第十、十一、十二章热力装置及其循环气（气体动力循环、蒸汽循环、制冷循环、热泵循环）气体动力循环
一、目的及要求
了解各种内燃机的热力过程，掌握朗肯循环的热力循环过程，了解制冷循环及热泵循环的热力过程。
二、内容：
10.1分析动力循环的一般方法
10.2活塞式内燃机实际循环的简化
10.3活塞式内燃机的理想循环
10.4活塞式内燃机各种理想循环的热力学比较
10.5燃气轮机装置循环
10.6燃气轮机装置的定压加热实际循环
10.7简单蒸汽动力装置循环――朗肯循环
10.8再热循环及回热循环
10.9制冷循环概况
10.10压缩空气与压缩蒸汽制冷循环
10.11制冷剂的性质
10.12热泵循环
三、重点及难点：
10.1掌握各种装置循环的实施设备及工作流程。
10.2掌握将实际循环抽象和简化为理想循环的一般方法，并能分析各种循环的热力过程组成。
10.3掌握各种循环的吸热量、放热量、作功量及热效率等能量分析和计算的方法。
10.4会分析影响各种循环热效率的因素。
10.5掌握提高各种循环能量利用经济性的具体方法和途径。
四、主要外语词汇：
sabeander cycle, diesel cycle, otto cycle, spark ignition, brayton cycle, gas turbine, rankine cycle, vapor, air standard assumptions, refrigerator cycle, heat pump cycle
五、本章节采用多媒体课件
六、复习思考题及作业：
1、试以活塞式内燃机和定压加热燃气轮机装置为例，总结分析动力循环的一般方法。
2、活塞式内燃机循环理论上能否利用回热来提高热效率？实际中是否采用？为什么？
3、燃气轮机装置循环中，压缩过程若采用定温压缩可减少压缩所消耗的功，因而增加了循环净功，但在没有回热的情况下循环热效率为什么反而降低，试分析之。
4、干饱和蒸汽朗肯循环与同样初压下的过热蒸汽朗肯循环相比较，前者更接近卡诺循环，但热效率却比后者低，如何解释此结果？
5、各种实际循环的热效率，无论是内燃机循环、燃气轮机装置循环或是蒸汽循环肯定地与工质性质有关，这些事实是否与卡诺定理相矛盾？
6、蒸汽动力循环中，在动力机中膨胀作功后的乏气被排入冷凝器中，向冷却水放出大量的热量q2，如果将乏汽直接送入汽锅中使其再吸热变为新蒸汽，不是可以避免在冷凝器中放走大量热量，从而减少对新汽的加热量q1，大大提高热效率吗？这样的想法对不对？为什么？
7、压缩蒸气制冷循环采用节流阀来代替膨胀机，空气制冷循环是否也可以采用这种方法？为什么？
8、压缩空气制冷循环采用回热措施后是否提高其理论制冷系数？能否提高其实际制冷系数？为什么？
作业：
10－2，10－3，10－7，11－2，11－4，11－6，12－3，12－5
第十章气体动力循环
在学习本章过程中需要掌握三个问题：
1）余隙容积对压气机产生什么影响？
2）压缩比π的影响如何？如有矛盾采用什么方法解决？
3）请说明多级压缩级间冷却原理？
§10－1 分析动力循环的一般方法
动力装置，制冷装置和热泵装置统称为热力装置。动力装置的任务是将热量通过能量不断地从系统排向环境以使系统温度降到所要求的某一低于环境温度的水平，并使该系统温度保持不变。热泵装置的任务则相反，是将热量不断地传给系统以使系统温度提高到所要求的某一高于环境温度的水平，并使该系统温度保持不变。
在本章中主要给大家介绍动力循环中的内燃机及燃气轮机的循环，及它们的热力性能，揭示能量利用的完善程度和影响其性能的主要因素。
动力装置的实际工作循环是很复杂的，定量的燃料究竟能产生多少机械能，这与很多实际因素有关。例如，燃烧状况，温差传热，摩擦损失，流动阻力，散热损失等等，这些不可逆因素都会影响动力装置的工作性能。对于各种动力装置，不可逆转到是普遍存在的，仅是影响程度不同而已，而且必须具体分析，才有实际意义。
在气体动力循环中目前所采用的步骤及方法可归纳如下：
1）将实际循环抽象成理想循环；
例：将不可逆燃烧过程用可逆的吸热过程来代替；将工质在发动机中的不可逆膨胀过程用可逆膨胀过程来代替，等等。
2）将简化的理想可逆循环表示有p-v图及T-s图上；
3）对理想循环进行分析计算，即计算循环中有关状态点的参数，与外界交换的热量及
功量，以及循环热效率或工作系数等等；
4）定性分析各主要参数对理想循环的吸热量，放热量，净功量的影响，进而分析对循环热效率的影响，提出提高热效率的主要措施； 5）对理想循环的主要特点结果引入必要的修正；
6）对实际循环进行第一及第二定律分析，重点是第一定律分析。
在4）中，可利用适用于理想气体可逆循环的热效率的平均温度表达式来探讨提高循环热效率的途径，即：
1
21T T -
ηt = （10－1）
即要使热效率t η增大，必须设法提高平均吸热温度、降低平均放热温度。 在6）的讨论中，应用热力学第一定律进行能量转换量的分析时有： T o c T t i ηηηηηη==
其中：i η —— 不可逆循环中实际作功量和循环加热量之比，为该循环的内部热效率； 1
1T T -ηo
c = —— 以T 1为高温热源，T o 为低温热源时卡诺循环热效率； t η —— 与实际循环相应的内部可逆循环的热效率；
o η —— (c
t
ηη
=)相对热效率，是考虑了内部可逆理论循环因与高、低温热源
存在温差时造成的损失；
T η —— 循环相对内部效率，是循环中实际功量和理论功量之比，反映了内部
摩擦引起的损失。
应用第二定律时，采用熵产及有效能损失的分析方法：
即： ∑==n
i o Sg T I 1 （10－2）
∵过程的熵产能反映过程不可逆性的程度及作功能力损失的大小，因此，对整个动力装置逐一分析各设备的熵产，即可找出不可逆性程度最大的薄弱环节，指导实际循环的改善。
同时，也以作功能力损失与循环最大作功能力之比表示损失的大小： max
W I ηI =
其中，11
max )1(Q T T -W o
= 分析循环的不可逆损失也可采用用方法，设备或系统的用效率用ex η表示： 提供的用
有效用
=
ex η
用效率考虑了从供给能量的最大作功能力中获得的效果，是从能量的质和量两方面来评价热力系统热力学完善程度的参数。
§10－2 活塞式内燃机实际循环的简化
