《工程热力学》课程教学资源（PPT课件）第4章 循环 cycles

第4章循环- cycles

1 第 4 章 循环-- cycles

§4-1分析循环的一般方法 分析循环的目的 在热力学基本定律的基础上分板循环能量转化的 经济性,寻求提高经济性的方向及途径。 二分析动力循环的一般步骤 抽象、简化 1)实际循环(复杂不可逆) 可逆理论循环 分析可逆循环 影响经济性的主要因素和可能改进途径 指导改善 实际循环 2)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、原因及改进办法

2 §4–1 分析循环的一般方法 一.分析循环的目的 在热力学基本定律的基础上分析循环能量转化的 经济性，寻求提高经济性的方向及途径。 二.分析动力循环的一般步骤 1）实际循环（复杂不可逆） 抽象、简化 可逆理论循环 分析可逆循环 影响经济性的主要因素和可能改进途径 实际循环 指导改善 2）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、原因及改进办法

三分析循环的方法 1)第一定律分析法 以第一定律为基础,以能 量的数量守恒为立足点 2)第二定律分析法综合第一定律和第二定律 从能量的数量和质量分析。 熵分析法—熵产—作功能力损失 分析法 损 效率

3 三.分析循环的方法 1）第一定律分析法 以第一定律为基础，以能 量的数量守恒为立足点。 2）第二定律分析法 综合第一定律和第二定律 从能量的数量和质量分析。 熵分析法 分析法 熵产 作功能力损失 损 效率

§4-2燃气轮机装置循环 燃气轮机 as turbine)装置简介 1 Fresh-air: duct 8 Central tie bot 3 Center casing 10 Combustion chamber 5 STatonary-oade cather 12 Bur 4

4 §4-2 燃气轮机装置循环 一.燃气轮机(gas turbine)装置简介

↓ Gas/oil FleTe Fresher Com bustion Burgers At the Arm:arh G 5

5

构成: Combustion chamber 压气机 compressor 燃烧室( (combustion chamber)|cmo Turbine 燃气轮机( gas turbine) L Fresh Exhaust 特点: in 1开式循环( open cycle),工质流动 Heat 2运转平稳,连续输出功 exchanger 3.启动快,达满负荷快 Compressor Turbine 4压气机消耗了燃气轮机产生功率 的绝大部分,但重量功率比 Heat ( specific weight of engine)仍较大 lot 用途:飞机、舰船的动力载荷机组,电站峰荷机组(peak load set),等 6

6 构成： 压气机(compressor) 燃烧室(combustion chamber) 燃气轮机(gas turbine) 特点： 1.开式循环(open cycle)，工质流动 2.运转平稳，连续输出功 3.启动快，达满负荷快 4.压气机消耗了燃气轮机产生功率 的绝大部分，但重量功率比 (specific weight of engine)仍较大 用途：飞机、舰船的动力载荷机组，电站峰荷机组(peak￾load set)，等

定压加热理想循环 -constant-pressure combustion cycle, brayton cycle 1-2等熵压缩(压气机内)z=B 循环增压比一 pressure ratio 2-3定压吸热(燃烧室内)=Z 循环增温比— - temperature ratio 3-4等熵膨胀(燃气轮机内) 4-1定压放热(排气,假想换热器)

7 二.定压加热理想循环 —constant-pressure combustion cycle; Brayton cycle 1-2 等熵压缩（压气机内） 2-3 定压吸热（燃烧室内） 3-4 等熵膨胀（燃气轮机内） 4-1 定压放热（排气，假想换热器）2 1 p p  = 循环增压比—pressure ratio 3 2 T T  = 循环增温比—temperature ratio

三定压加热理想循环分析 1热效率ηt h3-h2 pm t2\3 h=h-h=Cmk(-7)=cn(-7) out 4 K-1 4 4 → → 4 2 注意:式中T1,T2并非指高温 7 2 热源,低温热源。 K

8 三.定压加热理想循环分析 1.热效率ηt ( ) ( ) 1 3 2 3 2 3 2 3 2 q h h c T T cp T T t = − = p m t − = −     1 2 1 1 2 1 3 4 4 3 − −         =         = p p T T p p T T 3 2 4 1 p p p p = = 2 1 3 4 T T T T  = 2 1 3 2 4 1 T T T T T T = − −  1 2 1 1 1 1 −  = − = −     T T t 注意：式中T1，T2并非指高温 热源，低温热源。 ( ) ( ) 2 4 1 4 1 4 1 4 1 q h h c T T c p T T t = − = p m t − = − 3 2 4 1 1 2 1 1 T T T T q q t − −  = − = −

2分析 = 0.5 Typical pressure ratios for gas- a)z个n,↑m与无关?0 turbine engines 0. Pressure ratio b)丌-定q个wm个m不变

9 2.分析 a)   t  t 与T3 无关 1 net ) t b q w   一定 不变   1 2 1 1 1 1 t T T     − = − = − ？

c)z定,x取某值wm→>wmm 1000K net q1-q2 (T-22)-(4-7) net. m K 引元 K min 300K1 K 令 =0,兀=x2)时1→> net. max C兀

10 net max c w w )   一定， 取某值 → w q q net 1 2 = −net 2 1 ( ) net net,max 0, w w w d       − 令 时 = = → ( ) ( ) T3 T2 T4 T1 c = p − − −                       − −         − = − − − 1 1 1 1 1 1           c p T