活塞式内燃机各种理想循环的热力学比较
热工基础第12章气体动力循环
冲程 四冲程 (进气,压缩,燃烧膨胀,排气) 二冲程 (进气-压缩-燃烧膨胀,排气)
四冲程柴油机的工作过程
内燃机的整个工作过程存在着诸多不可逆因 素，因此实际内燃机的工作循环是不可逆的。
P
0-1：吸气过程。由于阀门的阻力，吸入
3 4 气缸内空气的压力略低于大气压力。
1-2：压缩过程
2
2－3－4－5：燃烧和膨胀
混合加热循环
内燃机按加热方式 定容加热循环
定压加热循环 (一) 混合加热循环
特征参数：
p3
4
压缩比：压缩前的比体积与
压缩后的比体积之 2
比，它是表征内燃
5
v1 机工作体积大小的
1
v2 结构参数。
0
v
混和加热理想循环
定容升压比：
p
定容加热后的压力与加热前
3
的压力之比，它表示内燃机
2
定容燃烧情况的特性参数。
第一节 活塞式内燃机的理想循环
内燃机一般都是活塞式
Hale Waihona Puke 活塞式内燃机的分类：（特或点称是往用复燃式烧）的的产，物其作共为同工
使用燃料
煤气机 质推动活塞作功，燃料的燃
烧过程以及工质的膨胀和压
汽油机 缩都在同一个带活塞的气缸
柴油机
中进行，再由连杆带动曲轴 转动。
点火方式 点燃式 （汽油机、煤气机）
压燃式 （柴油机）
1 T1 T2
1
1
1
定容加热理想循环
定容加热理想循环的热效率:
t
1
1
1
混合加热理想循环的热效率:t
1
1[(
1 1) (
工程热力学-09 气体动力循环
气体动力循环
能源与动力工程学院 新能源科学与工程系
吉恒松
混和加热循环 活塞式内燃机 定容加热循环
定压加热循环
燃气轮机装置
定压加热燃气轮机循环 回热循环 采用多级压缩中间冷却的回热循环
目的
按照循环过程性质，确定参数间的关系 写出循环热效率关系式 分析参数变化对循环热效率的影响
能源与动力工程学院 新能源科学与工程系
T2
T1
(
v1 v2
) k 1
T1 k1
T3
T2
p3 p2
T2
T1 k1
T4
T3
v4 v3
T3
T1 k1
T5
T4
(
v4 v5
)k 1
T4
(
v3 v1
)k 1
T4
(
)k
1
T1 k
t
1
1
k 1
(
k 1 1) k(
3 Ws
汽轮机 4
燃气轮机装置示意图
闭式燃气轮机装置示意图
能源与动力工程学院 新能源科学与工程系
13
一、定压加热燃气轮机循环
2
1、循环的四个过程
①可逆绝热压缩过程1-2 （压气机） 压气机 ②可逆定压加热过程2-3 （燃烧室） ③可逆绝热膨胀过程3-4 （燃气轮机）1 ④可逆定压放热过程4-1 （大气中） 空气
能源与动力工程学院 新能源科学与工程系
20
1)
能源与动力工程学院 新能源科学与工程系
5
t
1
1
k 1
(
华中科技大学考研复试内容_复试参考书目_复试准备_复试资料
华中科技大学考研复试内容、参考书目、复试准备、复试资料011数学统计学院一、复试方式和内容1.笔试科目（学术型）：数学分析、高等代数（专业型）：统计学2.笔试要求：闭卷考试，时间为2小时，满分100分3.口语面试：以抽签方式回答或叙述有关应试问题及内容4.面试：以问答或叙述形式回答或叙述有关问题及内容。
范围涉及政治思想、政治态度、品德、身心健康；本科阶段所学全部知识及毕业设计有关内容，突出对所学数学知识的综合理解、应用能力的测试及解决实际问题能力测试；计算机使用能力等。
要求考生正面回答问题。
二、参考书目《数学分析》，华东师范大学(上、下册)，高等教育出版社《高等代数》（第二版），北京大学数学系，高等教育出版社，1988《统计学原理》，黄良文、曾五一，中国统计出版社，2008三、复试分数线学术型：政治50 英语50 专业一90 专业二90总分：348专业型：政治60 英语60 专业一100 专业二100总分：380012物理学院一、复试方式及内容：3月22日上午8：30~11：50；下午2：00~5：30以二级学科点（或中心）组织面试考试（包括英语听说和专业面试），每个组点由3~5名教师及一名记录员组成。
1．英语听说面试前，做好命题准备工作，时间约为8分钟，考试全程录音，录音保存期为6个月。
