T4 p4 c p ln R g ln T2 p2 1985K 10.3MPa 1.004kJ /(kg.K ) ln 0.287kJ /(kg.K ) ln 968K 7.18MPa 0.6174kJ /(kg.K )
30
在吸热过程中空气熵增为
s 24
例题1
所以平均吸热温度为 q1 900kJ / kg T1m 1457 .6 K s 24 0.6174kJ /(kg.K ) 循环吸热量中的可用能：
3
0.398MPa
q2 cV (T5 T1 ) 0.718kJ /(kg.K ) (779K 333K ) 320kJ / kg
29
p5 v5 0.398 106 Pa 0.562m3 / kg T5 779K Rg 287J /(kg.K )
例题1
wnet q1 q2 900kJ / kg 320kJ / kg 580kJ / kg
pa
p1 p 2
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
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
实际循环（复杂不可逆）
抽象、简化
分析
可逆理论循环 吸热、放热、作功、热效率
v1 1 1 2 有 T2 T1 T1 v2 p3 2 3 有 T3 T2 T1 1 p2 v4 3 4 有 T4 T3 T1 1 v3
1
p5 5 1 有 T5 T1 p1
求
因 p1 v1 p 2 v 2
1 t 1 1 1 1
1 1 t 1 1 1
讨论：
a ) t w net
b ) t w net
C) 重负荷（，q1 ）时
p5 p1
p5 v5 p4v4
两式相除，考虑到
p 4 p 3 v1 v 5 v 2 v 3
p5 p 4 v 4 p3 v 4 p1 p 2 v3 p 2 v3 p5 T5 T1 T5 T1 p1
q1 p q1 q1V 900kJ / kg 302kJ / kg 598kJ / kg
28
例题1
点4： p4 p3 =10.3 Mpa，
q1 p c p (T4 T3 )
T4 598kJ / kg 1389K 1985K 1.004kJ /(kg.K )
在分析整齐动力循环和其他工质不能简化为理想气体的动力循环
时不能采用。
§9–3 活塞式内燃机的理想循环
一、混合加热理想循环（混合加热柴油机循环）
1、p-v图及T-s图
1-2 等熵压缩； 2-3 等容吸热； 3-4 定压吸热； 4-5 等熵膨胀； 5-1 定容放热
特性参数：
压缩比—compression ratio
气体动力循环在简化的时候通常应用所谓的“空气标准假设”： 假定工作流体是一种理想气体，假设它具有和空气相同的热力性
质；讲排期过程和燃烧过程用向低温热源的防热过程和自高温热
源的吸热过程取代。实际气体循环中工质主要是燃气，在循环的 不同部位成分和质量稍有不同。由于燃气和空气的热物性接近， 所以在做初步理论分析的时候假定工质全部由空气构成通常不会 造成很大的误差。当然，这样的假设仅可适用于气体动力循环，
• 2-3：排气，ｍ减少，状态不变， 传输推动功p2v2
注意：压气机不是动力机 压气机中进行的是过程 不是循环
第八章内容回顾
• 排量 Vh(=V1–V3)
• 余隙容积比
=Vc/Vh
• 有效吸气容积 Ves（=V1–V4）
第八章内容回顾
Wc
n 1 n 1 n n p2 pa n RgT1 2 p1 n 1 pa
二.活塞式内燃机循环的简化
0-1 1-2 2-3 3-4 4-5 5-1 1-0
吸气 等熵压缩 定容加热 定压加热 等熵膨胀 排气——定容 排气——定压
进一步：
排气5-1+排气1-0+吸气0-1 三个过程，用5-1等容放热代 替，开系循环变为闭系循环。
燃油质量-忽略 燃气成分改变-忽略 工质为空气定比热 空气标准假设
27
例题1
1-2是定熵过程，有 k
v1 p 2 p1 v 2
k 1.4 p 0 . 17 MPa 14 . 5 7.18MPa 1
点3 ：
p2 v2 7.18 106 Pa 0.0387m3 / kg T2 968K Rg 287J /(kg.K )
3 v v 0 . 0387 m / kg p3 10.3MPa 3 2
p3 v3 10.3 106 Pa 0.0387m 3 / kg T3 1389K Rg 287J /(kg.K )
p3 10.3MPa 1.43 p2 7.18MPa
q1V cV (T3 T2 ) 0.718kJ /(kg.K ) (1389K 968K ) 302kJ / kg
1 1 Rg R p5 p2 g T1 1 p3 v4 v3 T4 1 1 p1 1 p4
或 w net q net q1 q 2
26
例题1
已知某柴油机混合加热理想循环p1=0.17 MPa、t1=60℃， 压缩比ε=14.5，气缸中气体最大压力10.3 Mpa，循环加 热量q1=900kJ/kg。设其工质为空气，比热容为定值并取 cp=1004 J/（kg.K），cV=718 J/（kg.K），κ=1.4；环境 温度t0=20℃，压力p0=0.1 Mpa。试分析该循环并求循环 热效率及佣效率。
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)
k 1 t 1 k 1 ( 1) k ( 1)
1.43 1.421.4 1 1 0.639 1.4 1 14.5 (1.43 1) 1.4 1.43 (1.42 1)
或
wnet 580kJ / kg t 0.644 q1 900kJ / kg
q 2 q 5 1 cV T5 T1
q1 q 2 3 q 3 4 cV T 3 T 2 c p T 4 T 3
T5 T1 q2 t 1 1 T3 T2 T4 T3 q1
利 用 、 、 表 示 t
二、定压加热理想循环—Diesel cycle压缩比 v
1
v2 p3 定容增压比 p2 v 4 定压预胀比 v3
v1 v2 v3 v2
热效率
q2 t 1 q1
q1 c p T3 T 2
q 2 cV T 4 T1
T4 T1 t 1 T3 T2
内部热效率下降，除 外还有因温度上升而使 ，造成热效率下降
三.定容加热理想循环—Otto cycle
v1 v2 p3 定容增压比 p2 v 4 定压预胀比 v3
压缩比
v1 v2
p3 p2
热效率
q1 cV T3 T 2
v1 v2 p3 p2
解： 由已知条件： p1=0.17 kPa、T1=333.15 K
点1：v1
Rg T1 p1
287J /(kg K ) 333.15K 3 0 . 562 m / kg 6 0.17 10 Pa
点2：v v1 0.562m 3 / kg 0.0387m 3 / kg 2 14.5
q 2 cV T 4 T1
q2 T4 T1 t 1 1 q1 T3 T2
1 1 1 t 1 1 1 1 1 1
讨论：
a)

t
b ) ; t 不 变 ， 但 w net
第八章内容回顾
压气机分类： 工作原理
活塞式—压头高，流量小， 间隙生产
压头高低 叶轮式—压头低，流量大， 连续生产
压气机—表压0.3MPa以上
鼓风机—表压0.1~0.3MPa
通风机—表压0.01MPa以下
第八章内容回顾
• 0-1：吸气，ｍ增加，状态不变， 传输推动功p1v1
• 1-2：压缩，ｍ不变，升压升温， 耗功
实际循环
指导改善
三、分析动力循环的方法 1）第一定律分析法
以能 量的数量守恒为立足点。 评价指标：热效率
2）第二定律分析法 从能量的数量和质量分析。 熵分析法 分析法 熵产 作功能力损失 机械效率下降
可用功损失
§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
v1 v2
定容增压比—pressure ratio
p3 p2
定压预胀比 — cutoff ratio
v4 v3
2、循环热效率