1、活塞式内燃机的实际循环
以四冲程的柴油机为例：
在实际过程中，柴油机活塞运行如下：
0－1：活塞右行的吸气过程，到达1点（下死点），进气阀关闭； 1－2’：活塞左行到上死点之前的2’，柴油喷入汽缸；
2’－2：喷入的柴油需有一个滞燃期后才燃烧，且柴油机转速较高，所以当活塞运行到接近上止点2时，柴油燃烧；
2－3：燃料燃烧过程，接近定容过程，且活塞到达上死点3点后，准备右行；
3－4：燃烧继续进行，气缸的内压力几乎不变，接近定容，在4点气体温度可达1700o C ～
1800o C ；
4－5：活塞右行膨胀，实现高压气体膨胀作功，同时向气缸夹套的冷却水放热，因此为不完全绝热过程。
5－1’：5点，气体压力约为0.3～0.5MPa ，t ≈500o C ，排气阀打开，此时气缸内的压力突然下降，因此接近定容过程；
1’－0：活塞左行，废气在压力稍高于大气压时排向大气，并完成一个循环。
所以从以上分析看，实际的柴油机循环是比较复杂的，为了便于理论分析，必须忽略一些将要因素，引入“空气标准假设”对实际循环加以合理的抽象和概括，并按照不同的燃烧方式归纳成三类理想循环：定容加热理想循环、定压加热理想循环和混合加热理想循环，也称为：奥托循环、狭塞尔循环、萨巴德循环。这里所说的“空气标准假设”是指：把实际开口循环看作是闭式的以空气为工质的理想循环。 2、活塞式内燃机的合理简化
归纳起来主要为：
1）将燃料燃烧回执工质的过程看成是自然热源吸入同样数量的可逆加热过程；排气放热过程看成向冷源放出同样数量热量的可逆放热过程；2）忽略实际过程中的摩阻及进、排气阀的节流损失； 以上将实际循环就理想化为一个定质量的闭口可逆循环；。
3）将有热交换的压缩及膨胀过程作可逆绝热处理，以空气性质代替燃气性质，按定比热容的理想气体作热力分析。
所以理想的四冲程柴油机循环就简化成右图所示的p-v 图表示的过程：
为简化计算并提供一种往复式发动机的比较手段，工程界引进平均有效压力的概念，用MEP 表示，定义为：
冲程
活塞面积循环净功
活塞排量循环净功?==
MEP
这里冲程指：上止点到下止点的距离。
§10－3 活塞式内燃机的理想循环
1、混合加热理想循环（定容燃烧＋定压燃烧）（萨巴德循环）（1）表征混合加热循环的特征参数
压缩比：2
1
v v ε=
定容增压比：23
p p λ= 定压预胀比：3
4
v v ρ=
（2）循环中各过程的热量及功量： 1－2：绝热压缩过程：
0=q 11212
112)(k-k-εT T v v
T T =?=
2－3：定容吸热过程： )(233)-1(2-T T c q v =
11232
323k-ελT λT T λp p
T T ==?==
3－4：定压吸热过程：
)(344)-1(3-T T c q p =
11343
4
34k-ερλT ρT T ρv v T T ==?== 4－5：绝热膨胀过程： 0=q
5－1：定容放热过程： )(151)-2(5-T T c q v = 循环净功： 1)-2(54)-1(33)-1(221-q q q -q q w net +==
∴ )
k()(-1)()()(-11342315342315121-T T -T T -T T -T T c -T T c -T T c q q
-q w ηp v v net t +=+===
若用特征参数表示，则进一步对上式进行简化：
∵1－2及4－5为定熵过程：
k
k v p v p 2211= k k v p v p 5544=
又∵ 34p p = 51v v = 32v v = k k k k k ρλv v
p p p p v v p p p p v v p p v v p p ?=?=??=??=?)()()()()()(
3
4231524241524241515 ∴5－1时：
k k ρλT ρλp p
T T ??=??==151
515T 将以上各温度代入t η表达式中有：
1)]-(k 1)-[(1
-1)-k()-(1-11
1111ρλλε-λρλερλεελε-λρηk-k k-k-k-k-k t +=+= 亦即，柴油机混合理想循环热效率随压缩比21
v v ε=
和定容增压比2
3p p λ=的增大而提高，随预胀比3
4
v v ρ=
的增大而降低。另外，受强度机械效率等实际因素的影响，柴油机的压缩比不能任意提高，实际柴油机的压缩比一般在ε=13～20范围内变化。 2、定压加热理想循环（狭塞尔循环）（无定容加热过程）
如§10－2中介绍的高增压柴油机，一边膨胀，一边燃烧，整个燃烧过程气体压力基本保持不变，省去1中2－3定容吸热过程。如下图所示。
1－2，绝热压缩： 0=q
112112
112)
(k-k-k-εT T εv v
T T =?== 2－3，定压加热： )(231-T T c q p =
11232
3
23k-ρεT ρT T ρv v T T ==?== 3－4，绝热膨胀： 0=q
14
334
)(k-v v T T = 4－1，定容放热： )(142-T T c q v =
∴ )(-1)()(-)()()(-)(2314231423231423121-T T k -T
T -T T k -T T -T T k -T T c -T T c -T T c q -q q ηp v p t ====
用特征参数可表示为：
)1(1
-11ρ-k ε-ρηk-k t =
即t η随ε增大而增大，随ρ的增大而减小。 3、定容加热理想循环（奥托循环）
如煤气机、汽油机的燃烧过程可近似看成定容加热。
在循环中2－3为定容加热过程： )(231-T T c q v =
3－4为定熵膨胀过程： 0=q 4－1为定容放热过程： )(142-T T c q v = 1－2为定熵压缩过程： 0
=q
∴ 12314121111k-t ε
--T T -T T -q q -η=== 上式表明：定容加热理想循环的热效率依压缩比ε而定，且随ε的增大而提高，但由于汽油机在吸气过程中吸入气缸的是空气 —— 汽油的混合物，受混合气体自燃温度的限制，压缩比又不能任意提高，一般限定在ε= 5～12的范围内；循环热效率也与指数k 有关，且k 值随气体温度增大而减小，使t η减低。
例：内燃机定容加热理想循环如图所示。若已知压缩初温和循环的最高温度，求循环净功达到最大时T 2、T 4及此时热效率各为多少？
