107 热力做功装置概要

107 热力做功装置概要

       热力做功装置：是指通过热能使气体升温升压驱动机械机构做功的装置，由于工作介质为工作过程中不发生相变的气体，因此通常称为气体动力装置。

       典型的气体动力装置有汽油内燃机、柴油内燃机、燃气轮机。

        汽油内燃机：

        以汽油为燃料产生热能。    汽油与空气的混合气进入气缸，被电火花点燃，高温高压气体膨胀推动活塞做功，如下图所示：

        特点：汽油与空气在气缸外混合；混合气用电火花点燃；压缩比相对小，热效率相对低；相对较轻便。

       汽油内燃机循环在p-v图上的表示如下：

        工作过程：1→2压缩过程；2→3 燃烧过程；3→4膨胀做功过程；4→1 排热过程。

        热效率：η=1-1/R^k-1

        压缩比：R =v₁/v₂

        比热容比：k=C_P/C_V

        柴油内燃机：

        柴油为燃料产生热能。    空气进入气缸，被活塞压缩至温度超过柴油自燃点，喷入柴油被引燃并燃烧，高温高压气体膨胀推动活塞做功，如下图所示。

        特点：柴油在缸内喷入；柴油被高温空气引燃（压缩空气使其温度升高，简称压燃）；压缩比高，热效率相对高；相对较厚重。

        柴油内燃机循环（混合燃烧循环）在p-v图上的表示如下：

        工作过程：1→2压缩过程；2→3 定容燃烧过程；3→4定压燃烧膨胀做功过程；4→5 膨胀做功过程；5→1排热过程。

        热效率：

        燃气轮机：

        油、气等燃料产生热能。    由空气压缩机，燃烧室，燃气轮机构成；空气被压缩后进入燃烧室，与燃料混合燃烧，产生高温高压气体，推动燃气轮机膨胀做功，如下图所示。

 

        特点：压缩、燃烧、做功环节由独立部件承担；功率输出稳定；易实现超大功率；可适应多种燃料。

        燃气轮机循环在p-v图上的表示如下：

        工作过程：1→2 空气压缩过程；2→3燃料燃烧过程；3→4 膨胀做功过程；4→1废热排出过程。

        热效率：η=1-1/R^k-1

思考与练习

影响气体动力装置热效率的主要因素有哪些？