严家騄版工程热力学PPT 第6章 气体动力循环

• 选择合适的再热压力，一次中间再热可使热效率提
高2％～5％ • 再热压力 pb=pa 0.2~0.3p1 • p1<10MPa，一般不采用再热。
•我国100~300MW机组： p1>13.5MPa，采用一次
再热。超临界机组， t1>600℃，p1>25MPa，采用 二次再热
[例2] 已知新蒸汽p1，t1，汽轮机排汽背 压p2，再热压力pb 。求：循环ηt、终湿 度，并与朗肯循环比较。
p1 , p2不变，t1
好处：
t
1
T2 T1
T
5 4
3
1'
1 6
2 2'
•T1
t
• x 2 ' ：有利于汽机安全
不利之处：
• 对耐热及强度要求高， 目前最高初温：~550℃
s •v2 ：汽机出口尺寸
3、乏汽压力（背压）的影响
p1 , t1不变，p2
T
5 4 4' 3 3'
1 6
2 2'
s
影响：
•T 2
第六章 热力循环
哈尔滨第三发电厂
锅炉
蒸汽动力循环系统的简化
1 汽轮机
锅 炉
四个主要设备： 锅炉 汽轮机
发电机
凝汽器
4
2
给水泵
凝汽器
3
给水泵
§6.1 蒸汽卡诺循环
T
Tc
T1 4
T2 3
1、理论上可以实现
2、实际中无法采用
原因：
1
（1）受临界温度限制，
T1不高，故η并不高
2
（2）3-4：压缩汽水混合 物困难。
q 1h 1h 4h ah b

定压加热循环的计算
q1 cp T3 T2
T
放热量(取绝对值）
q2 cv T4 T1
2
热效率
1
t
w q1
q1 q2 q1
1 q2 q1
轮机工程基础模块
3 4
s
项目五：工程热力学
定压加热循环的计算
热效率
t
k 1 1 k1k( 1)
t
当 不变 t 当 不变 t
轮机工程基础模块
1.5 2 2.5
项目五：工程热力学
轮机工程基础模块
任务三 气体动力循环
情景任务一
情景任务二
项目五：工程热力学
轮机工程基础模块
【学习情境一】 提高柴油机热效率的途径
能力目标：1.掌握往复式内燃机的实际工作循环； 2.掌握往复式内燃机的理想工作循环；
3. 掌握循环热效率的计算方法
学习任务：1. 分析四冲程柴油机的工作过程 2. 往复式内燃机的理想工作循环分析
课内实践：指出提高柴油机效率的方法
教学方法：引导文教学法
项目五：工程热力学
学习领域：气体动力循环 学习情境：四冲程柴油机的气体动力循环 工作任务：四冲程柴油机的工作过程及其理想化分析 具体任务：分析四冲程柴油机的循环过程
1. 往复式内燃机的组成？ 2. 四冲程柴油机的工作过程？
3. 现代四冲程柴油机的理想循环过程？
2
5 定容升压比 p3
p2
反映供
1
定压预胀比 v4
v Cutoff ratio
v3
油规律
项目五：工程热力学
轮机工程基础模块
柴油机特性参数的意义
（1）压缩比：压缩前的比体积与压缩后的比体积之比，绝热压 缩过程中工质被压缩的程度，内燃机工作体积大小的结构参数。

理想循环的假设条件
为了简化计算，理想循环假设没有任何摩擦、泄露、热损失或其它形式的能量损 失。因此，理想循环效率是一个理论上的最大值，实际循环效率通常会低于这个 值。
实际循环效率与损失分析
实际循环效率
实际气体动力循环过程中，由于各种原因（如摩擦、泄露、 热损失等）会导致能量损失，从而影响循环效率。实际循环 效率通常低于理想循环效率。
理想气体状态方程
气体性质
描述气体状态变化的基本方程，表示 气体的压力、体积和温度之间的关系 。
描述气体特性的物理量，如压力、体 积、温度、密度、比热容等。
真实气体与理想气体
真实气体在一定条件下可以近似为理 想气体，但理想气体模型忽略了分子 间相互作用和分子本身的体积。
热力过程与热效率
01
02
03
热力过程
余热回收
通过回收余热，减少热损失， 提高能量利用率。例如，利用 余热进行预热或发电等。
使用高效设备
采用高效的气体动力设备，如 高效涡轮机、压缩机等，可以
提高循环效率。
04
气体动力循环的应用实例
内燃机循环
总结词
内燃机循环是一种将燃料燃烧产生的热能转化为机械能的装置，广泛应用于汽车、摩托车和船舶等领 域。
THANKS
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损失分析
为了提高循环效率，需要对各种损失进行分析。这些损失包 括机械损失（如叶轮摩擦、泄露等）、热损失（如传热温差 、热辐射等）以及不完全燃烧损失等。
提高循环效率的途径与措施
优化设计
通过改进设计，降低机械和热 损失，提高循环效率。例如， 优化叶轮形状、减小泄露、改
善传热等。
提高燃烧效率
改善燃烧条件，使燃料充分燃 烧，减少不完全燃烧损失，从 而提高循环效率。

取工程上常用物质临界压缩因子的平均值 Zcr 0.27 编制的曲线图Z f (pr,Tr) ，称为通用压缩因子图
第六章 实际气体简介
多种物质实验情况
第六章 实际气体简介
优点：缺乏详细 物性资料时可用 于估算。
误差：一般最大 误差不超过4%。
第六章 实际气体简介
低压区N——O图
第六章 实际气体简介
（2）理想对比体积
Vm VV m,m i,cr
Vm RTcr /pcr
0.478
第六章 实际气体简介
（3）查图可得 Tr 1.45
Vm 0.478 Tr 1.45
pr 2.373 T T r T c r 1 .4 5 3 7 0 5 3 6 .5 K
第六章 实际气体简介
中压区N——O图
第六章 实际气体简介
高压区N——O图
第六章 实际气体简介
例6.1
确定氧气 T 1 6 0 K ,v 0 .0 0 7 4 m 3/k g
在时的压力。
（1）查氧气的临界参数 T c r 1 5 4 K ,p c r 5 .0 5 M P a
pr
p pcr
ZRgT 1.11Z vpcr
pcr
pcr
END
意义：首次在状态方程中考虑分子力和分子体积的影
响，定性上能描述实际气体的基本特性。给了后人有 意义的启示，从而在此基础上派生出许多有价值的方
程。例如R——K方程
p RT
a
Vmb T0.5Vm(Vmb)
A，b可从各种物质的实验数据拟合得到。近似可用
a0.427480R2T c2 r.5,b0.08664R T cr
Z0.9pr
（2）在图上作线 Z 0.9pr