解：先寻找未知温度T 2、T 4与已知温度T 1、T 3之间的关系。
∵过程1－2和过程3－4是定熵过程，于是：
1－2： 1
1221)(k-v v T T =
3－4： 13
443)(k-v v
T T =
∵过程2－3及过程4－1为定容过程， ∴ 32v v = 14v v = ∴有
34
21T T T T = ∴ 12
34T T T T ?= (1) 而定容加热循环时，循环净功net w 为：
)(-)()(-)(112
3
23142321-T T T T c -T T c -T T c -T T c -q q w v v v v net === 将（1）式代入上式，并要使循环净功net w 为最大时，则有：
02=dT dw net ，即： 01
22
31=?+T T T c -c v v ∴有： 312
2T T T = 即： 312T T T = (2)
将此结果代入（1）式得： 314T T T = 则此循环热效率为： 3
1231412-111T T -T T -T T -q q -
ηt ===
§10－4 活塞式内燃机各种理想循环的热力学比较
对各种理想循环热效率作比较时，必须要有一个共同的标准，一般在初始状态相同的情况下，分别以压缩比、吸热量、最高压力和最高温度相同作为比较基础，且在 T －s 图上最为简便。 1、相同压缩比ε，相同吸热量q 1时的比较
在右图中：1－2－3－4－1为定容加热，1－2－2’－3’－4’－1为混合加热，1－2－3’’－4’’－1为定压加热。
∵q 1相同，即'62'5'23'22'3'5'6223562?=?=? 比较q 2：
定容过程：145612?=v q ，混合过程：14'5'612?=m q ，定压过程：'61'5'14'2?=p q ∴ p m v q q q 222<< 又∵ 1
2
1q q -ηt = ∴ tp tm tv ηηη>> 在上述结论中，回避了不同机型应彩不同压缩比的问题，但实际上，由于采用不同的燃料，压缩比ε应取不同值，显然这一标准与实际情况不完全符合。 2、最高循环压力和最高循环温度相同时的比较
这种比较实质上是热力强度和机械强度相同情况下的比较。在右图中，1－2－3－4－1是定容加热理想循环；1－2’―3’―3－4－1为混合加热理想循环，1－2’’―3－4－1为定压加热理想循环。从图中可以看出：
. 236512'3'3652'''3642'2'?>?>? 即： ,v ,m ,p q q q 111>> 而： ,v ,m ,p q q q 222== ∴ t,v t,m t.,p ηηη>>
所以有结论：在进气状态相同、循环的最高压力和最高温度相同的条件下，定压加热理想循环的热效率最高，混合加热理想循环次之，而定容加热理想循环最低。这是符合实际的。事实上，柴油机的热效率通常高于汽油机的热效率。
§10－6 燃气轮机装置循环
第九章气体动力循环 1、从热力学理论瞧为什么混合加热理想循环的热效率随压缩比ε与定容增压比λ的增大而提高,随定压预胀比ρ的增大而降低？ 答:因为随着压缩比ε与定容增压比λ的增大循环平均吸热温度提高,而循环平均放热温度不变,故混合加热循环的热效率随压缩比ε与定容增压比λ的增大而提高。混合加热循环的热效率随定压预胀比ρ的增大而减低,这时因为定容线比定压线陡,故加大定压加热份额造成循环平均吸热温度增大不如循环平均放热温度增大快,故热效率反而降低。 2、从内燃机循环的分析、比较发现各种理想循环在加热前都有绝热压缩过程,这就是否就是必然的？ 答:不就是必然的,例如斯特林循环就没有绝热压缩过程。对于一般的内燃机来说,工质在气缸内压缩,由于内燃机的转速非常高,压缩过程在极短时间内完成,缸内又没有很好的冷却设备,所以一般都认为缸内进行的就是绝热压缩。 3、卡诺定理指出两个热源之间工作的热机以卡诺机的热效率最高,为什么斯特林循环的热效率可以与卡诺循环的热效率一样？ 答:卡诺定理的内容就是:在相同温度的高温热源与相同温度的低温热源之间工作的一切可逆循环,其热效率都相同,与可逆循环的种类无关,与采用哪一种工质无关。定理二:在温度同为T1的热源与同为T2的冷源间工作的一切不可逆循环,其热效率必小于可逆循环。由这两条定理知,在两个恒温热源间,卡诺循环比一切不可逆循环的效率都高,但
就是斯特林循环也可以做到可逆循环,因此斯特林循环的热效率可以与卡诺循环一样高。 4、根据卡诺定理与卡诺循环,热源温度越高,循环热效率越大,燃气轮机装置工作为什么要用二次冷却空气与高温燃气混合,使混合气体降低温度,再进入燃气轮机？ 答:这就是因为高温燃气的温度过高,燃气轮机的叶片无法承受这么高的温度,所以为了保护燃气轮机要将燃气降低温度后再引入装置工作。同时加入大量二次空气,大大增加了燃气的流量,这可以增加燃气轮机的做功量。 5、卡诺定理指出热源温度越高循环热效率越高。定压加热理想循环的循环增温比τ高,循环的最高温度就越高,但为什么定压加热理想循环的热效率与循环增温比τ无关而取决于增压比π？ 答:提高循环增温比,可以有效的提高循环的平均吸热温度,但同时也提高了循环的平均放热温度,吸热与放热均为定压过程,这两方面的作用相互抵消,因此热效率与循环增温比无关。但就是提高增压比,p1不变,即平均放热温度不变,p2提高,即循环平均吸热温度提高,因此循环的热效率提高。 6、以活塞式内燃机与定压加热燃气轮机装置为例,总结分析动力循环的一般方法。 答:分析动力循环的一般方法:首先,应用“空气标准假设”把实际问题抽象概括成内可逆理论循环,分析该理论循环,找出影响循环热效率的主要因素以及提高该循环效率的可能措施,以指导实际循环的改善;然
