T 1v T 1m T 1 p
例题 6.1
若使活塞式内燃机按卡诺循环运行，并设其温度界 限与下图所示混合循环相同，试从工程实践角度比 较两个循环，已知：p1=0.17MPa，T1=333K， p4=10.3MPa，T4=1985K，v2=0.0387m3/kg
4
Wnet Vh
活塞式内燃机的理想循环
一、混合加热理想循环（Sabathe Cycle） 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：
循环热效率
t
v1 v2 p 定容增压比—Pressure Ratio 3 p2 v4 定压预胀比—Volume Ratio v3
q1v q1m q1 p
q2v q2 m q2 p
q2 p q2 m q2 v
q1 p q2 m q2 v
tv tm tp
或
tp tm tv
或
T 2 p T 2 m T 2v
T 1 p T 1m T 1v
T 2v T 2 m T 2 p
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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 指导改善 抽象、简化
第六章 动力装置循环 Cycles of Power Installation
活塞式内燃机循环特点： 开式循环（open cycle）； 燃烧、传热、排气、膨胀、压缩均为不可逆； 各环节中工质质量、成分稍有变化。
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二、活塞式内燃机循环的简化 机械喷射式柴油机工作过程的理想化
P 3 2 4
简化原则：
1. 不计吸气和排气过程，将内燃机的工作过程看作 是气缸内工质进行状态变化的封闭循环。 2. 把燃烧过程看作是外界对工质的加热过程。 3. 略去压缩过程和膨胀过程中工质与气缸壁之间的 热量交换，近似地认为是绝热过程。 4. 用定容放热过程来代替废气排入大气中的实际放 热过程。 5. 空气标准假设。
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v p5 v5 p4v4 因 v1 p v p 2 1 2 1 2 有 T2 T1 v T1 2 两式相除，考虑到 p p4 p3 v1 v5 v2 v3 2 3 有 T3 T2 3 T1 1 p2
压缩比—Compression Ratio
wnet q1 q2 q51 1 q1 q1 q23 q3 4
1
cV T5 T 1 T5 T1 1 cV T3 T2 c p T4 T3 T3 T2 T4 T3
二、定容加热理想循环—Otto Cycle
t 1
c T T q2 T T 1 1 V 4 1 1 4 1 1 1 q1 cV T3 T2 T3 T2
讨论：a) t
b) ; t 不变，但wnet
三、定压加热理想循环—Diesel Cycle
2）第二定律分析法 熵分析法 Exergy分析法 熵产
吸热和放热过程
燃料燃烧造成各部分气体成分及质量改变忽略 不计
Exergy损
活塞式内燃机实际循环的简化
一、活塞式内燃机简介
按燃料：煤气机、汽油机、柴油机 按点火方式：点燃式、压燃式 按照进气方式：自然吸气内燃机、增压内燃机 按照气缸布置方式：直列式（L型）、V型、W型、水平 对置、H型、星型 按冲程数：二冲程、四冲程 冷却方式：水冷、风冷 按照标定转速：高速机：n>1000r/min；中速机： 300≤n≤1000r/min；低速机n≤300r/min。
可逆理论循环
影响经济性的主要因素和可能改进途径
实际循环 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。
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。 综合第一定律和第二定律 从能量的数量和质量分析。 作功能力损失 Exergy效率 四、空气标准假设 气体动力循环中工作流体 定比热 空气 燃烧和排气过程 理想气体
c) 重负荷（q1 ）因温度上升使 ，造成 热效率下降
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三、定压加热理想循环—Diesel Cycle
讨论： a) t wnet b) t wnet
c) 重负荷（，q1 ）时内部热效率下降， 除外还有因温度上升而使，造成热效率
p5 p4 v4 p v 3 4 p1 p2 v3 p2 v3
T5 T1
t 1

1
1 1 1
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。
0-1：吸气过程。由于阀门的阻力，吸入气缸内 空气的压力略低于大气压力。 1-2：绝热压缩过程 2－3－4－5：燃烧和膨胀过程 燃烧可简化为定容吸热过程和 5 定压吸热过程
6 1
Pb
0
5－6－0：排气过程
V
三、平均指示压力 ——Indicated Mean Effective Pressure
IMEP
利用、、表示t
因 p1v1 p2v2
p5 v5 p4v4
讨论：
1 பைடு நூலகம் 1 1
a) t
b) t
c) t
v 3 4 有 T4 T3 4 T1 1 v3 5 1 有 T5 T1 p5 p1
下降
t 1
1
c T T q2 T T 1 V 4 1 1 4 1 q1 c p T3 T2 T3 T2 1

1
1 1
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
二、循环pmax，Tmax相同时的比较