热机循环 | Engine Cycles

分类 | Catagories

Thermodynamic cycles:


Heat engines:


热机效率 | Thermal efficiency of engines

奥托循环和迪塞尔循环 | Otto Cycle and Diesel Cycle

TDC - Top dead centre

BDC - Bottom dead centre

奥托循环 - 理想火花塞点火引擎 | Otto Cycle - ideal cycle for spark ignition engines

图例

压缩比 r

r = vmax / vmin = vBDC / vTDC


平均有效压力 | Mean effective pressure (MEP)

理想循环过程 | Ideal processes

理想循环过程

迪塞尔循环 - 理想压缩点火引擎 | Diesel Cycle - ideal cycle for compression ignition reciprocating engines

理想循环过程
理想循环过程

cut-off ratio

compression ratio

焦耳循环 | Joule Cycle

循环过程图例
循环过程图例
循环过程
循环过程

Tour internally reversible processes:

(qin - qout) + (win - wout) = hexit - hinlet

循环公式

焦耳循环的回功比 | Joule Cycle - back work ratio

Back work ratio: fraction of the turbine work has to be used to drive the compressor.

回功比公式

例题1

An ideal Otto cycle has a compression ratio of 8. At the beginning of the compression process, air is at 100 kPa and 17°C, and 800 kJ/kg of heat is transferred to air during the constant-volume heat-addition process. Use cold-air-standard assumptions, determine:

(a) the maximum temperature and pressure that occur during the cycle,

(b) the net-work output,

(c) the thermal efficiency, and

(d) the mean effective pressure for the cycle.

奥托循环例题图示

(a) 由压缩比

对于压缩过程:

使用理想气体的恒熵过程公式

可得压缩后气体温度

再由理想气体公式

可得压缩后气体压强

对于等容升温过程:

升温后温度

由理想气体公式,在等容情况下

升温后压强

由于奥托循环性质,等容升温后温度和压强最高。

(b) 对于奥托循环,净功输出

对于等容降温过程:

由公式

等熵扩张后温度

则降温释放热量

(c) 奥托循环的热机效率

(d) 由公式

压缩过程开始时气体体积

MEP(,平均有效压力,)公式

单位质量平均有效压力

例题2

An ideal Diesel cycle with air as the working fluid has a compression ratio of 18 and a cut-off ratio of 2. At the beginning of the compression process, the working fluid is at 100kPa, 27°C,and 1917cm3. Using the cold-air standard assumptions,

determine:

(a) the temperature and pressure of air at the end of each process,

(b) the net work output and the thermal efficiency,

(c) the mean effective pressure.

(constants: )

迪塞尔循环例题图示

(a) 由压缩比

对于1-2等熵压缩过程:

由理想气体等熵过程公式

由理想气体等熵过程公式

对于2-3等压吸热过程:

由理想气体公式 可得

对于3-4等熵扩张过程:

(b) ⚠️ 由于本题问的是做功输出而非做功输出速率,故要计算质量。

由公式

由于2-3过程为等压过程,使用定压比热 计算

由于4-1过程为等容过程,使用定容比热 计算

则净做功输出

热机效率

(c)

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