工程热力学与传热学§62活塞式内燃机循环课件.pptx
6-2 活塞式内燃机循环,6-2 活塞式内燃机循环,2,气体动力循环分类：,按结构,活塞式：,汽车，摩托，小型轮船,航空，大型轮船，移动电站,叶轮式：,按燃料,小型汽车，摩托,中、大型汽车，火车，轮船，移动电站,汽油机：,柴油机：,煤油机：,航空,点燃式、压燃式,按点燃方式：,按冲程数：,二冲程、四冲程,6-2 活塞式内燃机循环,2气体动力循环分类：按结构活塞式：汽车，摩托，小型轮船航空，,3,单缸汽油机构造示意图,以四冲程柴油机为例分析其实际工作循环,6-2 活塞式内燃机循环,3单缸汽油机构造示意图 以四冲程柴油机为例分析其实际工作循环,4,1. 活塞式内燃机实际循环与理想循环,1）进气冲程0-1：活塞从汽缸上死点下行，进气阀开启，吸入空气。由于进气阀的节流作用，气缸内气体的压力约低于大气压力。,2）压缩冲程1-2：活塞到达下死点1时，进气阀关闭；活塞上行，压缩空气。,12为多变压缩，p2= 35MPa ，t2=600800，2点开始喷进柴油，柴油自燃温度约为205。,柴油机工作的4个冲程：,(1) 活塞式内燃机实际循环,6-2 活塞式内燃机循环,41. 活塞式内燃机实际循环与理想循环 1）进气冲程0-1：,5,3）动力冲程2-3-4-5 ：,23 柴油迅速燃烧，活塞在上死点移动甚微，近似定容燃烧，压力迅速升至59 MPa 。,34 活塞下行，继续喷油、燃烧、近似定压膨胀， 4点喷油停止，温度达17001800 。,45 燃气膨胀作功，压力、温度下降，活塞到5点时，压力约 0.30.5 MPa，温度约500 。,4）排气冲程5-0：活塞到下死点5时，排气阀打开，部分废气排出，而活塞移动极微，接近定容降压过程。活塞开始上行，将气缸中剩余气体排出，完成一个实际循环。,6-2 活塞式内燃机循环,53）动力冲程2-3-4-5 ： 23 柴油迅速燃烧，活塞,6,对实际循环加以合理的抽象、概括和简化：,1) 忽略实际过程中进、排气阀的节流损失；进气过程与排气过程互相抵消；认为废气与吸入的新鲜空气状态相同；忽略喷入的油量，假设一定量的工质在气缸中进行封闭循环。,2)假定工质是化学成分不变、比热容为常数的理想气体空气。,3) 忽略工质、活塞、气缸壁之间的热交换及摩擦阻力，认为工质的膨胀和压缩过程是可逆绝热的。,4) 将燃烧过程看成是工质从高温热源可逆吸热过程，将排气过程看成是工质向低温热源可逆放热过程。,5) 忽略工质的动、位能变化。,(2)活塞式内燃机理想循环,6-2 活塞式内燃机循环,6对实际循环加以合理的抽象、概括和简化： 1) 忽略实际过程,7,12：可逆绝热压缩过程； 23：可逆定容加热过程；34：可逆定压加热过程； 45：可逆绝热膨胀； 51：可逆定容放热过程。,活塞式内燃机理想混合加热循环（萨巴德循环）,6-2 活塞式内燃机循环,712：可逆绝热压缩过程； 23：可逆定容加热过程；活,8,压缩比：,升压比：,预胀比：,2. 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，引入下列内燃机的特性参数：,表示压缩过程中工质体积被压缩的程度。,表示定容加热过程工质压力升高的程度。,表示定压加热时工质体积膨胀的程度。,6-2 活塞式内燃机循环,8压缩比：升压比：预胀比：2. 活塞式内燃机理想循环分析,9,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：,（1） 混合加热循环,6-2 活塞式内燃机循环,9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：（,10,各点温度可由以下过程求得 ：,由可逆定容过程23得 ：,由可逆定压过程34得 ：,由可逆绝热过程45得 ：,由可逆绝热过程12得 ：,6-2 活塞式内燃机循环,10各点温度可由以下过程求得 ：由可逆定容过程23得 ：由,11,将各点温度代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，当压缩比 增加、升压比 增加以及预胀比 减少时，都会使混合加热循环的热效率提高。,6-2 活塞式内燃机循环,11将各点温度代入循环热效率表达式： 由上式可见，混合,12,（2） 定容加热循环 （奥图Otto循环),汽油机和煤气机的理想循环,循环热效率：,定压预胀比：,6-2 活塞式内燃机循环,12（2） 定容加热循环 （奥图Otto循环) 汽油机和煤气,13,（3）定压加热循环 （狄塞尔循环),早期低速柴油机的理想循环，现已被淘汰。,循环热效率：,定容升压比：,6-2 活塞式内燃机循环,13（3）定压加热循环 （狄塞尔循环) 早期低速柴油机的理想,14,3. 影响内燃机理想循环热效率的主要因素,（1） 压缩比 的影响,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。,一般柴油机：,一般汽油机：,6-2 活塞式内燃机循环,143. 影响内燃机理想循环热效率的主要因素（1） 压缩比,15,（2）绝热指数 的影响, 值大小取决于工质的种类 和温度 。,潜艇用氦气：,6-2 活塞式内燃机循环,15（2）绝热指数 的影响 值大小取决于工质的种类 和,16,（3）升压比 和预胀比 的影响,当压缩比 和绝热指数 一定时，,6-2 活塞式内燃机循环,16（3）升压比 和预胀比 的影响 当压缩比 ,17,4. 三种活塞式内燃机理想循环的比较,（1）进气状态、最高压力、最高温度彼此相同,三种理想循环的放热量相同,三种理想循环的吸热量,三种理想循环的热效率,用下角标V、m、p分别代表定容加热循环、混合加热循环、定压加热循环。,6-2 活塞式内燃机循环,174. 三种活塞式内燃机理想循环的比较（1）进气状态、最高,18,（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,三种理想循环的吸热量相同,三种理想循环的热效率,6-2 活塞式内燃机循环,18（2）进气状态、最高压力、吸热量彼此相同三种理想循环的放,19,第六章小结,(1) 掌握朗肯循环的工作过程。,(2) 了解朗肯循环效率的影响因素及提高循环效率的途径。,(3) 了解活塞式内燃机的循环工作过程、三种理想循环的构成及影响循环热效率的主要因素。,19第六章小结(1) 掌握朗肯循环的工作过程。(2) 了解,20,作业P150-151 习题 6-5、9、12、13,20作业,21,21,