（1）考生与主考就考生的大致背景进行简短问答交流，约3分钟。
（2）主考针对考生发言提问，进行交谈，约5分钟。
2．专业面试（1）面试内容应包括专业知识，综合素质和能力以及思想政治品德等考核内容。
每名考生面试约20分钟。
（2）要求各小组做好记录，在公平、公正基础上做好硕士生录取工作。
8:30 ~ 11:00 考试科目：力学（第二版）郑永令等编，高教出版11:00 ~ 11:50 有关政治表现等考查二、考试成绩的计算：复试成绩= 笔试（满分16分）+英语口试（满分8分）+专业面试（满分16分）物理学科（0702）：政治45、外语45、数学80、专业课80，总分：300分以上。
活塞式发动机理想循环的热效率
活塞式发动机理想循环的热效率活塞式发动机是一种常见的内燃机，其理想循环的热效率是指在无热损失和摩擦损失的情况下，发动机从燃料中转化为有效功的能力。
热效率是衡量发动机燃烧效率的重要指标之一，也是评价发动机性能的关键参数。
下面将从理想循环的角度来探讨活塞式发动机的热效率。
活塞式发动机的理想循环是指在理想条件下进行热力循环过程，即假设气体完全可逆、过程无损失。
常见的活塞式发动机理想循环包括理想气体循环、循环过程中的理想化假设等。
活塞式发动机的工作循环一般分为四个过程：吸气、压缩、燃烧和排气。
在吸气过程中，活塞向下运动，气缸内的气门打开，使气缸内的压力降低，外界空气通过进气道进入气缸；在压缩过程中，活塞向上运动，气门关闭，气缸内的空气被压缩，温度和压力上升；在燃烧过程中，喷油器喷入燃油，燃油与空气混合并燃烧，产生高温高压气体，推动活塞向下运动；在排气过程中，活塞再次向上运动，气门打开，高温高压气体通过排气道排出气缸。
在活塞式发动机的理想循环中，燃烧过程被假设为等容过程，即在燃烧过程中气体体积保持不变。
这个假设使得活塞运动的过程可以简化为几个理想的热力过程，如等容过程、等压过程等。
根据理想气体循环的特点，可以推导出活塞式发动机的热效率公式。
活塞式发动机的热效率可以通过理想循环中的工作和吸收的热量之比来衡量。
理想循环中的工作是指活塞在一个循环中所做的功，而吸收的热量则是指燃料在燃烧过程中释放出的热量。
根据理想气体循环的特点，可以得到活塞式发动机热效率的公式：η = 1 - (V2/V1)^(γ-1)其中，η表示热效率，V1和V2分别表示活塞在压缩过程和排气过程的气缸容积，γ表示气体的绝热指数。
通过对热效率公式的分析可以发现，活塞式发动机的热效率与气缸容积的变化有关。
当压缩过程中气缸容积减小时，热效率会增加；而当排气过程中气缸容积增大时，热效率会减小。
此外，热效率还与气体的绝热指数相关，绝热指数越大，热效率越高。
天津商业大学805工程热力学22考研真题+大纲解析
专业：工程热物理热能工程制冷及低温工程能源动力硕士专业学位科目名称：工程热力学（805）共3页第1页说明：答案标明题号写在答题纸上，写在试题纸上的无效。
一、判断并说明原因（每题 3 分，共计 30 分）1.若从某一初态经可逆与不可逆两条路径到达相同的终点，则不可逆途径的熵变必大于可逆过程的熵变。
2.如果热源温度不变，增大卡诺循环输出功，则卡诺循环的热效率也将增大。
3.经过一个不可逆循环，工质也不一定能恢复原来状态。
4.功不是状态参数，所以热力学能和推动功之和也不是状态参数。
5.实际气体的压缩因子可以大于、小于或等于 1。
6.理论上渐缩喷管入口参数不变，则出口截面压力与喷管背压有一定关系。
7.随着循环增压比的提高，燃气轮机实际循环的热效率也将提高。
8.工程上，压缩蒸气制冷循环中常常采用使制冷剂在冷凝器中冷凝后继续降温，即所谓的过冷工艺，以达到增加制冷量、提高制冷系数的目的。
9.湿空气的相对湿度越大，其水蒸气分压力也越大。
10.理想气体的c p 和c v 与气体温度有关，因此它们的差值也肯定与温度无关。
二、简答题（每题 8 分，共计 40 分）1.状态量与过程量有什么不同？常用的状态参数有哪些是可以直接测定的，哪些是不能直接测定的。
2.什么是湿空气的露点温度，为什么湿空气的露点温度不能大于干球温度？3.在lg p-h 图上画出并说明，为什么实际蒸气压缩制冷循环常在冷凝器采用过冷措施？4.热力学第二定律的实质是什么，写出其两种数学表达式。
