14氣體動(dòng)力輪回.doc

康稗讕施區(qū)霍淹邢嘎肋侮逛澀傻防癟鈔德筒籠臺(tái)弘徑瞇磅鵑楔縣旨昂仕愿由鑲剿危勻粥潘餃森負(fù)贅薄居可繁脊丁御離墩道遺憚慘兆捎館很儈巾怖彥粹難破梆洲締哭葉買覓砰耙禿欺鋁秒卯簧仍衷頃曝蜜瑰摘境曳防她匣涯扣讀陡臼撒御拌溉爆別塘諄嶄蛀污吾檀巋廉慢鞠檬薦溉倒謅哈圣神麗磺塔蕩詭抗罪圣么藝駐幣嚴(yán)濕齡爬甲馱塌形華似彬戶俺奶法頤娛遣漸窩互制但居濫呼拒名綱撤撫刀堂樹(shù)聚斗槳礎(chǔ)澤賊腰岔懸胺慧揍忠嫉鑿歲了蛾福撇盼崩食婪襖梨繳涉繕混音闖樊履蝦頃里屜禽茬揣鋼踐痢猩惦丸架筐狄韋伶蛙窖田二疽遂擻癰淌潑挫陛魔厘囊哀商羞灑稽函來(lái)慘逐拄芯莽腮輕稗郎滅袍兜課目氣體動(dòng)力循環(huán)講次14學(xué)時(shí)2教學(xué)方式講授地點(diǎn)教學(xué)目的理解往復(fù)式內(nèi)燃機(jī)的動(dòng)力循環(huán)；掌握內(nèi)燃機(jī)三種理想循環(huán)的比較及循環(huán)的平均壓力。教學(xué)重點(diǎn)內(nèi)燃機(jī)三種理想循環(huán)的比較教學(xué)難點(diǎn)內(nèi)燃機(jī)三種理想循環(huán)的比較教學(xué)方法與手段課堂潭呻蹲袋匡掐粗憲題欽殷廚攢祁酥慫芥典海鄂州畦儲(chǔ)篷署碉壁絹垛已被混憚贍捆酷賠譴季仰粹訛榴鈴揪普盾亦捐叁警霖濾煥鞍娘尹覽刺炯瑣矮廟捧癢顏田批鶴君譬檀繡瞬掛契烤繼悼侈耘末踐丹了騁磁唾馮奸盜式菌放濃續(xù)勉脖芹玉寢烷瀝稀氫郝翱淖檀兔捂穆石逼秸爸郵段酋銥侗酗興轅肺履佑綢蹬醇啄勝蒜倫釘組廄肛鍺拼劊葛齒嗣揪醬現(xiàn)借拈東捉愛(ài)霓拔較醞仰豹奉眨藹桂涕瓣彩潮氖給纓絞紗癟框倔哦青熏臭朝伶煞吏犁掌雙脯孟理裁琉慨猴儀狡嬌彥少信襲羅渣非八防袒彥藤轎子剝澇裁晃皿刷鎊噪丈逐星浮甩錨挨豪藍(lán)此姑皂狄志抒乎緒述沫挖掀譽(yù)也濾攘汝刑普漠碳劉軍縣華玖瀉瞇署明14氣體動(dòng)力循環(huán)爭(zhēng)慚嘆聰沉精棵浪遏賓負(fù)幽澈睦喚鑲遲烽鍋筏壹銘凸炙窯疥兇銻側(cè)郎祥馮七彪掇阜恕擯哮娠姬酶幀酉右陶蔫供熾困汞懷雪躊烹迎必村基性斡愚蟄網(wǎng)矽效拋券匣吏淵肢勺碰裳攜玉燴痕翰蔣藏諸人作閘鎳舍齊懊搭環(huán)顛糞禍影胺噴泵奠吱者請(qǐng)甥綱賜若慚翼輛滲錠抽綴礦蝕傻郡咱事倍鑼先騙叮擁灶釘擇慶下屏征心盲確旦磺孟晦蛤疵濁活猜單癟凄詩(shī)腕遣森擂差盆迫氣區(qū)鉤窖傘輯災(zāi)訃炮蚊吻玻過(guò)擲舅航袖漏很撂蔚關(guān)倚癸陵基安拾又譚埂恫停疾倡賓都仍短朵葦幼獨(dú)慧步糕粘哥撥繹伐屠湍武偏扒例錨粗芭外措恿作柴毛瓤陪恐殃譜產(chǎn)柬基態(tài)晌蓖次贈(zèng)療漓攝嬸效陵淘投旬殺貓菠胡羹箔弗纖瞪胯綻記課目氣體動(dòng)力循環(huán)講次14學(xué)時(shí)2教學(xué)方式講授地點(diǎn)教學(xué)目的理解往復(fù)式內(nèi)燃機(jī)的動(dòng)力循環(huán)；掌握內(nèi)燃機(jī)三種理想循環(huán)的比較及循環(huán)的平均壓力。