气体动力循环课件.ppt

;;;;目前，分析热能动力装置循环主要采用热力学第一定律为基础的“第一定律分析”法。这种方法从能量转换的数量关系来评价循环的经济性，以热效率为其指标。另一种方法是综合热力学第一定律、第二定律作为依据，从能量的数量和质量来分析，以“作功能力损失和火用效率”为其指标的“第二定律分析”法。两类方法所揭示的不完善部位及损失的大小是不同的。为了全面地反映循环的真实经济性，在分析热能动力装置循环时，不仅要考虑能的数量，还应考虑能的质量。;空气标准假设;循环的经济性评价（内部热效率）：;内燃机装置;二、实际循环的示功图（p-V图）;活塞式内燃机循环的简化;简化结果;9-3活塞式内燃机的理想循环;一、混合加热理想循环Sabathecycle;;上式说明：

1ηt随压缩比ε和定容增压比λ的增大而提高。

2ηt随定压预胀比ρ的增大而降低。

*在循环特性参数（ε、λ及ρ）一定的条件下，提高初态参数，对热效率虽然并无影响，但可以提高净功。因此可以采用“增压”等措施来提高柴油机的净功。;二、定压加热理想循环Dieselcycle;定压预胀比对循环热效率的影响;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;三、定容加热理想循环Ottocycle;3;;某柴油机混合加热理想循环的p1=0.17MPa，t1=60℃，压缩比ε=14.5，气缸中气体最大压力p3=10.3MPa，循环加热量q1=900kJ/kg。设工质为空气，比热容为定值并取cp=1004J/(kg·K)、cv=718J/(kg·K)，κ=1.4；环境温度t0=20℃，压力p0=0.1MPa。试分析该循环并求循环热效率及火用效率。;1–2是定熵过程，有;q1v=cv(T3–T2)=302kJ/kg

q1p=q1–q1v=598kJ/kg

点4：p4=p3=10.3MPa，因q1p=cp(T4–T3)，所以

点5：v5=v1=0.562m3/kg;或;在吸热过程中空气熵增为

所以平均吸热温度为

循环吸热量q1中的可用能为

循环火用效率;或者，根据循环是内部可逆的，且只是放热过程中系统（工质）与环境有温差，从而有作功能力损失：

所以循环输出净功和放热过程作功能力损失之和

为循环吸热量中的可用能，即

ex,Q=wnet+i=719.1kJ/kg;例;定压加热过程是作功冲程的4%，即有已知;因2-3是定压过程，故有;可得循环热效率为:;9-4活塞式内燃机各种理想循环的热力学比较;一、压缩比ε相同,q1相同的比较;1-2-3-3-4-1为混合加热;

1-2-3-4-1为定压加热;

1-2-3-4-1为定容加热。;;从内燃机循环的分析、比较发现各种理想循环在加热前都有绝热压缩过程，这是否是必然的？;9-6燃气轮机装置循环;1、连接发电机2、进气道主轴固定支架3、轴颈轴承4、压气机叶片5、压气机模块6、燃气轮机固定支架7、叶轮8、叶轮贯穿螺栓9、进气道定位10、水平缸封11、燃烧室防护罩12、逆流燃烧室13、燃料注入系统14、燃烧室（火焰筒）15、燃烧室冷却部件16、喷嘴构造17、一级涡轮固定构造18、动力涡轮构造19、排气扩散构造20、排气烟气探测器;燃气轮机示意图;;二、布雷顿(Brayton)循环：;若比热容为定值，则：;;卡诺循环和卡诺定理指出热源温度越高循环热效率越高,循环增温比高,循环的最高温度就越高,为什么定压加热理想循环的热效率与循环增温比无关而取决于循环增压比?;3.最佳增压比;;由于燃气轮机装置实际循环各过程都伴随有不可逆损失，主要是压缩过程和膨胀过程存在的摩擦等不可逆性→熵增、焓（温）升。;1τ越大，ηi越高。

;;;例题;;;;9.8*提高燃气轮机装置的循环效率的措施——回热;;1;1;9-9喷气式发动机;本章作业;;;（2）热效率;;;or;;;注意：《学习辅导与习题解答》中使用了相对压力pr的方法进行求解，相对压力pr其实是定义出来的一个温度的单值函数，实际上也只是表征了定熵过程中压力与温度的关系。但我们也可以使用基本概念进行计算。;;理想气体，u为T的单值函数：u＝h-RgT;若为定压比热容;;;9-12;;;9-15;;;（2）当p2增大到p2’时，T4’=T2’，温差为零，不可能继续采用再热。即：

将T1、T3、p1代入，解得p2′=1.30MPa

;9-20;解；（1）T-s如右图（1-2定熵；2-3定容；3-4定熵；4-1定压。）

（2）q1=cV(T3?T2)