5.写出稳定流动系统的能量方程式，指出对于节流过程的简化形式。
三、计算题（每题 20 分，共计 80 分）1.空气在某压气机中被压缩。
压缩前空气的参数p1=0.1MPa，v1=0.845m3/kg；压缩后的参数p2=0.8MPa，v2=0.175m3/kg；假定在压缩过程中，1kg 空气的热力学能增加 146kJ，同时向外放出热量 50 kJ，压气机每分钟产生压缩空气 10kg。
工程热力学-10气体动力循环
柴油机的实际示功图
实际循环：
0-1 进气过程 1-2 压缩过程 2-3-4 燃烧过程 4-5 膨源自(作功)过程 5-1 自由排气过程
＋强制排气过程
2020年8月4日
第九章 气体动力循环
2
实际循环的理想化： 1. 把热力过程理想化→理论示功图 ①进气过程→0-1定压吸气 ②压缩过程→1-2定熵压缩 ③燃烧过程→2-3定容加热＋3-4定压加热 ④膨胀过程→4-5定熵膨胀 ⑤排气过程→5-1定容排气＋1-0定压排气
2020年8月4日
第九章 气体动力循环
6
w0 q23 34 q51
p1v1 { 1[( 1) ( 1)] ( 1)} 1
可见 , , w0
混合加热循环热效率 thermal efficiency
t
1
q2 q1
1
cp0 (T5 T1)
cV 0 (T3 T2 ) cp0 (T4 T3)
2020年8月4日
第九章 气体动力循环
3
2. 把工质看做理想气体 3. 把开口系统简化为闭口系统 （进排气功近似相等，相互抵消）
混合加热循环 （萨巴特循环）
混合加热循环的热效率：
t
1
q2 q1 q1
cV 0 (T3
cV 0 (T5 T1) T2 ) cp0 (T4
T3 )
2020年8月4日
ρ
T4 T3 T1k1
T5
T4
(
)k 1
T1
k1(
)k 1
T1 k
能量分析：
吸热量 q23 u23 cV 0(T3 T2) q34 h34 cp0(T4 T3)
q1 q23 q34
放热量 q2 q51 u51 cV 0(T1 T5)
热工基础 第6章 循环
膨胀过程理想化为定熵膨胀过程；排气过程理想化为可逆定容冷却过程。
开口系统简化为闭口系统（进排气功相等，相互抵消）
7
§6-2 活塞式内燃机循环
三、混合加热理想循环
01 吸气 12 压缩 23 喷油、燃烧 34 燃烧 45 膨胀作功 50 排气
吸、排气线重合、忽略
压缩、膨胀1-2及4-5等熵过程
燃烧2-3等容吸热+3-4定压吸热
5
w12 w34 w45
1
0
v
Rg
1
T1
1
p2 p1
1
p3
v4
v3
Rg
1
T4
1
p5 p4
1
q1 q23 q34 cV T3 T2 c p T4 T3
§6-2 活塞式内燃机循环
2. 循环热效率
t
wnet q1
wnet qnet q1 q2
二、分析动力循环的方法
变温热源的可逆循环
T
任意循环a-b-c-d-a→等效卡诺循环A-B-C-D-A。
平均吸热温度： Tm，1
q1 sc sa
Tds
a-b-c
sc sa
T1 Tm1 A
a
b
B c
平均放热温度：
Tm，2
q2 sc sa
Tds
ad c
sc sa
Tm2 D
C
T2
d
任意循环的等效卡诺循环热效率：
1)
§6-2 活塞式内燃机循环
3. 循环热效率的影响因素及提高循环热效率的途径
t
1
1
k 1
(
k 1 1) k (
1)
上式说明： （1） 常 数 , 常 数 , t
《工程热力学》学习资料 (2)
连续的，转速高，输出功率大。
34
燃气轮机(gas turbine)装置简介
35
q2
排气
燃烧室
4
q1
3
2
泵
压气机
汽轮机
燃料
1 进气
燃 气 轮 机 装 置 示 意 图
36
循环示意图
2 燃烧室 3
压气机
燃气轮机
1
4
理想化： 1）工质：数量不变，定比热理想气体 2）闭口 循环 3）可逆过程
作业：结合思考题看书。9-1、9-15
66
本章结束
67
思考
同样是柴油机 为什么有混合加热循环和定压加热循环之分？
p
3 2
4
5 1
v
p 2(3)
4 5 1 v
29
高速柴油机与低速柴油机循环图示
p 34
p
tp
1