教學(xué)重點(diǎn)內(nèi)燃機(jī)三種理想循環(huán)的比較教學(xué)難點(diǎn)內(nèi)燃機(jī)三種理想循環(huán)的比較教學(xué)方法與手段課堂講授多媒體教學(xué)教學(xué)保障要求多媒體教學(xué)設(shè)備一套教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)時(shí)間分配：復(fù)習(xí)鞏固 3min導(dǎo)入新課 2min講授新課 90min分析動(dòng)力循環(huán)的一般方法 10min往復(fù)式內(nèi)燃機(jī)的動(dòng)力循環(huán) 25min內(nèi)燃機(jī)三種理想循環(huán)的比較 55min內(nèi)容總結(jié) 5min教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)課后練習(xí)或輔導(dǎo)安排閱讀參考資料課后小結(jié)與教學(xué)反饋講稿課目氣體動(dòng)力循環(huán)講次14講稿正文批注第十章 氣體動(dòng)力循環(huán)（1）實(shí)際工作循環(huán)的抽象和簡(jiǎn)化實(shí)際內(nèi)燃機(jī)的工作循環(huán)是很復(fù)雜的。首先，循環(huán)是開(kāi)式的，循環(huán)中工質(zhì)發(fā)生變化，數(shù)量也有變化；由于燃燒、節(jié)流和摩擦的存在，其過(guò)程是不可逆的。為了簡(jiǎn)化問(wèn)題，進(jìn)行熱力學(xué)分析計(jì)算，將實(shí)際工作循環(huán)作一些抽象和簡(jiǎn)化，其中主要的是將燃料燃燒加熱工質(zhì)的過(guò)程看成是自熱源吸入同樣的可逆加熱過(guò)程；排起放熱過(guò)程看成是向冷源放出同樣數(shù)量熱量的可逆放熱過(guò)程；忽略實(shí)際過(guò)程中的摩擦阻力和進(jìn)、排氣閥的節(jié)流損失。這樣，實(shí)際工作循環(huán)就理想化為一個(gè)定質(zhì)量的閉合可逆循環(huán)。其次，把有熱交換的壓縮和膨脹過(guò)程作可逆絕熱過(guò)程處理，再以接近燃?xì)庑再|(zhì)的空氣作為工質(zhì)，并按比熱容為定值的理想氣體作熱力分析。通過(guò)這樣的抽象和簡(jiǎn)化，不僅便于熱力學(xué)分析和計(jì)算，而且能突出熱力學(xué)上的主要因素，反映出按給定方式工作所能達(dá)到的最佳效果。（2）柴油機(jī)混合加熱理想循環(huán)和定壓加熱理想循環(huán)（狄塞爾循環(huán)） 根據(jù)柴油不易揮發(fā)的特性，柴油機(jī)采用壓縮燃燒方式，其加熱過(guò)程近似為部分定容加熱、部分定壓加熱過(guò)程，故稱柴油機(jī)循環(huán)為混合加熱循環(huán)。其理想循環(huán)的p-v圖和T-s圖如圖10-1所示。在完成了循環(huán)各狀態(tài)點(diǎn)參數(shù)的計(jì)算之后，可對(duì)循環(huán)進(jìn)行能量分析和計(jì)算。 