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试用热力学分析方法 将四冲程汽油机的实际工作循环 近似地 合理地理想化成可逆的热力循环 并列

2022-08-12 05:29:54 问答库 阅读 194 次

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试用热力学分析方法,将四冲程汽油机的实际工作循环,近似地、合理地理想化成可逆的热力循环,并列出相应的假定条件。

参考答案

对于点燃式内燃机,可采用如下假定:
①工质是理想气体,质量是1kg,循环是封闭的。
实际上,在汽油机的工作循环中,工质的性质及数量是变化的,循环也不是封闭的。但是采用上述假定还是合理的。因为无论是汽油蒸汽与空气的混合物或是它们燃烧后的燃气,在热力性质上都可看作是理想气体。同时,假定工质为1kg,其分析结果应用于任意量的工质时,只需乘以质量m即可。另一方面,如果暂且不考虑进排气时管道及阀门的阻力,吸气过程及排气过程正好重合,泵气损失为零。这样,就可把实际工作循环看作是封闭的循环。
②假定工质的压缩过程及膨胀过程都是绝热的。
实际上,为了使汽油机的各部件不致过热,以保证其正常运转,都采用冷却系统来进行冷却,所以实际的压缩过程及膨胀过程都不是绝热的,而且换热情况还是比较复杂的。但是,将压缩过程及膨胀过程近似地看作是绝热的,也是合理的。因为发动机的转速很高,一个压缩过程或膨胀过程所占的时间很短,在这样短的时间内,工质与外界交换的热量是很小的,因而可以认为是绝热的。
③将点火燃烧过程看作是定容加热过程。
实际上,燃烧过程是一个典型的不可逆过程。根据点燃式发动的“速燃”特征,可以认为汽油机的燃烧过程是在定容下完成的。同时,燃烧过程中燃料的化学能转变成了热能,可以认为是工质从外界吸收了这部分热量。这样,一个不可逆的点火燃烧过程,就可用一个可逆的定容加热过程来代替了。
④将排气过程看作是定容放热过程。
实际上,当活塞接近下死点时,排气阀门迅速开启,气缸内工质的压力突然下降,可以认为工质的压力是在定容下突然下降到排气压力的。同时,在活塞从下死点向上死点移动的排气过程中,排走的废气总要带走一部分热能,可以认为是工质向外界放出了这部分热量。因此,整个排气过程可以看作是一个定容放热过程。
汽油机的实际工作循环,经过上述的理想化之后,可看作是由下列四个基本热力过程所组成的理想循环:12定熵压缩过程;23定容加热过程;34定熵膨胀过程;41定容放热过程。

考点:热力学,汽油机