其w→wnet,max
2）τ上升，即T3上升，使取得 wnet,max 的π 上升，ηt上升，所以 提高T3 能带动wnet,max 及ηt同时升 高。
32
9–6 燃气轮机装置定压加热实际循环
一、定压加热的实际循环
1-2 2-3 3-4 4-1 不可逆绝热压缩； 定压吸热； 不可逆绝热膨胀； 定压放热。
1．分类：
按燃料：煤气机(gas engine) 汽油机(gasoline engine; petrol engine) 柴油机(diesel engine)
按点火方式：点燃式(spark ignition engine) 压燃式(compression ignition engine)
按冲程：二冲程(two-stroke ) 四冲程(four-stroke )
T1 T2
1
1

注意：式中T1、T2并非指高温 热源，低温热源。

1
29
2.分析
t 1
T1 T2 1 1


1
a) t
t 与 T3 无 关
？
b) 一 定
q1
w net
t不 变
30
c ) 一 定 ， 取 某 值 w net w m ax
s
h 2 h1
1
C ,s
h
2s
h1

T
w t,T w t ,T
s
w t,T T h3 h 4


s
h 4 h3 T h3 h 4


34
三、燃气轮机装置的内部热效率 (internal thermal efficiency)ηi
p1 v1 p 2 v 2 ； p 5 v 5 p 4 v 4

两式相除，考虑到
p4 p3

v1 v 5
v2 v3

p5
p3 v4 p4 v4 p1 p 2 v3 p 2 v3
T 5 T1 p5 p1
二、定压加热理想循环 （constant-pressure combustion cycle， Brayton cycle）
1-2 等熵压缩（压气机内）

p2 p1
循环增压比（pressure ratio） 2-3 定压吸热（燃烧室内）

T3 T2
循环增温比（temperature ratio） 3-4 等熵膨胀（燃气轮机内） 4-1 定压放热（排气，假想换热器）
v1 v2 p3 p2
q 1 cV T 3 T 2
q 2 cV T 4 T1
1 t 1
t 1
q2 q1

1
T 4 T1 T3 T 2
1 1
1
1
1 1
T 5 T1

把T2、T3、T4和T5代入
t 1
T 5 T1
T3 T 2 T 4
T3
t 1
1
1

1 1
13
讨论：
a) t
b) t
9
1. p-v图及T-s图 12 等熵压缩；23 等容吸热； 34 定压吸热；45 等熵膨胀； 51 定容放热 特性参数： 压缩比(compression ratio) 定容增压比(pressure ratio)


v1 v2
p3 p2
定压预胀比 (cutoff ratio)

第九章 气体动力循环
Gas power cycles
9-1 分析动力循环的一般方法 9-2 活塞式内燃机实际循环的简化 9-3 活塞式内燃机的理想循环 9-4 活塞式内燃机个正理想循环的热力学比较 9-5 燃气轮机装置循环 9-6 燃气轮机装置定压加热实际循环 9-7 提高燃气轮机装置热效率的热力学措施 9-8 喷气发动机简介
v4 v3
10
2. 循环热效率
t
w n et q1
w n et w1 2 w 2 3 w 3 4 w 4 5 w 5 1 w1 2 w 3 4 w 4 5
1 Rg 1 p 2 p v v Rg T T1 3 4 3 4 1 1 p1 1 1 p 5 p4
或
w net q net q1 q 2
q 1 q 2 3 q 3 4 cV T 3 T 2 c p T 4 T 3
q 2 q 5 1 cV T 5 T1
11
t 1
q2 q1
1
T 5 T1
T3 T 2 T 4
1
9–1 分析动力循环的一般方法
一、分析动力循环的目的
在热力学基本定律的基础上分析循环能量转化的经济性， 寻求提高经济性的方向及途径。
二、分析动力循环的一般步骤
1. 实际循环（复杂不可逆） 分析可逆循环 影响经济性的主要因素和可能改进途径 指导改善 实际循环 抽象、简化 可逆理论循环
2. 分析实际循环与理论循环的偏离程度，找出实际 损失的部位、大小、原因及改进办法
2
三、分析动力循环的方法
1. 第一定律分析法 以第一定律为基础，以能 量的数量守恒为立足点。
2. 第二定律分析法 熵分析法 分析法
综合第一定律和第二定律 从能量的数量和质量分析。 熵产 火用损 作功能力损失
火用效率
3
四、内部热效率i(internal thermal efficiency )
五、空气标准假设(the air-standard hypothesis)
气体动力循环中工作流体 燃烧和排气过程
理想气体
空气
定比热
吸热和放热过程
4
燃料燃烧造成各部分气体成分及质量改变忽略不计
9–2 活塞式内燃机实际循环的简化
一、活塞式内燃机(internal combustion engine)简介
T
2m
T
2v
T 1 p T 1m T 1v
例A470299 例A447277
21
9-5 燃气轮机装置循环
一、燃气轮机(gas turbine)装置简介
小型燃气轮机
22
轴流式燃气轮机
23
24
25
26
构成
压气机(compressor)
燃烧室(combustion chamber)
t 1
t 1
q2 q1
T 4 T1
T3 T 2
1

q 2 cV T 4 T1

1
1 1
q 1 c p T 3 T 2
1 t 1
1
1
w n et w n et , m ax
0

2 1
31
d ) w n et 与 及 的 关 系
由 c ) w n et c p T1
1
1 1 1
可见： 1）对于每一τ，均有π，
c)
t
归纳： a.吸热前压缩气体，提高平均吸热温度是提高热效率的重 要措施，是卡诺循环，第二定律对实际循环的指导。 b.利用T-s图分析循环较方便。 c.同时考虑q1和q2或T1m和T2m平均。
14
二、定压加热理想循环(Diesel cycle)

v1 v2 v3 v2
t 1
t
1
T3
利用 、 、 表示
1 2 v1 T 2 T1 v2
T1
1
2 3
T3 T 2
p3 p2
T1
1
3 4
T 4 T3
v4 v3
p5 p1
T1
1
51
T 5 T1
12
求
p5 p1

1
18
讨论： a )

t
b ) ; t 不 变 ， 但 w net
c ) 重负荷（q1 ）时内部热效 率下降，因温度上升使 ，造 成热效率下降
19
9–4 活塞式内燃机各种理想循环的热力学比较
一、压缩比相同，吸热量相同时的比较
q1 v q1 m q1 p
q2v q2m q2 p
tv tm tp
或
T
2v
T
2m
T
2p
T 1v T 1m T 1 p
20
二、循环pmax、Tmax相同时的比较
q2 p q2m q2v
q1 p q 2 m q 2 v
t, p t, m t, v
或
T
2p
w net q1 q 2
c p T 3 T 2 T 4 T1
1 1 c p T1 1
δ w n et d

1
1
——不可逆过程中实际作功量和循环加热量之比 w n et ,act T w n et i T t q1 q1 w n et t 与实际循环相当的内可逆循环的热效率 q1
T
w n et ,act w n et
其中