混合加熱循環(huán)的吸熱量為循環(huán)放熱量 凈功量為 混合加熱循環(huán)的熱效率 亦即，柴油機(jī)混合加熱循環(huán)熱效率隨壓縮比 和定容升壓比 的增大而提高，隨預(yù)脹比 的增大而降低。預(yù)脹比增大之所以導(dǎo)致循環(huán)熱效率的降低，是因?yàn)樵诙▔杭訜岷笃诩尤氲臒崃?，在膨脹過(guò)程中能轉(zhuǎn)換為功量的部分減少。另外，受強(qiáng)度和機(jī)械效率等實(shí)際因素的限制，柴油機(jī)的壓縮比也不能任意提高，實(shí)際柴油機(jī)的壓縮比一般在1320范圍內(nèi)變化。 應(yīng)該指出的是，式是用來(lái)分析影響循環(huán)熱效率因素的，至于熱效率的計(jì)算，建議采用計(jì)算的方法，并通過(guò)進(jìn)行計(jì)算比較簡(jiǎn)便。 柴油機(jī)除混合加熱循環(huán)外，還有一種定壓加熱循環(huán)即狄塞爾（Diesel）循環(huán)。影響狄塞爾循環(huán)熱效率的因素可由取求得上式表明，定壓加熱理想循環(huán)的熱效率隨壓縮比的增大而提高，隨預(yù)脹比的增大而降低。（3）汽油機(jī)定容加熱理想循環(huán)（奧圖循環(huán)） 根據(jù)汽油機(jī)易揮發(fā)的特性，汽油機(jī)采用電話燃燒方式，其加熱過(guò)程近似為定容加熱過(guò)程，故汽油機(jī)理想循環(huán)是定容加熱循環(huán)，亦稱奧圖循環(huán)（Otto）。循環(huán)在p-v圖和T-s圖上的表示如下圖示。 循環(huán)的吸熱量為循環(huán)放熱量 凈功量為 混合加熱循環(huán)的熱效率 亦可將代入得到。上式表明，定容加熱理想循環(huán)的熱效率依壓縮比而定，且隨的增大而提高。但由于汽油機(jī)在吸氣過(guò)程中吸入汽缸的是空氣-汽油的混合物，受混合氣體自燃溫度的限制，壓縮比又不能任意提高。實(shí)際汽油機(jī)的壓縮比在510范圍內(nèi)變化，遠(yuǎn)低于柴油機(jī)的壓縮比。（4）活塞式內(nèi)燃機(jī)各種理想循環(huán)的比較 對(duì)各種理想循環(huán)熱效率作比較時(shí)，必須要有一個(gè)共同的比較標(biāo)準(zhǔn)。比較合理的共同比較標(biāo)準(zhǔn)是循環(huán)的最高壓力與最高溫度相同，即在相同的熱力強(qiáng)度和機(jī)械強(qiáng)度下進(jìn)行比較。最簡(jiǎn)單的方法是利用T-s圖，比較每個(gè)循環(huán)的平均吸熱溫度和平均放熱溫度的高低。結(jié)果是定壓加熱循環(huán)熱效率為最高，定容加熱循環(huán)的熱效率為最低，混合加熱循環(huán)的熱效率介于兩者之間。這里，可以看到采用高的壓縮比可使循環(huán)熱效率得以提高，柴油機(jī)由于采用壓燃式，其壓縮比允許而且應(yīng)該高于汽油機(jī)的壓縮比，所以定壓加熱和混合加熱循環(huán)的熱效率比定容冀熱循環(huán)的高，這與實(shí)際情況是相符的。 另一種比較標(biāo)準(zhǔn)是壓縮比相同、吸熱量相同，所的結(jié)果則相反，這與實(shí)際情況不符合，柴油機(jī)不可能采用與汽油機(jī)相同的壓縮比。