工质变比热条件下内燃机循环普适特性.pdfVIP

中国工程热物理学会 工程热力学与能源利用 第十一届年会 编号：051042 工质变比热条件下内燃机循环普适特性 戈延林1 陈林根1’“孙车瑞1 联系人：陈林根联系电话 摘要：用有限时间热力学的方法分析空气标准不可逆内燃机循环，导出了考虑工质变比热情况下，存 在摩擦及传热损失时，由两个加热过程、两个放热过程和两个绝热过程组成的酱适韵空气辣撞不可逆 内燃机循环的功率与压缩比、效率与压缩比以及功率和效率的最佳特性关系，同时由数值计算分析了 工质变比热和循环过程对循环性能的影响特点，比较了工质恒、变比热时循环性能差异。所得结果包 关键词：有限时间热力学，工质变比热，内燃机循环，性能优化 1．前言 自有限时间热力学“43用于实际热机的性能分析和优化研究以来，取得了一系列成 果。在近二十年，对内燃机循环的有限时间热力学分析也取得了一系列研究成果，这些 研究成果主要集中在两大方面：一是在给定约束条件下找出所取目标极值时的循环路径 ”。”；另外一个则是在给定约束条件和路径的情况下，找出不同损失时循环的目标极值 盯一iS] 们在考虑工质变比热特性时仅仅考虑了工质比热随工质成分变化的情况而没有考虑工 质比热随温度的变化情况，而且他们只是将工质比热的经验公式代入最后的循环功率和 效率表达式却没有考虑工质变比热对循环过程方程的影响。Ghatak等”1则从工质变比 热对循环过程的影响入手，分析了工质变比熟和外不可逆性对Dual循环性能特性的影 响，戈延林等分别研究了工质变比热对内可逆。“和不可逆恤30tto循环性能的影响。本 文将在文献[31]的基础上，综合考虑工质变比热特性，建立存在摩擦和传热不可逆损失 时内燃机循环普适模型，分析工质变比热和循环过程的影响特点，比较工质恒、变比热 时循环的性能差异。 2．循环模型和性能分析 考虑图1所示空气标准内燃机循环模型，该模型由两个工质摩尔比热分别为C。。、 C。：的等比热加热过程、两个工质摩尔比热分别为C。。、c。：的等比热放热过程以及两 个绝热过程组成。该循环模型具有相当的普适性，当c。l、巳2、C。。1、C。。2取不同 基金项目：教育部新世纪优秀人才支持计划项日，全国优秀博士论文作者专项资金资助项目(200136) 253 值时，模型可以转化为各种特例情况下内燃机的循环模型。 忽略瞬时绝热过程l号2和4-05的时间，并设等容加热过程2寸3、 等容冷却过程56、6．--9．1的温度按等速率变化，即有 dT／dt=I／K，(对2_3)dT／dt=1／K2(对．3+4) (对6--+1) dT／dt=I／K3(对5_6)dT／dt=I／K4 式中，为温度，t为时间，五。、罡，、 K，、嚣．为常数。对式(1)积分可 有 ‰．=K。(五一疋) tm2=K：(五一正) o：=墨(瓦一毛) ‰。=丘。佤一五) (2) 因此，1循环周期为 f=fml+fm2+f删1+f洲r2 =K。(正一TD+罡：(L一正)(3) +五，(t一矗)+量。(瓦一五) 实际循环中工质的比热是变化 的，而且这种变化将会对循环的性能 囝I循环模型 产生一定的影响。按文献[20一22] 的处理方法假设工质的比热仅与温度有关，并且在循环工作范围300K-2200K之间，工 质的比热与温度呈线性关系，可用下式表示： cM=atnl4-tr， Cm2=ain2+tlr C叫I=60l+七l丁， C叫2=口眦fl+七lr (4) 式中a。，、a。：、6。。、6。：和^。为常数，气。和c。：分别为两个加热过程的工质摩尔比 热，C。。和C。：分别为两个放热过程的工质摩尔比热a 循环的吸热量和放热量分别为 t 矗 q ～