第九章气体动力循环 1、从热力学理论看为什么混合加热理想循环的热效率随压缩比ε和定容增压比λ的增大而提高，随定压预胀比ρ的增大而降低？ 答：因为随着压缩比ε和定容增压比λ的增大循环平均吸热温度提高，而循环平均放热温度不变，故混合加热循环的热效率随压缩比ε和定容增压比λ的增大而提高。混合加热循环的热效率随定压预胀比ρ的增大而减低，这时因为定容线比定压线陡，故加大定压加热份额造成循环平均吸热温度增大不如循环平均放热温度增大快，故热效率反而降低。 2、从内燃机循环的分析、比较发现各种理想循环在加热前都有绝热压缩过程，这是否是必然的？ 答：不是必然的，例如斯特林循环就没有绝热压缩过程。对于一般的内燃机来说，工质在气缸内压缩，由于内燃机的转速非常高，压缩过程在极短时间内完成，缸内又没有很好的冷却设备，所以一般都认为缸内进行的是绝热压缩。 3、卡诺定理指出两个热源之间工作的热机以卡诺机的热效率最高，为什么斯特林循环的热效率可以和卡诺循环的热效率一样？ 答：卡诺定理的内容是：在相同温度的高温热源和相同温度的低温热源之间工作的一切可逆循环，其热效率都相同，与可逆循环的种类无关，与采用哪一种工质无关。定理二：在温度同为T1的热源和同为T2的冷源间工作的一切不可逆循环，其热效率必小于可逆循环。由这
两条定理知，在两个恒温热源间，卡诺循环比一切不可逆循环的效率都高，但是斯特林循环也可以做到可逆循环，因此斯特林循环的热效率可以和卡诺循环一样高。 4、根据卡诺定理和卡诺循环，热源温度越高，循环热效率越大，燃气轮机装置工作为什么要用二次冷却空气与高温燃气混合，使混合气体降低温度，再进入燃气轮机？ 答：这是因为高温燃气的温度过高，燃气轮机的叶片无法承受这么高的温度，所以为了保护燃气轮机要将燃气降低温度后再引入装置工作。同时加入大量二次空气，大大增加了燃气的流量，这可以增加燃气轮机的做功量。 5、卡诺定理指出热源温度越高循环热效率越高。定压加热理想循环的循环增温比τ高，循环的最高温度就越高，但为什么定压加热理想循环的热效率与循环增温比τ无关而取决于增压比π？ 答：提高循环增温比，可以有效的提高循环的平均吸热温度，但同时也提高了循环的平均放热温度，吸热和放热均为定压过程，这两方面的作用相互抵消，因此热效率与循环增温比无关。但是提高增压比，p1不变，即平均放热温度不变，p2提高，即循环平均吸热温度提高，因此循环的热效率提高。 6、以活塞式内燃机和定压加热燃气轮机装置为例，总结分析动力循环的一般方法。 答：分析动力循环的一般方法：首先，应用“空气标准假设”把实际问题抽象概括成内可逆理论循环，分析该理论循环，找出影响循环热
第五章 气体动力循环 5-1 压缩比为8.5的奥图循环，工质可视为空气，k =1.4，压缩冲程的初始状态为100kPa ，27℃，吸热量为920kJ/kg ，活塞排量为4300cm 3。试求(1)各个过程终了的压力和温度；(2) 循环热效率；(3) 平均有效压力。 5-5 某狄塞尔循环，压缩冲程的初始状态为90kPa ，10℃，压缩比为18，循环最高温度是2100℃。试求循环热效率以及绝热膨胀过程的初、终状态。 5-7 混合加热理想循环，吸热量是1000kJ/kg ，定容过程和定压过程的吸热量各占一半。压缩比是14，压缩过程的初始状态为100kPa ，27℃。试计算(1)输出净功，(2)循环热效率。 5-8 混合加热循环，如图5-2所示，t 1=90℃，t 2=400℃，t 3=590℃，t 5=300℃。工质可视为空气，比热为定值。求循环热效率及同温限卡诺循环热效率。 图5-2 5-11 用氦气作工质的勃雷登实际循环，压气机入口状态是400kPa ，44℃，增压比为3，燃气轮机入口温度是710℃。压气机效率85%c η=，燃气轮机的效率为90%oi η=。当输出功率为59kW 时，氦气的质量流率为多少kg/s?氦气k =1.667。 5-12 如题5-11，若想取得最大的循环输出净功，试确定最佳的循环增压比opt π并计算此时氦气的质量流率。实际勃雷登循环的最佳增压比()()21k k oi c πηητ-= 5-14 某燃气轮机装置动力循环，压气机的绝热效率为80%，燃气轮机的为85%，循环的最高温度是1300K ，压气机入口状态是105kPa ，18℃。试计算1kg 工质最大循环作功量及作出3000kW 功率时的工质流率。 5-15 如果在题5-14中采用回热度为92%的回热设备，问提供给循环的热量可以节省多少？
卡琳娜（Kalina）动力循环技术简介 卡琳娜循环：一种利用氨和水混合物作为工作介质的新颖、高效的动力循环系统。 卡琳娜循环电厂可以向诸如温度为300-400oF（149-204oC）的地热低能级热源提供效率比前者高出50%的循环效率。对诸如直燃式锅炉和燃气-蒸汽联合循环电厂中的燃气轮机废气等高温热源，循环效率约可提高20%。 原则上，卡琳娜循环是在朗肯循环基础上的一种“改进”。这种重大的改进体现在对朗肯循环的循环过程的改变——将“纯”的循环介质（通常为水）变成了氨同水的“混合物”。 这种从朗肯循环至卡琳娜循环的改进包含了专门的系统设计，该设计能最大程度的体现了氨水混合物的优点,在系统设计上也有诸如再热、再生式加热、超临界压力、双压设计等多种选择。在具体的电厂设计中，可将上述选择进行不同的组合使用。 朗肯循环（目前最常见的蒸汽动力循环） 在朗肯循环中，水在锅炉（或余热锅炉）中被加热，产生高温和高压蒸汽。该蒸汽流过汽轮机时急剧膨胀后冷却至低温、低压的尾气，该汽轮机驱动一台发电机发出电力。从汽轮机排出的尾气被具有环境温度的空气，或被来自冷却水池或冷却塔中的冷却水冷却成水。我们把这种具有环境温度的空气，或冷却水池称之为热井。凝结水接着被泵入锅炉重复上述过程。这种简单的朗肯循环框图如图一所示。
朗肯循环电厂的效率较差，即使是容量最大、采用朗肯循环的最新型的燃煤电厂，一般来说其循环效率都超不过35%（译者注：目前国内亚临界参数燃煤电厂的循环效率已达38%，超临界和超超临界参数的燃煤电厂的循环效率分别可达40和43%左右），也就是说燃料燃烧产生的总热量中仅有35%被转换成了热能。 这65%的能量损失是由于一系列的原因造成的。其中约15%的能量损失是由于燃料中的水分、炉墙的热辐射、排烟损失和自耗电所造成的。对另外的50%进行分析。基本上，这一损失的能量都蕴藏在汽轮机的排气中。尽管这股蒸汽中蕴藏着巨大的能量，但是因为它们的温度和压力较低。这部分热量主要通过循环冷却水带走。 在汽轮机的排气侧，存在着一个基本上是恒温的热井，它被水或空气这些无限的冷却介质冷却。这些冷却介质随着从汽轮机排气端的蒸汽吸热，温度升高。反过来，蒸汽被冷凝时也是在恒温条件下完成的。