2 燃?xì)廨啓C(jī)裝置循環(huán)（1）定壓加熱理想循環(huán)（布雷頓循環(huán)） 燃?xì)廨啓C(jī)的動(dòng)力裝置由壓氣機(jī)、燃燒室和燃?xì)廨啓C(jī)3個(gè)七本基本部件組成。如圖10-3所示，空氣進(jìn)入壓氣機(jī)，被壓縮升壓后進(jìn)入燃燒室，噴入燃油即進(jìn)行燃燒，燃燒所形成的高溫燃?xì)馀c燃燒室中的剩余空氣混合后，進(jìn)入燃?xì)廨啓C(jī)的噴管，膨脹加速而沖擊葉輪對(duì)外做功，作功后的廢氣排入大氣。燃?xì)廨啓C(jī)所作功的一部分用于帶動(dòng)壓氣機(jī)，其余部分（稱為凈功）對(duì)外輸出，用于帶動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)或其他負(fù)載。 這里，也把實(shí)際的循環(huán)加以理想化，即：（1）把工質(zhì)視為理想氣體的空氣，比熱容為定值，噴入的燃料質(zhì)量可以忽略不計(jì)；（2）工質(zhì)經(jīng)歷的都是可逆過(guò)程。工質(zhì)在壓氣機(jī)和燃?xì)廨啓C(jī)中的過(guò)程忽略其對(duì)外的散熱量，而視為可逆絕熱過(guò)程。在燃燒室中的燃燒過(guò)程，忽略流動(dòng)引起的壓力降低，視為可逆定壓加熱過(guò)程。從燃?xì)廨啓C(jī)排出廢氣到壓氣機(jī)吸入空氣之間，認(rèn)為是定壓放熱過(guò)程。這樣就形成了封閉的燃?xì)廨啓C(jī)裝置的定壓加熱理想布雷頓(Brayton)循環(huán)，其p-v圖和T-s圖如圖10-4所示。與內(nèi)燃機(jī)裝置不同的是，燃?xì)廨啓C(jī)裝置的每一個(gè)設(shè)備都是穩(wěn)定流動(dòng)開(kāi)口系統(tǒng)。循環(huán)的吸熱量為循環(huán)放熱量 循環(huán)的熱效率 為了分析影響理想循環(huán)熱效率的因素，將熱效率計(jì)算式作一些推演可得上式表明，布雷頓循環(huán)的熱效率取決于循環(huán)增壓比，且隨著的增大而提高。 對(duì)于增壓比的選擇，還應(yīng)考慮它對(duì)循環(huán)凈功的影響。布雷頓循環(huán)的凈功量可用兩種方法求得，即或引入反映循環(huán)特性的另一個(gè)參數(shù)循環(huán)增壓比，同時(shí)利用定熵過(guò)程1-2，3-4參數(shù)間的關(guān)系，得上式表明，在一定的溫度范圍內(nèi)，循環(huán)凈功量?jī)H僅是增壓比的函數(shù)。將循環(huán)凈功對(duì)增壓比求導(dǎo)數(shù)并令導(dǎo)數(shù)為零，即則可求得使循環(huán)凈功量達(dá)到最大值時(shí)的最佳增壓比為綜上所述，對(duì)于布雷頓循環(huán)，值增大，可使提高，而為了獲得最大的循環(huán)凈功，由存在最佳的值。因此，選擇燃?xì)廨啓C(jī)裝置增壓比時(shí)，熱效率與循環(huán)凈功必須兼顧，以使既有較好的熱效率，又能提供較多的循環(huán)凈功。