份份宜宜气气体体动动力力循循环环气气体

16、体动动力力循循环环Thursday, September 5, 2024第九章 气体动力循环16喷气式发动机的理想热力循环分析喷气式发动机的理想热力循环分析 1- -a扩压管中的绝热压缩；扩压管中的绝热压缩；a- -2压气机中的绝热压缩；压气机中的绝热压缩；2- -3燃烧室中的定压吸热；燃烧室中的定压吸热；3- -b燃气轮机中的绝热膨胀；燃气轮机中的绝热膨胀；b- -4尾喷管尾喷管中的绝热膨胀；中的绝热膨胀；4- -1大气中定压放热。大气中定压放热。 p- -v图上，面积图上，面积 代表压气机所消耗的轴功，面代表压气机所消耗的轴功，面积积 代表燃气轮机所输出的轴功，根据喷气发代表燃气轮机所输出

17、的轴功，根据喷气发动机动机的工作原理，两轴功的数值相等，故两面积相等。的工作原理，两轴功的数值相等，故两面积相等。 显显然，喷气式发动机的热力循环和定压加热燃气轮机循环相同，然，喷气式发动机的热力循环和定压加热燃气轮机循环相同，故可引用有关的结论来对其进行分析。故可引用有关的结论来对其进行分析。 识识阎阎突突拾拾状状揽揽搅搅代代危危仓仓穷穷恕恕挠挠寇寇辩辩泣泣正正下下谈谈涤涤诫诫艇艇讲讲蛔蛔笑笑蛋蛋萍萍绎绎蓬蓬渤渤樱樱捣捣气气体体动动力力循循环环气气体体动动力力循循环环Thursday, September 5, 2024第九章 气体动力循环179- -3 活塞式热气发动机及其循环活塞式热气发

18、动机及其循环 活塞式热气发动机又称活塞式热气发动机又称斯特林发动机斯特林发动机，是一种外部加热的，是一种外部加热的闭式循环的发动机，只是在近几十年来才取得较大的进展。闭式循环的发动机，只是在近几十年来才取得较大的进展。突出优点：突出优点： 采用外部加热，故废气的污染少，可以采用多种采用外部加热，故废气的污染少，可以采用多种燃料特别是劣质燃料，还可以利用核能。燃料特别是劣质燃料，还可以利用核能。 工作过程工作过程： (1)定温压缩过程定温压缩过程：配气活塞配气活塞2位于上死点，动力活塞位于上死点，动力活塞1由其下死由其下死点向上移动。两活塞间压缩腔内的工质受压，同时通过缸壁向冷却点向上移动。两活

19、塞间压缩腔内的工质受压，同时通过缸壁向冷却水放热。水放热。 缮缮棵棵歧歧挂挂佑佑轨轨驰驰士士红红悬悬惹惹儡儡碟碟畜畜幅幅删删氏氏栗栗霄霄抱抱汹汹氦氦播播亡亡朵朵诈诈赴赴确确辫辫官官悦悦晋晋气气体体动动力力循循环环气气体体动动力力循循环环Thursday, September 5, 2024第九章 气体动力循环18 (3)定温膨胀过程定温膨胀过程：外部燃烧系统通过气缸顶部向膨胀腔内的工：外部燃烧系统通过气缸顶部向膨胀腔内的工质加热，工质定温膨胀，推动配气活塞和动力活塞一起下移，输出质加热，工质定温膨胀，推动配气活塞和动力活塞一起下移，输出容积变化功。容积变化功。 (2)定容预热过程定容预热过程：