第9章气体动力循环 9-1 某活塞式内燃机定容加热理想循环，压缩比ε＝10，气体在压缩中程的起点状态是p1＝100kPa、t1＝35℃，加热过程中气体吸热650kJ/kg。假定比热容为定值且c p＝1.005kJ/（kg·K）、k＝1.4，求： （1）循环中各点的温度和压力； （2）循环热效率，并与同温度限的卡诺循环热效率作比较； （3）平均有效压力。 图9-1 解：（1）由题意可知 v3＝v2＝0.08844m3/kg
由q1＝c V（T3－T2）可知 （2）由题意可知 同温限的卡诺循环热效率为 （3）由题意可知 9-2 利用空气标准的奥托循环模拟实际火花点火活塞式汽油机的循环。循环的压缩比为7，循环加热量为1000kJ/kg，压缩起始时空气压力为90kPa，温度10℃，假定空气的比热容器可取定值，求循环的最高温度、最高压力、循环热效率和平均有效压力。 解：状态1： 状态2：
状态3： v3＝v2＝0.129m3/kg 状态4： v4＝v1＝0.9029m3kg q2＝c V（T4－T1）＝0.718×（922.64－283.15）＝459.2kJ/kg 9-3 某狄塞尔循环的压缩比是19：1，输入每千克空气的热量q1＝800kJ/kg。若压缩起始时状态是t1＝25℃、p1＝100kPa，计算： （1）循环中各点的压力、温度和比体积； （2）预胀比； （3）循环热效率，并与同温限的卡诺循环热效率作比较； （4）平均有效压力。假定气体的比热容为定值，且c p＝1005J/（kg·K）、c V＝718J/（kg·K） 解：（1）由题意可知
（2）由题意可知 （3）由题意可知 卡诺循环效率 （4）由题意可知 9-4 某内燃机狄塞尔循环的压缩比是17：1，压缩起始时上质状态为p1＝95kPa、t1＝10℃。若循环最高温度为1900K，假定气体比热容为定值c p＝1.005kJ/（kg·K）、k＝1.4。试确定： （1）循环各点温度，压力及比体积； （2）预胀比；
第十二章气体动力循环 一、是非题 1．各种气体动力循环中的各个过程尽管与实际设备中燃气过程不完全相同，但它们在热力效果(过程热量、功量及工质状态变化)上是基本一致的，所以气体循环的热力学分析对实际气体动力装置具有实用意义。（） 2．因为增压比π愈大，燃气轮机定压加热循环热效率愈高，所以燃气轮机装置的增压比愈大愈好。（） 3．在燃气轮机动力装置中，由于压气机和气轮机中的摩擦都使循环功量减小，所以它们对循环热效率的影响是完全相同的。（） 4．在燃气轮机动力装置中，由于压缩过程摩擦消耗的功量中有一部分转变为工质的火用，故火用效率比压气机的绝热效率高。（） 5．工质在回热器中的吸热（或放热）是工质吸收（或放出）热量的一部分，所以在计算循环热效率时应计入循环的吸热量q1(或放热量q2)。（） 6．采用回热是同时达到提高吸热平均温度和降低放热平均温度的有效方法。（） 7．采用多级压缩、中间冷却的压气机和多级膨胀、中间再热的燃气轮机可提高整个燃气轮机装置循环的热效率。（） 8．点燃式内燃机中热力过程可理想化成定容加热循环，而定容加热循环热效率随压缩比的增大而提高，故对于点燃式内燃机值取得愈大愈有利。（） 9．在喷气式发动机理想循环中，燃气轮机所输出的功总是等于压气机所消耗的功量。（） 10．蒸汽-燃气联合循环具有较高的吸热平均温度和较低的放热平均温度，循环热效率介于单纯的蒸汽动力循环和燃气轮机循环之间。（） 二、思考题 1．试证明燃气轮机装置定压加热理想循环（图12-4）中采用极限回热（）时，理想循环热效率的公式为
γγπη1311--=T T t 2．燃气轮机装置定压加热理想循环中，压缩过程若采用定温压缩，则可减少压气机耗功量，从而增加循环净功。在不采用回热的情况下，这种循环1--3-4-1（图12-18）的热效率比采用绝热压缩的循环1-2-3-4-1是增高了还是降低了？为什么？ 图 12-18 图 12-19 3．在图12-19所示的内燃机定容加热循环中，如果绝热膨胀过程不是在点4结束，而一直延续到与进气压力相等的点5（p 5=p 1），试从T-s 图上比较循环1-2-3-4-1和1-2-3-5-1的热效率谁大谁小。 4．试证明，在有相同压缩比( 21 v v =ε)的条件下，活塞式内燃机定容加热循环和燃气轮机装置定压加热循环有相同的热效率。 5．燃气轮机装置采用回热以提高循环热效率的前提是什么？活塞式内燃机能否采用回热措施来提高热效率？ 6．燃气轮机装置循环和内燃机循环的热效率低于对应温度范围内卡诺循环热效率的原因何在？提高热效率的措施有哪些？ 三、习 题 12-1 燃气轮机装置的定压加热理想循环中，工质视为空气，进入压气机的温度 t 1=27℃、压力p 1=0.1MPa ，循环增压比 412== p p π。在燃烧室中加入热量q 1=333kJ/kg ，经绝热膨胀到p 4=0.1MPa 。设比热容为定值，试求：（1）循环的最高温度；（2）循环的净功量；（3）循环热效率；（4）吸热平均温度及放热平均温度。
第十、十一、十二章 热力装置及其循环气（气体动力循环、蒸汽循环、制冷循环、热泵循环）气 体动力循环 一、目的及要求 了解各种内燃机的热力过程， 掌握朗肯循环的热力循环过程， 了解制冷循环及热泵循环的热力 过程。 二、内容： 2、活塞式内燃机循环理论上能否利用回热来提高热效率？实际中是否采用？为什么？ 3、燃气轮机装置循环中，压缩过程若采用定温压缩可减少压缩所消耗的功，因而增加了循环 10.1 10.2 10.3 10.4 10.5 10.6 10.7 10.8 10.9 10.10 10.11 10.12 分析动力循环的一般方法 活塞式内燃机实际循环的简化 活塞式内燃机的理想循环 活塞式内燃机各种理想循环的热力学比较 燃气轮机装置循环 燃气轮机装置的定压加热实际循环 简单蒸汽动力装置循环――朗肯循环 再热循环及回热循 环 制冷循环概况 压缩空气与压缩蒸汽制冷循环 制冷剂的性质 热泵循环 三、重点及难点： 10.1 10.2 掌握各种装置循环的实施设备及工作流程。 掌握将实际循环抽象和简化为理想循环的一般方法，并能分析各种循环的热力过程组成。 10.3 掌握各种循环的吸热量、放热量、作功量及热效率等能量分析和计算的方法。 10.4 10.5 会分析影响各种循环热效率的因素。 掌握提高各种循环能量利用经济性的具体方法和途径。 四、主要外语词汇： sabeander cycle, diesel cycle, otto cycle, spark ignition, brayton cycle, gas turbine, rankine cycle, vapor, air standard assumptions, refrigerator cycle, heat pump cycle 五、本章节采用多媒体课件 六、复习思考题及作业： 1、试以活塞式内燃机和定压加热燃气轮机装置为例， 总结分析动力循环的一般方法。
