什么是双循环-极限压力循环-定义

双循环,或极限压力循环,是一个热力学循环,结合奥托循环和柴油循环。双循环由五个热力学过程组成。优德app热能工程

柴油循环-柴油发动机

双循环,或有限的压力循环,是一个热力循环相结合的奥托循环狄塞尔循环。在双循环中,燃烧部分在定容部分在定压下进行。它可以用来描述内燃机。奥托循环和柴油循环并不能很好地描述实际内燃机的压力-容积图。一个可以更接近压力变化的空气标准循环是空气标准双循环。一种更有效的方法是将奥托发动机和柴油发动机的燃烧过程模拟为两个传热过程的结合等体积的过程和一个等压过程

与假定瞬时加热(等容加热)的奥托循环相比,a双循环热量一部分以恒定体积,一部分以恒定压强加入。因此,优点是有更多的时间让燃料完全燃烧。另一方面使用的是双循环稍微复杂的。热效率介于奥托循环和柴油循环之间。

双循环结合了奥托循环和柴油循环。。在这张图片中,有一个奥托引擎,它是由火花塞点燃,而不是压缩自己。
四冲程发动机-奥托发动机
四冲程发动机-奥托发动机
来源:wikipedia.org, Zephyris自己的工作,CC BY-SA 3.0

双循环过程

在一个双循环,执行循环的系统经历了一系列的五个过程:两个等熵(可逆绝热)过程与两个等容过程和一个等压过程交替:

  • 双循环- pV图
    双循环- pV图

    等熵压缩(压缩行程)——当活塞从进气阀关闭点(1)移动到上止点时,气体从状态1绝热压缩到状态2。环境对气体做功,增加它的内能(温度)并压缩它。另一方面,熵保持不变。体积及其比率的变化(V1/ V2)称为压缩比。压缩比小于膨胀比。

  • 等体积的压缩(点火阶段)-在这个阶段(状态2和状态3之间),当活塞在上止点静止时,有一个恒定体积(活塞处于静止状态)的热量从外部源传递给空气。w88优德备用网址 微博这一过程类似于奥托循环中的等容过程。它的目的是代表燃料-空气混合物注入燃烧室的点火和随后的快速燃烧。压力上升,比率(P3./ P2)被称为“爆炸比”。
  • 等压扩张(动力冲程)-在这个阶段(状态3和状态4之间),当活塞向V方向运动时,外部热源(燃料燃烧)对空气进行恒压(理想模型)传热w88优德备用网址 微博4。在定压过程中,能量以热Q的形式进入系统添加,有一部分功是由运动的活塞做的。
  • 等熵膨胀(动力冲程)-当活塞从V运动时,气体从状态4绝热膨胀到状态53.到底部死点。气体对周围环境(活塞)做功,失去的内能等于离开系统所做的功。熵还是不变。
  • 等容减压(排气行程)-在这一阶段循环通过一个定容过程完成,即当活塞处于底部死心时,热量从空气中排出。工作气体压力瞬间从第5点降至第1点。排气阀在5点打开。排气冲程是直接在这个减压后。当活塞从下死点(点1)移动到上死点(点0)时,排气阀打开,气体混合物被排放到大气中,这个过程重新开始。

在双循环过程中,活塞在状态1和状态2 (sentropic压缩)。在阶段2和阶段3之间,活塞上的气体做功(sobaric供热)及在第2至3阶段之间(sentropic扩张)。气体做的功和对气体做的功之间的差,就是循环产生的净功,它对应于循环曲线所围成的面积。循环所做的功乘以循环的速率(每秒循环数)等于柴油发动机所产生的功率。

等熵过程

一个等熵过程是一个热力学过程,其中流体或气体的体积保持不变。这意味着等熵过程是a的特殊情况绝热过程没有热量或物质的传递。这是一个可逆绝热过程。没有传热的假设是非常重要的,因为我们只能在w88优德备用网址 微博非常快速的过程

等熵过程和第一定律

对于一个封闭系统,我们可以写出热力学第一定律中的焓w88优德app:

dH = dQ + Vdp

dH = TdS + Vdp

等熵过程(dQ = 0):

dH = Vdp→W = H2- - - - - - H1→H2- - - - - - H1=Cp(T2- T1)(理想气体)

理想气体的等熵过程

等熵过程(绝热过程的一种特殊情况)可以用理想气体定律为:

光伏κ=常数

p1V1κ= p2V2κ

在这κ= cp/ cv两者的比率是特定的加热(或热容)加汽油。一个用于恒压(cp),一个用于体积恒定(cv)。注意,这个比率κ= cp/ cv是决定气体和其他绝热过程中声速的一个因素。

等体积的过程

一个等体积的过程是一个热力学过程,其中体积封闭系统的保持不变(V =常量)。它描述了容器内气体的行为,不会变形。由于体积保持不变,系统内外的热传递不会改变w88优德备用网址 微博∆p V工作,但只会改变内部能量(温度)系统。