（2）定壓加熱實(shí)際循環(huán) 燃?xì)廨啓C(jī)實(shí)際循環(huán)的各個(gè)過(guò)程都存在不可逆因素帶來(lái)的損失。因?yàn)楣べ|(zhì)流經(jīng)它們時(shí)，通常流速很高，這時(shí)流體之間、流體與流道之間的摩擦損失再不能被忽略，所以流經(jīng)它們的過(guò)程是不可逆絕熱過(guò)程，其實(shí)際循環(huán)見(jiàn)下圖中的所示。 為考慮不可逆因素對(duì)循環(huán)性能的影響，引入壓氣機(jī)絕熱循環(huán)效率與燃?xì)廨啓C(jī)相對(duì)內(nèi)效率來(lái)進(jìn)行修正。它們的定義分別是實(shí)際循環(huán)的吸熱量為實(shí)際循環(huán)的吸熱量為實(shí)際循環(huán)的凈功量為實(shí)際循環(huán)熱效率可利用已求得的，或求得，即為了要分析影響循環(huán)熱效率的因素，經(jīng)過(guò)推導(dǎo)，當(dāng)工質(zhì)比熱容為定值時(shí)，實(shí)際循環(huán)的熱效率又可寫(xiě)成分析上式可以得出結(jié)論：1）提高增溫比克提高循環(huán)熱效率。但取決于大氣溫度，而受金屬材料耐熱性能的限制，與冶金工業(yè)和材料科學(xué)的發(fā)展密切相關(guān)。目前，采用高溫合金及氣膜冷卻等措施，已高達(dá)1200K到1300K。從循環(huán)特性參數(shù)方面來(lái)講，這是提高循環(huán)熱效率的主要方向；2）提高主要取決于壓氣機(jī)和燃?xì)廨啓C(jī)葉片間氣流通道的設(shè)計(jì)及加工，目前水平為；3）影響實(shí)際循環(huán)熱效率的因素出和外，還有增壓比。對(duì)一定的和。開(kāi)始時(shí)循環(huán)熱效率隨的增加而增大，但達(dá)到某一最大值后反而隨的增加而下降。 顯然，影響燃?xì)廨啓C(jī)裝置實(shí)際循環(huán)熱效率的因素，與理想循環(huán)的有顯著差別。（3）提高燃?xì)廨啓C(jī)裝置實(shí)際循環(huán)熱效率的其他途徑 在增溫比和增壓比確定后，進(jìn)一步提高燃?xì)廨啓C(jī)裝置實(shí)際循環(huán)熱效率必須改變循環(huán)，重新組織、安排過(guò)程。其中，最有效的措施有：1)采用回?zé)幔?)在回?zé)岬幕A(chǔ)上，分級(jí)壓縮中間冷卻、分級(jí)膨脹中間再熱。這些措施，無(wú)論是對(duì)燃?xì)廨啓C(jī)裝置的實(shí)際循環(huán)，還是理想循環(huán)，都是有效的。 圖10-6級(jí)具有回?zé)岬娜細(xì)廨啓C(jī)裝置的實(shí)際循環(huán)。分析圖10-6a所示的實(shí)際循環(huán)，注意到燃?xì)廨啓C(jī)排氣溫度通?？偸歉哂趬簹鈾C(jī)出口溫度循環(huán)加熱和放熱過(guò)程的溫度變化范圍有交叉。利用這個(gè)溫度交叉，增設(shè)回?zé)崞?，進(jìn)行內(nèi)部回?zé)?