习题提示与答案 第九章 气体动力循环 9-1 活塞式内燃机定容加热循环的参数为：p 1＝0.1 MPa 、t 1＝27 ℃，压缩比ε＝6.5，加热量q 1＝700 kJ/kg 。假设工质为空气及比热容为定值，试求循环各点的状态、循环净功及循环热效率。 提示：1-2过程为等熵压缩过程，压缩比2 1 v v = ε；2-3过程为定容加热过程，过程热量q =c p 0ΔT ；3-4过程为等熵膨胀过程；4-1过程为定容放热过程。循环净功： w 0=q 1-│q 2│；循环热效率：1 11-κt ε η- =。 答案： v 1=0.861 m 3/kg ；p 2=1.37 MPa ，v 2=0.132 m 3/kg ， T 2=634.3 K ；p 3=3.48 MPa ，v 3=0.132 m 3/kg ，T 3=161 2 K ；p 4=0.253 MPa ，v 4=0.861 m 3/kg ，T 4=762.4 K ；kJ/kg 9.3680=w ；527.0=t η。 9-2 若上题活塞式内燃机定容加热循环的压缩比由6.5提高到8，试求循环热效率的变化及平均吸热温度和平均放热温度的变化。 提示：循环热效率1t 1 1-εηκ- =；平均温度s q T Δ=m 。 答案：ΔT m1=58.8 K ，ΔT m2=14.3 K ，t η?=3.8%。 9-3 根据习题9-1所述条件，若比热容按变比热容考虑，试利用气体热力性质表计算该循环的热效率及循环净功。 提示：w 0=q 1-│q 2│，1 21q q η- =t ，q =Δu ，工质可看做理想气体；热力过程终态与初态的比体积之比 等于其相对比体积之比，即 r1 r2 12v v v v = ，相对比体积为温度的单值函数。 答案：w 0＝342.24 kJ/kg ，t η=0.489。 9-4 在活塞式内燃机中，为了保证气缸的机械强度及润滑，总是在气缸壁外面加以冷却。如果考虑 定容加热循环的T -s 图
2020年第十章气体动力循环精品版
第十、十一、十二章热力装置及其循环气（气体动力循环、蒸汽循环、制冷循环、热泵循环）气体动力循环一、目的及要求 了解各种内燃机的热力过程，掌握朗肯循环的热力循环过程，了解制冷循环及热泵循环的热力过程。 二、内容： 10.1分析动力循环的一般方法 10.2活塞式内燃机实际循环的简化 10.3活塞式内燃机的理想循环 10.4活塞式内燃机各种理想循环的热力学比较 10.5燃气轮机装置循环 10.6燃气轮机装置的定压加热实际循环 10.7简单蒸汽动力装置循环――朗肯循环 10.8再热循环及回热循环 10.9制冷循环概况 10.10压缩空气与压缩蒸汽制冷循环 10.11制冷剂的性质 10.12热泵循环 三、重点及难点： 10.1掌握各种装置循环的实施设备及工作流程。
10.2掌握将实际循环抽象和简化为理想循环的一般方法，并能分析各种循环的热 力过程组成。 10.3掌握各种循环的吸热量、放热量、作功量及热效率等能量分析和计算的方 法。 10.4会分析影响各种循环热效率的因素。 10.5掌握提高各种循环能量利用经济性的具体方法和途径。 四、主要外语词汇： sabeander cycle, diesel cycle, otto cycle, spark ignition, brayton cycle, gas turbine, rankine cycle, vapor, air standard assumptions, refrigerator cycle, heat pump cycle 五、本章节采用多媒体课件 六、复习思考题及作业： 1、试以活塞式内燃机和定压加热燃气轮机装置为例，总结分析动力循环的一般方法。 2、活塞式内燃机循环理论上能否利用回热来提高热效率？实际中是否采用？为什么？ 3、燃气轮机装置循环中，压缩过程若采用定温压缩可减少压缩所消耗的功，因而增加了循环净功，但在没有回热的情况下循环热效率为什么反而降低，试分析之。 4、干饱和蒸汽朗肯循环与同样初压下的过热蒸汽朗肯循环相比较，前者更接近卡诺循环，但热效率却比后者低，如何解释此结果？ 5、各种实际循环的热效率，无论是内燃机循环、燃气轮机装置循环或是蒸汽循环肯定地与工质性质有关，这些事实是否与卡诺定理相矛盾？
第九章气体动力循环讲义 尤月月 13204027 一、这一章要讲1、2、3、4、6、7共6节，每一节包括的主要内容。 二、细讲每一小节的内容 第一节分析动力循环的一般方法： 1）第一定律分析法、第二定律分析法 2）空气标准假设 3）循环的内部热效率 4）用熵分析法、作功能力损失、火用损失三种方法分析 做功过程的不可逆损失。 第二节活塞式内燃机实际循环的简化： 1）活塞式内燃机的分类、 2）以四冲程的柴油机的实际循环的压力与容积变化为例进行 分析 3）将实际循环引用空气标准假设进行抽象概括的步骤，以柴油机和汽油机为例抽象分析。 4）引用平均有效压力概念，并对柴油机和汽油机的示功图进行分析 第三节活塞式内燃机的理想循环： 1）混合加热的理想循环引入压缩比、增压比和预胀比概念
分析书中的P-V图和T-S图所描述的过程，用公式代换，得出循环热效率与温度、和压缩比定容增压比和预胀比的关系式，分析相互之间的制约关系。 2）定压加热循环与混合加热分析方法是相同的，但是注意此时有绝热系数K的影响。 3）定容加热循环依然同上，分析循环热效率与压缩比的关系图以及过程中的T-S图。得出增大压缩比可使循环热效率增大的结论。 第四节活塞式内燃机各种理想循环的热力学比较 1）分析压缩比相同、吸热量相同时的T-S图，可以根据围成的面积比，得出定容加热循环、混合加热理想循环和定压加热理想循环的循环热效率。 2）分析循环最高压力和最高温度相同时的方法同上。 第六节燃气轮机装置循环 1）燃气轮机装置的简介，展示燃气轮机的图片。 2）分析燃气轮机装置定压加热理想循环的P-V和T-S图，运用公式推导出循环热效率与循环增压比以及最大的循环净功的关系式。 第七节燃气轮机装置的定压加热实际循环 1）分析燃气轮机装置实际循环过程的T-S图，推导出实际的循环热效率的公式。 2）讲述提高实际循环热效率的途径。