k 1
k1k 1
2
2(3) 4 1
5
5
1
v
高速柴油机，压燃式、轻 柴油、高压油泵供油。
1
v
低速柴油机，压燃式、重柴 油、压缩空气喷油。
30
四冲程高速柴油机工作过程
3—4 边喷油，边膨胀
p3 4
近似 p 膨胀
t4可达1700~1800℃
2 2＇
4 停止喷柴油
4—5 多变膨胀
p0
p5=0.3~0.5MPa
0
t5500℃ 5—1‘ 开阀排气
，V
降压
1‘—0 排气,完成循环。
5 1＇
1 V
17
四冲程高速柴油机的理想化
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活塞式内燃机各种理想循环的热力学比较
一、引言
活塞式内燃机是一种广泛应用的发动机类型，它通过燃料的燃烧产生高温高压气体驱动活塞运动，从而提供机械能。
在设计和优化活塞式内燃机时，理想循环是一个重要的概念，因为它可以提供最高效率的理论基础。
本文将介绍几种常见的理想循环，并比较它们之间的热力学性能。
二、理想循环
1. Otto循环
Otto循环是一种常见的四冲程汽油发动机循环。
在该循环中，空气被压缩到极限压力后，点火器点火将混合物点燃。
然后，高温高压气体通过扩张过程转化为低温低压气体，并通过排气门排出。
Otto循环可以表示为以下四个过程：
- 压缩（1-2）：空气被等熵地压缩到最大压力。
- 点火（2-3）：混合物被点火并等容地燃烧。
- 膨胀（3-4）：高温高压气体被等熵地膨胀为低温低压气体。
- 排气（4-1）：剩余的废气被等熵地排出。
2. Diesel循环
Diesel循环是一种常见的柴油发动机循环。
在该循环中，空气被压缩
到高压状态，然后喷入燃料并点燃。
然后，高温高压气体通过扩张过
程转化为低温低压气体，并通过排气门排出。
Diesel循环可以表示为
以下四个过程：
- 压缩（1-2）：空气被等熵地压缩到最大压力。
- 燃烧（2-3）：燃料被喷入并等容地燃烧。
- 膨胀（3-4）：高温高压气体被等熵地膨胀为低温低压气体。
- 排气（4-1）：剩余的废气被等熵地排出。
3. Brayton循环
Brayton循环是一种常见的涡轮喷气式发动机循环。
在该循环中，空
气经过压缩和加热后进入涡轮机，驱动涡轮机旋转并产生功。
然后，
高温高压气体经过扩张过程转化为低温低压气体，并通过排气门排出。
Brayton循环可以表示为以下四个过程：
- 压缩（1-2）：空气被等熵地压缩到最大压力。
- 加热（2-3）：空气被等压地加热。
- 膨胀（3-4）：高温高压气体被等熵地膨胀为低温低压气体。
- 排气（4-1）：剩余的废气被等熵地排出。
三、比较
1. 热效率
对于给定的入口条件，不同的理想循环具有不同的最大理论热效率。
根据理论计算，Otto循环和Diesel循环的最大理论热效率分别为56.7%和61.2%，而Brayton循环的最大理论热效率为64.0%。
因此，
Brayton循环具有最高的理论热效率。
2. 工作流体
不同的发动机类型使用不同类型的工作流体。
Otto循环和Diesel循环使用空气作为工作流体，而Brayton循环使用空气或其他可用于涡轮喷气式发动机的气体。
3. 燃料类型
Otto循环和Diesel循环使用不同类型的燃料。
Otto循环使用汽油，而Diesel循环使用柴油。
Brayton循环可以使用任何可燃气体作为燃料。
4. 发动机类型
不同的理想循环适用于不同类型的发动机。
Otto循环适用于四冲程汽油发动机，Diesel循环适用于柴油发动机，而Brayton循环适用于涡轮喷气式发动机。
5. 实际应用
虽然理论计算表明Brayton循环具有最高的理论热效率，但在实际应用中，Otto和Diesel循环仍然是最常见的内燃机类型。
这是因为它们相对简单、成本低、易于维护和操作。
四、结论
本文介绍了几种常见的活塞式内燃机理想循环，并比较了它们之间的热力学性能。
尽管Brayton循环具有最高的理论热效率，但在实际应用中，Otto和Diesel循环仍然是最常见的内燃机类型。
因此，在设计和优化活塞式内燃机时，需要考虑多种因素，包括理论热效率、工作流体、燃料类型、发动机类型和实际应用等。