内燃机循环课件

动力装置循环动力装置循环动力装置循环1 热能动力装置热能动力装置：将热能转换为机械能的设备，也称为将热能转换为机械能的设备，也称为热力热力发动机发动机，简称，简称热机。热机。动力装置循环（简称动力循环或热机循环）：动力装置循环（简称动力循环或热机循环）：蒸汽动力装置循环蒸汽动力装置循环:气体动力装置循环气体动力装置循环:以蒸汽为工质的热机以蒸汽为工质的热机工作工作循环（如蒸汽机、循环（如蒸汽机、蒸汽轮机等）。蒸汽轮机等）。以气体为工质的热机以气体为工质的热机工作工作循环（如内燃机、循环（如内燃机、燃气轮机等）。燃气轮机等）。热能动力装置：将热能转换为机械能的设备，也称为热2 分析动力循环的目的分析动力循环的目的分析循环能量转化的经济性（分析循环能量转化的经济性（热效率热效率）在热力学基本定律的基础上在热力学基本定律的基础上方向方向途径途径经济性经济性T1热机热机T2Q1Q2W0 分析动力循环的目的分析循环能量转化的经济性（热效率）在热3活塞式内燃机循环 活塞式内燃机分类活塞式内燃机分类按燃料按燃料煤气机煤气机汽油机汽油机柴油机柴油机按点火方式按点火方式点燃式点燃式压燃式压燃式按冲程按冲程二冲程二冲程四冲程四冲程分类分类活塞式内燃机循环 活塞式内燃机分类按燃料煤气机按点火方式点燃41.1.活塞式内燃机实际循环与理想循环活塞式内燃机实际循环与理想循环 1）进气冲程）进气冲程0-12）压缩冲程）压缩冲程1-22 点开始喷进柴油点开始喷进柴油 柴油机工作的柴油机工作的4个冲程：个冲程：(1)活塞式内燃机实际循环活塞式内燃机实际循环3）动力冲程）动力冲程2-3-4-5 4）排气冲程）排气冲程5-01.活塞式内燃机实际循环与理想循环 1）进气冲程0-12）5（2）循环的抽象和概括）循环的抽象和概括工质工质 空气空气 燃料燃烧燃料燃烧 可逆吸热可逆吸热 定容吸热：定容吸热：2 3 定压吸热：定压吸热：3 4排气过程排气过程 定容放热定容放热 5 1压缩过程压缩过程 1 2 膨胀过程膨胀过程 4 5开式循环开式循环 闭式循环闭式循环 假定假定 简化简化 简化简化 简化简化 可逆绝热可逆绝热 抽象抽象 （2）循环的抽象和概括 假定 简化 简化 简化 可逆612：可逆绝热压缩过程；可逆绝热压缩过程；23：可逆定容加热过程；可逆定容加热过程；34：可逆定压加热过程；可逆定压加热过程；45：可逆绝热膨胀；可逆绝热膨胀；51：可逆定容放热过程可逆定容放热过程。活塞式内燃机理想活塞式内燃机理想混合加热混合加热循环循环（萨巴德循环）（萨巴德循环）12：可逆绝热压缩过程；活塞式内燃机理想混合加热循环（萨巴72.活塞式内燃机理想循环分析活塞式内燃机理想循环分析 为了说明内燃机的工作过程对循环热效率的影响，为了说明内燃机的工作过程对循环热效率的影响，引入下列内燃机的引入下列内燃机的特性参数特性参数：压缩比压缩比：表示压缩过程中工质体积被压缩的程度。表示压缩过程中工质体积被压缩的程度。升升压比压比：表示定容加热过程工质压力升高的程度。表示定容加热过程工质压力升高的程度。预胀比预胀比：表示定压加热时工质体积膨胀的程度。表示定压加热时工质体积膨胀的程度。2.活塞式内燃机理想循环分析 为了说明内燃机的工8 单位质量工质的单位质量工质的吸热量：吸热量：单位质量工质的放热量：单位质量工质的放热量：循环热效率：循环热效率：（1 1）混合加热循环混合加热循环 单位质量工质的吸热量：单位质量工质的放热量：循环热效率：9n 将各点温度由参数关系解出代将各点温度由参数关系解出代入循环热效率表达式入循环热效率表达式：由上式可见，混合加热循环的热效率与多种因素有关，由上式可见，混合加热循环的热效率与多种因素有关，当压缩比当压缩比 增加、升压比增加、升压比 增加以及预胀比增加以及预胀比 减少时，减少时，都会使混合加热循环的热效率提高。都会使混合加热循环的热效率提高。将各点温度由参数关系解出代入循环热效率表达式：由上10（2）定容加热循环定容加热循环（奥图（奥图Otto循环循环)汽油机和煤气机的理想循环汽油机和煤气机的理想循环循环热效率循环热效率：定压预胀比定压预胀比：（2）定容加热循环（奥图Otto循环)汽油机和煤气机的11（3）定压加热循环）定压加热循环（狄塞尔循环（狄塞尔循环)早期低速柴油机的理想循环，现已被淘汰。早期低速柴油机的理想循环，现已被淘汰。循环热效率循环热效率：定容升定容升压比压比：（3）定压加热循环（狄塞尔循环)早期低速柴油机的理想循环123.影响内燃机理想循环热效率的主要因素影响内燃机理想循环热效率的主要因素（1 1）压缩比压缩比 的影响的影响 汽油燃点低，易爆燃，压缩比受限制。汽油燃点低，易爆燃，压缩比受限制。提高压缩比是提高内燃机提高压缩比是提高内燃机循环热效率的主要途径之一循环热效率的主要途径之一。柴油机热效率一般高于汽油机，但汽油机小巧。柴油机热效率一般高于汽油机，但汽油机小巧。一般柴油机一般柴油机 一般汽油机：一般汽油机：3.影响内燃机理想循环热效率的主要因素（1）压缩比 13（2）绝热指数绝热指数 的影响的影响 值大小取决于工质的值大小取决于工质的种类和温度种类和温度。潜艇用氦气：潜艇用氦气：（2）绝热指数 的影响 值大小取决于工质的种类和温度 14（3）升压比）升压比 和预胀比和预胀比 的影响的影响 当压缩比当压缩比 和和绝热指数绝热指数 一定时一定时（3）升压比 和预胀比 的影响 当压缩比154.三种活塞式内燃机理想循环的比较三种活塞式内燃机理想循环的比较（1）进气状态、最高压力、最高温度彼此相同）进气状态、最高压力、最高温度彼此相同三种理想循环的放热量相同三种理想循环的放热量相同 三种理想循环的吸热量三种理想循环的吸热量 三种理想循环的热效率三种理想循环的热效率 用下角标用下角标V、m、p p分别分别代表定容加热循环、混合加代表定容加热循环、混合加热循环、定压加热循环热循环、定压加热循环。4.三种活塞式内燃机理想循环的比较（1）进气状态、最高压力16（2）进气状态、最高压力、吸热量彼此相同）进气状态、最高压力、吸热量彼此相同三种理想循环的放热量三种理想循环的放热量 三种理想循环的吸热量相同三种理想循环的吸热量相同三种理想循环的热效率三种理想循环的热效率（2）进气状态、最高压力、吸热量彼此相同三种理想循环的放热量17例题例题300K300K、例题例题例题300K、例题18