第九章气体动力循环 一、选择题 1. 燃气轮机装置，采用回热后其循环热效率显著升高的主要原因是 CD A.循环做功量增大 B.循环吸热量增加 C.吸热平均温度升高 D.放热平均温度降低 2. 无回热等压加热燃气轮机装置循环的压气机，采用带中冷器的分级压缩将使循 环的 ____ BCD A.热效率提高 B.循环功提高 C.吸热量提高 D.放热量提高 3. 无回热定压加热燃气轮机装置循环，采用分级膨胀中间再热措施后，将使BC A.循环热效率提高 B.向冷源排热量增加 C.循环功增加 D.放热平均温度降低 4. 燃气轮机装置采用回热加分级膨胀中间再热的方法将AG A.降低放热平均温度 B.升高压气机的排气温度 C.提高吸热平均温度 D.提高放热的平均温度 5. 燃气轮机装置等压加热实际循环中，燃气轮机装置的内部效率％的影响因素 有 ABGD A.燃气轮机的相对内效率 B.压气机的压缩绝热效率 C.压缩比 D.升温比 6. 采用分级压缩中间冷却而不采取回热措施反而会使燃气轮机装置的循环热效 率降低的原因是AB A.压气机出口温度降低 B.空气在燃烧室内的吸热量增大 C.燃气轮机做功量减少 D.燃气轮机相对内效率降低 7. 采用分级膨胀中间再热而不采用回热措施，会使燃气轮机装置循环热效率降低 的原因是BD A.压气机出口温度降低 C.循环做功量减少 8. 目前燃气轮机主要应用于 A.汽车 B.发电站 二、填空题 1. 最简单的燃气轮机装置的主要设备有压气机，燃烧室，燃气轮机。 2. 燃气轮机装置的理想循环由绝热压缩，定压加热,绝热膨胀，定压放热四个可 逆过程组成。 3. 燃气轮机装置循环中，压气机的绝热压缩过程工质的终态压力与初态压力之比 称为增压比。 4. 工程上把燃气轮机的实际做功量与理想做功量之比称为相对内效率。 5. 燃气轮机装置中，最高温度与最低温度之比称为升温比。 6. 工程上，把在回热器中实际吸收的热量与极限回热条件下可获得的热量之比称 为回热度。 B. 循环吸热增大 D.循环放热 量增加 BD C. 铁路轨车 D.飞机
第十、十一、十二章热力装置及其循环气（气体动力循环、蒸汽循环、制冷循环、热泵循环）气体动力循环 一、目的及要求 了解各种内燃机的热力过程，掌握朗肯循环的热力循环过程，了解制冷循环及热泵循环的热力过程。 二、内容： 10.1分析动力循环的一般方法 10.2活塞式内燃机实际循环的简化 10.3活塞式内燃机的理想循环 10.4活塞式内燃机各种理想循环的热力学比较 10.5燃气轮机装置循环 10.6燃气轮机装置的定压加热实际循环 10.7简单蒸汽动力装置循环――朗肯循环 10.8再热循环及回热循环 10.9制冷循环概况 10.10压缩空气与压缩蒸汽制冷循环 10.11制冷剂的性质 10.12热泵循环 三、重点及难点： 10.1掌握各种装置循环的实施设备及工作流程。 10.2掌握将实际循环抽象和简化为理想循环的一般方法，并能分析各种循环的热力过程组成。 10.3掌握各种循环的吸热量、放热量、作功量及热效率等能量分析和计算的方法。 10.4会分析影响各种循环热效率的因素。 10.5掌握提高各种循环能量利用经济性的具体方法和途径。 四、主要外语词汇： sabeander cycle, diesel cycle, otto cycle, spark ignition, brayton cycle, gas turbine, rankine cycle, vapor, air standard assumptions, refrigerator cycle, heat pump cycle 五、本章节采用多媒体课件 六、复习思考题及作业： 1、试以活塞式内燃机和定压加热燃气轮机装置为例，总结分析动力循环的一般方法。 2、活塞式内燃机循环理论上能否利用回热来提高热效率？实际中是否采用？为什么？ 3、燃气轮机装置循环中，压缩过程若采用定温压缩可减少压缩所消耗的功，因而增加了循环净功，但在没有回热的情况下循环热效率为什么反而降低，试分析之。 4、干饱和蒸汽朗肯循环与同样初压下的过热蒸汽朗肯循环相比较，前者更接近卡诺循环，但热效率却比后者低，如何解释此结果？
09第九章-收入循环实质性测试
第九章收入循环实质性测试 收入循环涉及的相关账户主要有主营业务收入、营业税金及附加、营业费用、其他业务利润（包括其他业务收入、其他业务支出），库存现金、银行存款，应收票据、应收账款，预收账款、应交税费等。 本章涉及到的相关会计准则包括：《企业会计准则第7号——非货币性资产交换》、《企业会计准则第8号——资产减值》、《企业会计准则第12号――债务重组》、《企业会计准则第13号——或有事项》、《企业会计准则第14号——收入》、 《企业会计准则第19号——外币折算》、《企业会计准则第15号——建造合同》、 《企业会计准则第36号——关联方披露》。 第一节销售交易和应收款项实质性测试 一、主营业务收入实质性测试 ㈠主营业务收入实质性分析程序 注册会计师通常运用以下分析程序，对主营业务收入作出分析： ⒈将本期与上期的销售收入进行比较，分析产品销售的结构和价格的变动是否正常，并分析异常变动的原因。 ⒉比较本期各月各种销售收入的波动情况，分析其变动趋势是否正常，并查明异常现象和重大波动的原因。 ⒊计算本期重要产品的毛利率，分析比较本期与上期同类产品毛利率变化情况，注意收入与成本是否配比，并查清重大波动和异常情况的原因。 ⒋计算重要客户的销售额及其产品毛利率，分析比较本期与上期有无异常变化。 ㈡主营业务收入实质性细节测试程序 注册会计师对主营业务收入细节测试程序一般包括： ⒈取得或编制销售收入项目明细表，复核加计正确，并与报表数、总账数和明细账合计数核对相符。 ⒉查明销售收入的确认原则、方法，是否符合会计准则和会计制度规定的收入实现条件，前后期是否一致。