等容过程和第一定律

The的古典形式热力学第一定律w88优德app为下式:

dU = dQ - dW

在这个方程中dW等于dW =刚才被称为the边界的工作。然后:

dU = dQ - pdV

等体积的过程理想气体,所有加入系统的热量都将被用来增加热力学能。

等容过程(pdV = 0):

dU = dQ(理想气体)

dU = 0 = Q - W→W = Q(理想气体)

理想气体的等容过程

等体积的过程可以用理想气体定律为:

等容过程-方程1

等容过程-方程2

在一个p - v图,过程沿一条水平线进行,其方程为V =常数。

参见:Guy-Lussac定律

等压过程

一个等压过程是一个热力学过程,其中压力系统的保持不变(p =常量)。系统内外w88优德备用网址 微博的热量做功,同时也改变了系统的热力学能。

因为有变化内部能量(dU)和系统容积变化量(∆V),工程师经常使用,其定义为:

H = U + pV

等压过程和第一定律

The的古典形式热力学第一定律w88优德app为下式:

dU = dQ - dW

在这个方程中dW等于dW =刚才被称为the边界的工作。在等压过程中,理想气体,部分加热将会习惯的系统做的工作一部分的热量添加会增加内部能量(增加温度)。因此使用方便而不是热力学能。

等压过程(Vdp = 0):

dH = dQ→Q = H2- - - - - - H1

在恒定熵,即在等熵过程中,焓的变化等于工作流程图由系统完成或由系统完成。

理想气体的等压过程

等压过程可以用理想气体定律为:

等压过程-方程- 2

等压过程-方程- 3

在一个p - v图,这一过程沿着一条具有方程p =常数的水平线(称为等压线)进行。

参见:查理定律

等熵过程-特性
等熵过程-主要特征
等容过程-主要特征
等容过程-主要特征
等压过程-主要特征
等压过程-主要特征

双循环的热效率

总的来说,热效率,ηth,任何热机的工作是这样,W,输入温度很高,QH

热效率公式- 1

热效率,ηth,表示的分数,H,它被转换了工作。因为能量是守恒的热力学第一定律w88优德app能量不能完全转化为功,输入的热QH等于所做的功W,加上所散发的热量废热问C到环境中。因此,可以将热效率公式改写为:

热效率公式- 2

因此,加入和排出的热量由:

加1= mcv(T3.- T2)

加上2= mcp(T4- T3.)

= mcv(T5- T1)

因此,双循环的热效率为:

双循环-热效率

运输引擎的效率
  • 在二十世纪中叶,一个典型的蒸汽机车热效率大约是6%。这意味着每燃烧100兆焦耳的煤,就会产生6兆焦耳的机械动力。
  • 一个典型的汽油汽车发动机运行在25%到30%热效率。大约有70-75%被作为废热丢弃,而没有转化成有用的功,即传递到车轮上的功。
  • 一个典型的柴油汽车发动机运行在30%到35%。一般来说,使用柴油循环的发动机通常效率更高。
  • 2014年,新法规出台f1赛车。这些赛车规则促使车队开发高效的动力装置。梅赛德斯表示,他们的动力单元正在实现目标超过45%接近50%的热效率,即燃料中45 - 50%的势能传递给车轮。
  • 在任何实际的内燃机中,柴油机的热效率最高。低速柴油机(如在船舶上使用)可以有超过50%。世界上最大的柴油发动机峰值达到51.7%。
引用:
核与反应堆物理:
  1. 李志明,《核反应堆理论概论》,北京:清华大学出版社,2003年。
  2. 拉马什、巴拉塔,《核工程概论》,北京:科学出版社,2001,ISBN: 0-201-82498-1。
  3. 史泰西,《核反应堆物理学》,台北:科学出版社,2001,ISBN: 0- 471-39127-1。
  4. Glasstone Sesonske。核反应堆工程:反应堆系统工程,施普林格;第四版,1994,ISBN: 978-0412985317
  5. W.S.C.威廉姆斯。原子核和粒子物理学。克拉伦登出版社;第1版,1991年,ISBN: 978-0198520467
  6. 肯尼斯·s·克兰。核物理导论,第三版,1987年,国际标准书号:978-0471805533
  7. G.R.Keepin。核动力学物理学。addison - wesley酒吧。有限公司;第1版,1965年
  8. 罗伯特·里德·伯恩,《核反应堆操作导论》,1988年。
  9. 美国能源部,核物理和反应堆理论。DOE基础手册,第1卷和第2卷。1993年1月。

先进反应堆物理:

  1. 吴晓华,《核反应堆静力学概论》,核科学出版社,1989年版,ISBN: 0-894-48033-2。
  2. 《核反应堆动力学导论》,美国核学会,1985,ISBN: 0-894-48029-4。
  3. 邓丽萍,《核反应堆动力学》,美国核学会,1993,国际标准书号:0-894-48453-2。
  4. 李永明,“中子输运的计算方法”,中国核学会,1993,ISBN: 0-894-48452-4。

其他参考资料:

柴油发动机汽车回收

参见:

热力学循环

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