p0 0
5 1’
1
4. 排气向外界放热
V
5. 多变绝热
6. 不可逆可逆
工程热力学
9-3 活塞式内燃机理想循环
怎么画状态图?!
p3 4
定容升压 比 λ=p3/p2
定压预胀比 ρ=v4/v3
2 2’
p0 0
萨巴德循环 5 1’ 1
V
混合加热循环。它由定熵压缩过程1－2、定容加热过程2－3、
定压加热过程3压－缩4、比定熵膨胀过程4－5、定容放热过程5－1所
2 2’
4 停止喷柴油
5
4—5 多变膨胀
p0
1’
p5=0.3~0.5MPa
0
1
t5500℃
V
5—1’ 开阀排气， V 降压
1’—0 活塞推排气,完成循环
工程热力学
四冲程高速柴油机的理想化
1. 工质
p3 4
定比热理想气体
工质数量不变
2
P-V图p-v图
2’
2. 0-1和1’ -0抵消 开口闭口循环
3. 燃烧外界加热
cv (T5 T1)
cv (T3 T2 ) cp(T4 T3)
1
(T5 T1)
(T3 T2 ) k(T4 T3 )
工程热力学
对于定熵压缩过程1－2：
T2
T1
v1 v2
k 1
T1
k 1
压缩比 ε=v1/v2
定容升压比 λ=p3/p2
在定容加热过程2－3： T3 p3
T2 p2
在定压加热过程3－4：
0—1 吸空气
p3
1—2’ 多变压缩
一般n=1.34~1.37
2 2’
p2’=3~5MPa t2’=600~800℃
柴油自燃t=335℃ p0
2’ 喷柴油
0
1
2 开始燃烧
V
2—3 迅速燃烧，近似 V
p↑5~9MPa
工程热力学
四冲程高速柴油机工作过程
3—4 边喷油，边膨胀
p3 4
近似 p 膨胀
t4可达1700~1800℃
q1v = cv (T3 T2 ) q1p = cp (T4 T3)
循环放热量q定2(压定预容胀放比热过程5－1)为：
ρ=v4/v3
q2 = cv (T5 T1)
循环净功为：
k=cp/cv
w = q1 q2
定容升压比
= = = 循环λ=热p3效/p2率：t压力学
什么是循环？目的？ 学过什么循环？
实际循环是什么样的？
工程热力学
工程热力学
工程热力学
9-1 分析动力循环的一般方法
1 设备与流程的特点；
2 实际循环的理想化；
3 1、理基想于循热环力的学能第量一分定析律计算； 2、基于热力学第一定律和第二定律
4 定性分析各主要参数对循环热效率的影响；
如果各循环的最高压力相 同、吸热量q1相同。 怎么办？
面积1最2‘高η4压51力t＜p、>面最积η高1温2t3m度45点>1<重面η合积在t1v2点“43451
工程热力学
嘿嘿……
还有其它的 循环吗？
实际循环是否都是由多 于四个热力过程组成的？
工程热力学
9-6 燃气轮机装置循环
航空燃气涡轮发动机仍属于热机的一种，因此从 产生输出能量的原理上讲，燃气涡轮发动机和活塞式 发动机是相同的，都需要有进气、加压、燃烧和排气 这四个阶段。
5 考虑不可逆因素的修正。
工程热力学
实际循环理想化的条件和假设－空气标准
1
假设工质具有与空气相同的热力性质，视为
理想气体，比热容取定值；
2
将排气过程和燃烧过程用向低温热源的放热过
程和自高温热源的吸热过程取代,是闭合的；
3
不考虑过程的不可逆损失，组成循环的过程
是可逆的；
工程热力学
9-2 活塞式内燃机实际循环
T1(k 1) 1) kT1 k
1
(
1)
t
1
k 1[(
k 1 1) k(
1)]
定压预胀比ρ＝1, 定容升压比λ＝1
?!
通过数学方法可以证明：混合加热循环的热效率随压缩比ε、定容 升压比λ两者的增大而增大，随定压预胀比ρ的减小而增大。
工程热力学
λ=1为定压加热循环，其热效率:
t
1
k1[(
k 1 1) k(
工程热力学
工程热力学
大家来试试如何设定假设条件， 分析理想循环。。。。。。
工程热力学
布雷顿循环---定压加热理想循环
循环增压比：循环最高压力与最低压力之比，π=p2/p1
理论热效率不变，输 出功率增大
工程热力学
0.7 0.6 0.5
ηt 0.4
0.3 0.2 0.1 0.0
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
ε
定容加热理想循环
工程热力学
工程热力学
t
1
k 1[(
k 1 1) k(
1)]
狄塞尔循环
t, p
1
1
k 1
k k(
1 1)
工程热力学
0.7
0.6
煤气机、汽油机、柴油机
点燃式、压燃式 二冲程、四冲程
进气、压缩、燃烧、膨 胀、排进气气，共用两压个缩冲
程完成（一个循环）
膨胀
进气、压缩、燃烧、膨 胀、排排气气，共用四个冲
程完成（两个循环）
工程热力学
四冲程柴油机工作原理
空气、油
废气
吸气 压缩， 喷油燃烧
膨胀 作功
排气
工程热力学
四冲程高速柴油机工作过程
1)]
狄塞尔循环
t, p
1
1
k 1
k k(
1 1)
ρ=1为定容加热循环，其热效率:
t ,v
1
1
k1
奥托循环
工程热力学
工程热力学
1、保持最高温度不变，提高压缩比ε？ 2、保持压缩比ε，提高q1？
奥托循环
t ,v
1
1
k1
工程热力学
保持最高温度不变，提 高压缩比ε
保持压缩比ε，提高q1
平均吸热温度提高，平均放热 温度降低，循环热效率提高
ηt
0.5
ρ＝1.5
ρ＝2.1
0.4 10
K＝1.35
12
14
ρ＝2.5
16
18
ε
工程热力学
9-4 活塞式内燃机各种理想循环的热力学比较
压缩比ε相同，吸热量相
同，怎么样
1
15'baη1＜tε面v相>积同η1，5ctqam11相<>面同积η1t5p"da1
工程热力学
循环的最高压力、最高温 度点相同，怎么样
组成。
ε=v1/v2
工程热力学
循环参数算什么？ 怎么算?!
各状态点的状态参数 吸热过程的吸热量 放热过程的放热量
p-v图及T-s图
循环热效率
工程热力学
混合加热循环的吸热量：
q1 = q1v q1p
在定容加热过程2－3中加入的热量q1v为 ：
q w du
在定压加热过程3－4中加入的热量q1p为：
T4 v4
T3 v3
T3 T2 T1 k1
定压预胀比 ρ=v4/v3
T4 T3 T1 k1
对于定熵膨胀过程4－5：
k 1
T5
T4
v4 v5
T4
v4 v1
k 1
T4
v4 v1
v3 v2
k 1
T4
k1 k1
T1 k
工程热力学
循环热效率：
有其它特殊循环吗？ t 1 T1 k1(