第九章 气体动力循环 习 题 9-1 某活塞式内燃机定容加热理想循环，压缩10ε=，气体在压缩中程的起点状态是、1100kPa p =135C t =°，加热过程中气体吸热65。假定 比热容为定值且0kJ/kg 1.005kJ/(kg K)p c =?、 1.4κ=，求（1）循环中各 点的温度和压力；（2）循环热效率，并与同温度限的卡诺循环热效率 作比较；（3）平均有效压力。 提示和答案：注意压缩比定义。、、 题9-1附图 2 2.512MPa p =2774.05K T =31679.52K T =、、、；3 5.450MPa p =40.217MPa p =4668.60K T =t 0.602η=、t,c 0.817η=；。 MEP 491.6kPa =9-2 利用空气标准的奥托循环模拟实际火花点火活塞式汽油机的循环。循环的压缩比为7，循环加热量为1，压缩起始时空气压力为90，温度10，假定空气的比热容可取定值，求循环的最高温度、最高压力、循环热效率和平均有效压力。 000kJ/kg kPa C o 提示和答案：同题9-1。、、、。 3max 2009.43K T T ==3max 4470.6kPa p p ==t 54.1%η=MEP 699.1kPa =9-3 某狄塞尔循环的压缩比是19:，输入每千克空气的热量。若压缩起 始时状态是、，计算：（1）循环中各点的压 力、温度和比体积；（2）预胀比；（3）循环热效率，并与同温限的卡 诺循环热效率作比较；（4）平均有效压力。假定气体的比热容为定值， 且、。 11800kJ/kg q =125C t =°1100kPa p =1005J/(kg K)p c =?718J/(kg K)V c =?提示和答案：同题9-1，加热过程为定压。、 题9-3附图 310.8557m /kg v =320.0450m /kg v =、、、、26169.6kPa p =2967.35K T =31763.37K T =32p p =、 、、、；330.0820m /kg v =41v v =4231.5kPa p =4690.25K T = 1.82ρ=； t 0.648η=、t,c 0.848η=；。 MEP 639.4kPa =9-4 某内燃机狄塞尔循环的压缩比是17:，压缩起始时工质状态为、。若循环最高温度为19，假定气体比热容为定值1195kPa p =110C t =°00K 1.005kJ/(kg K)p c =?、。试确定（1）循环各点温度，压力及比体积；（2）预胀比；（3）循环热效率。 1.4κ=
第九章气体动力循环 一、选择题 1.燃气轮机装置，采用回热后其循环热效率显著升高的主要原因是 CD A．循环做功量增大B．循环吸热量增加 C．吸热平均温度升高D．放热平均温度降低 2.无回热等压加热燃气轮机装置循环的压气机，采用带中冷器的分级压缩将使循 环的BCD A．热效率提高 B．循环功提高 C．吸热量提高 D．放热量提高 3.无回热定压加热燃气轮机装置循环，采用分级膨胀中间再热措施后，将使BC A．循环热效率提高B．向冷源排热量增加 C．循环功增加D．放热平均温度降低 4.燃气轮机装置采用回热加分级膨胀中间再热的方法将AC A．降低放热平均温度B．升高压气机的排气温度 C．提高吸热平均温度D．提高放热的平均温度 的影响因素5. 燃气轮机装置等压加热实际循环中，燃气轮机装置的内部效率 i 有ABCD A．燃气轮机的相对内效率B．压气机的压缩绝热效率 C．压缩比D．升温比 6.采用分级压缩中间冷却而不采取回热措施反而会使燃气轮机装置的循环热效 率降低的原因是AB A．压气机出口温度降低B．空气在燃烧室内的吸热量增大 C．燃气轮机做功量减少D．燃气轮机相对内效率降低 7.采用分级膨胀中间再热而不采用回热措施，会使燃气轮机装置循环热效率降低 的原因是BD A．压气机出口温度降低B．循环吸热增大 C．循环做功量减少D．循环放热量增加 8.目前燃气轮机主要应用于BD A．汽车B．发电站C．铁路轨车D．飞机 二、填空题 1.最简单的燃气轮机装置的主要设备有压气机，燃烧室，燃气轮机。 2.燃气轮机装置的理想循环由绝热压缩，定压加热，绝热膨胀，定压放热四个可 逆过程组成。 3.燃气轮机装置循环中，压气机的绝热压缩过程工质的终态压力与初态压力之比 称为增压比。 4.工程上把燃气轮机的实际做功量与理想做功量之比称为相对内效率。 5.燃气轮机装置中，最高温度与最低温度之比称为升温比。 6.工程上，把在回热器中实际吸收的热量与极限回热条件下可获得的热量之比称 为回热度。 三、简答题
沈维道、将智敏、童钧耕《工程热力学》课后思考题答案 工程热力学思考题及答案 第 十 章 气体动力循环 1.以活塞式内燃机和定压加热燃气轮机装置为例，总结分析动力循环的一般方法。 答：分析动力循环的一般方法：首先把实际过程的不可逆过程简化为可逆过程。找到影响热效率的主要因素和提高热效率的可能措施。然后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、原因以及改进办法。 2.内燃机定容加热理想循环和燃气轮机装置定压加热理想循环的热效率分别为1 1 1??=k t εη和() k k t 111??=πη。若两者初态相同，压缩比相同，他们的热效率是否相同？为什么？若卡诺循环的压缩比与他们相同，则热效率如何？为什么？ 答：若两者初态相同，压缩比相同，它们的热效率相等。因为21v v =ε而 12p p =π对于定压加热理想循环k k v v p p ε==)(2 112 带入效率公式可知二者相等。若卡诺循环的压缩比与他们相同，则有()1 1211 2??==k k v v T T ε， 111??=k t εη他们的效率都相等。 3.活塞式内燃机循环理论上能否利用回热来提高热效率？实际中是否采用？为什么？ 答：理论上可以利用回热来提高热效率。在实际中也得到适当的应用。如果采用极限回热，可以提高热效率但所需的回热器换热面积趋于无穷大，无法实现。 4.燃气轮机装置循环中，压缩过程若采用定温压缩可减少压缩所消耗的功，因而增加了循环净功(如 图8-1)，但在没有回热的情况下循环热效率为什么反而降低，试分析之。 答：采用定温压缩增加了循环净功。而 12 1T ?=η在此过程中2T 不变，1T 变小，所以其 热效率降低。 5.燃气轮机装置循环中，膨胀过程在理想极限情况下采用定温膨胀，可增大膨胀过程作出的功，因而增加了循环净功(如图8-2)，但在没有回热的情况下循环热效率反而降低，为什么？