工程热力学与传热学_活塞式内燃机循环.ppt

工程热力学与传热学 工程热力学 第六章 气体的压缩过程及动力循环 6-2 活塞式内燃机循环 内燃机实际循环分析 实际循环具有开放性、复杂性、不可逆性，我们将内燃机具有不同燃烧方式的各类循环归纳成三类理想循环： 定容加热循环 定压加热循环 混合加热循环 热效率计算及分析 混合加热循环参数计算及参数关系 热效率计算及分析 提高热效率的途径 1、压力升高比λ、预账比ρ不变，压缩比ε升高，ηt升高 2、压缩比ε不变；提高压力升高比λ，降低预账比ρ，ηt升高 热效率计算及分析 课后作业 思考题2、3 * （一）发动机：将某一种形式的能量（热能、电能、化学能、太阳能等）转 变成机械能的机器。 （二）热力发动机：将燃料化学能——热能——机械能的发动机。 1、外燃机：燃料在机器外部燃烧，产生的热能输入到机器内部并转变成机械能输出的热力发动机。如蒸汽机。 2、内燃机：液体或气体燃料和空气混合后直接输入机器内部燃烧而产生热能，然后再将热能转变成机械能输出的热力发动机。如活塞式内燃机。 一、概述 3、比较： 外燃机体积大，重量重，热效率低； 内燃机结构紧凑、用水量少、操作方便、启动迅速、热效率高，体积小，重量轻，便于移动; 1860’s，活塞式内燃机问世, 后广泛应用于 全世界各种类型的汽车、拖拉机、农业机械、工程机械、小型移动电站和战车等；海上商船、内河船舶和常规舰艇，某些小型飞机也都由内燃机来推进。世界上内燃机的保有量在动力机械中居首位。 （三）活塞式内燃机(internal combustion engine)简介 1．分类： 按燃料：煤气机(gas engine) 汽油机(gasoline engine; petrol engine) 柴油机(diesel engine) 按冲程：二冲程(two-stroke ) 四冲程(four-stroke ) 按点火方式：点燃式(spark ignition engine) 压燃式(compression ignition engine) 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。 ２．活塞式内燃机循环特点 3、活塞式内燃机循环的简化 0?1 吸气 1?2 压缩 2?3 喷油、燃烧 3?4 燃烧 4?5 膨胀作功 5?6 排气 6?0 排气 简化：引用理想气体假设 燃烧?2-3等容吸热+3-4定压吸热 排气?5-6 ? 5-1等容放热 压缩、膨胀?1-2及4-5等熵过程 吸、排气线?重合、忽略 燃油质量?忽略 燃气成分改变?忽略 二、混合加热理想循环 （dual combustion cycle） 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) 定容增压比(pressure ratio) 定压预胀比 (cutoff ratio) 压缩比ε=v1/v2 压力升高比λ=P3/P2 预账比ρ=v4/v3 把T2、T3、T4和T5代入 讨论： 三、定容加热理想循环(Otto cycle) （预账比ρ=1） 循环热效率 压缩比ε升高，ηt升高 四、定压加热理想循环(Diesel cycle) 热效率计算及分析 循环热效率 压力升高比λ=1 讨论： 五、 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 或