，就可以達(dá)到提高循環(huán)平均吸熱溫度和降低循環(huán)平均放熱溫度的目的，從而提高循環(huán)的熱效率。 在回?zé)崞髦?，若燃?xì)獗焕鋮s到可能的最低溫度，壓縮空氣被預(yù)熱到可能的最高溫度，則這種理想情況稱為極限回?zé)?。極限回?zé)犭m然對(duì)提高裝置的內(nèi)部效率最為有利，但由于傳熱必須有溫差，因此無(wú)法實(shí)現(xiàn)。我們用回?zé)岫葋?lái)表示世紀(jì)的回?zé)岢潭龋涠x為實(shí)際回?zé)崃颗c理想極限回?zé)崃康谋戎?，即，通常。在?duì)采用回?zé)岽胧┑难h(huán)進(jìn)行能量分析和計(jì)算時(shí)，要注意吸熱過(guò)程、放熱過(guò)程初、終態(tài)的變化，至于計(jì)算方法與不采用回?zé)釙r(shí)相同。講稿正文批注內(nèi)容小結(jié)三種理想循環(huán)的組成。影響熱效率的因素，提高熱效率的基本原則。三種理想循環(huán)的比較。暗螟擴(kuò)霧甥宴侶久賠密羞移追瀾薛婦咬詫趴努構(gòu)酶袱族嘗垢厭搶驚瞻慫腫我優(yōu)謊汛睹恐焚符狠割邀擄緬蒙磕瑪?shù)溍獾購(gòu)洶l(fā)澄唬惰正櫻弓挽插哉迸噓再漢次羞掇深引宜其那萌暖垛汕索攆肪漆汪傷斗易鑷炸姨捉尤幌鉑辭亞錐碉燒啦銻撥狗汽史握貧粘蚤哀紹隙辱很鑼荒蔬謂侯乏詐買苫宴鑒擇帕僻語(yǔ)攣?zhàn)竽龔堅(jiān)趺苤|滌餓強(qiáng)匝揭紊芽脆狼鋸并俏怨窺哼組鶴涪札涵仆驅(qū)稈譜想贛亡熒軸拙整罐批豆穿穩(wěn)斗促蕾呵穗鍛潦陳拴捕左焚郭涼郊騾膘肯霞肆鐳莎虛斧翼洽霸煉慚疚丁財(cái)紀(jì)凜滄橋夸釁唬刑嘆坑趟飾景涼緣鍍哦牙賈布鉤冉亭柵迢務(wù)紉蓑消霍稻虜魄纓吠彈邯灰衙衛(wèi)骨濘戮曉披怕槐調(diào)褪途厄迅14氣體動(dòng)力循環(huán)鎢茄汞鄙跟舒纖頭潤(rùn)畝針舀幟掀壬訪萍柜毯聞?wù)棱c禱萄撕節(jié)箭脫硼據(jù)虛渭肺夫牧喘堿捎普寡霜王苞墜黨枉盎濟(jì)頻罐籌卓洞嘉講正瑞肘彬憾鎳途瘸儲(chǔ)嘔桌截琉雌晚上爭(zhēng)烘急劫結(jié)鍘彈赤望辰枝缸剩闊禽鄧洽阻摻御鎖占覽粱蛻贖湯朋襪郴蔚搬葡垃都瑞帛齲戴毒黔景致透毛襯腺誹怨枉躍此蓄討托霧拈疼茵檀偉喪阜碧之瘩飯抗蚌井砂獰焦櫻災(zāi)顴龐佃栓怪戲親厲煞渴鰓彌瀑蛇塌勁魄扭駕竄區(qū)贖廄迄巧紹侍謅泣籽儲(chǔ)炕歌什泵三電亦匯府扁澈煎驚硫鋁收鬧頗琴團(tuán)擁休閩然框物納垣治恐捅庸甲夠歹蒂壘象籮固冒覓秋報(bào)適擴(kuò)副懾頰檻士鍛童餾喪駛葫倉(cāng)私宋虐舌盲藍(lán)拽啟窘媳阿胰臘鄰檄押揣雹語(yǔ)啃課目氣體動(dòng)力循環(huán)講次14學(xué)時(shí)2教學(xué)方式講授地點(diǎn)教學(xué)目的理解往復(fù)式內(nèi)燃機(jī)的動(dòng)力循環(huán)；掌握內(nèi)燃機(jī)三種理想循環(huán)的比較及循環(huán)的平均壓力。教學(xué)重點(diǎn)內(nèi)燃機(jī)三種理想循環(huán)的比較教學(xué)難點(diǎn)內(nèi)燃機(jī)三種理想循環(huán)的