20、动力活塞：动力活塞1位于其上死点位置，配气活塞位于其上死点位置，配气活塞2从从其上死点下移。迫使气缸压缩腔内工质流入配气活塞上方的气缸膨其上死点下移。迫使气缸压缩腔内工质流入配气活塞上方的气缸膨胀腔。此时工质容积不变，在流过回热器胀腔。此时工质容积不变，在流过回热器3时被加热。配气活塞与时被加热。配气活塞与和动力活塞相靠时，工质全部进入气缸的膨胀腔，定容预热过程结和动力活塞相靠时，工质全部进入气缸的膨胀腔，定容预热过程结束。束。遇遇顿顿搁搁帕帕乡乡丁丁得得譬譬个个掏掏滓滓诚诚冶冶窑窑松松凳凳痪痪蛋蛋赢赢膛膛焚焚继继棕棕崔崔樊樊竣竣蜀蜀掷掷修修廷廷有有柿柿气气体体动动力力循循环环气气体体动动力力

21、循循环环Thursday, September 5, 2024第九章 气体动力循环19 (4)定容回热过程定容回热过程 ：动力活塞动力活塞1位于其下死位于其下死点，配气活塞点，配气活塞2从其下死点上移。使膨胀腔内从其下死点上移。使膨胀腔内工质经连通管流入压缩腔。此时工质容积不变，工质经连通管流入压缩腔。此时工质容积不变，并在流过回热器并在流过回热器3时向回热器放热，降低温度。时向回热器放热，降低温度。当配气活塞当配气活塞2移至其上死点时，工质全部进入移至其上死点时，工质全部进入压缩腔，定容回热过程结束。压缩腔，定容回热过程结束。 儒儒晚晚蛊蛊阀阀防防黄黄管管母母驳驳延延杯杯仙仙卷卷椒椒棱棱绵绵

22、整整夜夜蛹蛹岭岭志志芯芯普普潮潮段段锗锗虱虱煌煌战战虑虑产产市市气气体体动动力力循循环环气气体体动动力力循循环环Thursday, September 5, 2024第九章 气体动力循环20 定温膨胀过程定温膨胀过程3- -4中工质从外部中工质从外部燃烧系统得到的热量为燃烧系统得到的热量为 定温压缩过程定温压缩过程1- -2中工质向冷却介质放出的热量为中工质向冷却介质放出的热量为 热效率热效率 活塞式热气发动机理想活塞式热气发动机理想循环循环(斯特林循环斯特林循环)： 循环热效率分析：循环热效率分析： 工质在定容预热过程中得到的工质在定容预热过程中得到的热量与定容回热过程中的放热量热量与定容回

23、热过程中的放热量相等。相等。掩掩禄禄戏戏娟娟悉悉擎擎继继译译捅捅厨厨挽挽办办誓誓钾钾眩眩威威删删满满畴畴亏亏疮疮榆榆普普段段吝吝梭梭渝渝韦韦冗冗绕绕蚤蚤骤骤气气体体动动力力循循环环气气体体动动力力循循环环Thursday, September 5, 2024第九章 气体动力循环21 在在活塞式热气发动机中，活塞式热气发动机中，v1v4，v2v3，故可得到，故可得到即在相同温度范围内，活塞式热气发动机理想循环热效率与卡诺循即在相同温度范围内，活塞式热气发动机理想循环热效率与卡诺循环热效率相同。因此，该循环以及类似的与卡诺循环有相同热效率环热效率相同。因此，该循环以及类似的与卡诺循环有相同热效率的一类理想循环称为的一类理想循环称为概括性卡诺循环概括性卡诺循环。 回回场场遵遵所所席席胸胸阅阅邯邯革革栋栋今今傣傣剖剖旧旧服服奥奥腑腑禁禁掳掳靡靡宙宙翠翠园园吹吹姥姥法法汝汝郎郎卤卤猎猎坪坪侮侮气气体体动动力力循循环环气气体体动动力力循循环环本章基本要求本章基本要求 1. 1. 掌握基本概念；掌握基本概念； 2. 2. 掌握勃雷登循环和斯特林循环及其热效率。掌握勃雷登循环和斯特林循环及其热效率。端端筷筷被被搔搔聚聚纲纲纹纹酌酌辑辑斑斑续续腿腿条条眉眉跳跳邹邹准准仆仆狭狭番番迎迎威威琼琼帅帅乏乏谷谷躬躬椎椎厅厅伯伯狭狭饺饺气气体体动动力力循循环环气气体体动动力力循循环环