当前课程知识点：工程热力学（上） > 第5章 气体动力循环 > 5-2 活塞式内燃机几种循环的比较 > Video 5-2 活塞式内燃机几种循环的比较
下面我们来看一下
我们刚才介绍的内燃机那三种循环
我们来对它进行一个比较
这个比较的条件
首先 大家要起点一样
也就是说初态要一样
然后 我们来对比哪几个因素
首先 是压缩比
因为 压缩比
它一般反映气缸的结构尺寸
还有工艺 材料
还有一个量 是吸热量
它反映 循环的热负荷
还有最高压力
它反映材料的耐压 壁厚 成本
它跟这些是相关的
还有一个是什么 最高温度
它反映材料的耐热程度
我们具体来比
首先 压缩比 以及吸热量也就是q1相同
我们比较刚才的那三个循环
哪三个循环
混合加热 定容加热和定压加热
比较热效率的相对大小
在压缩比及q1相等的情况下
我们把它们画在T-s图上最直观了
首先我们把定容加热的循环画出来
这个v下标表示定容加热
这是定容加热循环
定容加热循环画在这以后
另外两个循环就不能随便画了
要满足压缩比一样
要满足q1一样
既然压缩比相同
2点的位置也应该是一样的
这才能使得压缩比相同
然后q1还得是一样
我们来看满足这样条件的
定压加热循环应该是怎样的
我们知道定压线比定容线
斜率要小一些 要缓一些
而且q1还得一样
所以这个定压循环一定是绿色表示的这个循环
也就是说2~3p与横坐标围成的面积
与2~3v与横坐标围成的面积要相等
这样才能保证q1是一样的
这是加热循环
混合加热循环在什么地方
混合加热是定容加热加上定压加热
所以 首先要沿着定容线走一部分
然后 再定压线
因为它的斜率降低了
所以它要比定容加热
再往右走一点位置
就是3m的这个地方 混合加热
我们把三个循环的相对位置
画出来了
这时候 再分析它的热效率
相对大小 热效率的相对大小
首先 由热效率的公式
热效率等于1减去q1分之q2
这里告诉你了 q1是一样的
就看q2好了
q2的相对大小
我们知道q2等于
过程线与下面围成的这个面积
从q2 可以很直观地看出来
定容加热它放出的热量是最小的
而定压加热放出的热量是最大的
热效率的相对大小就出来了
这是 从热效率的定义式
比较吸热量及放热量的角度
得出这样一个结果
也可以用平均温度法
也就是平均吸热温度
平均放热温度来进行分析
对于这三个平均吸热温度 平均放热温度
从3点及4点的位置的不同
可以很直观地看出来它们的相对位置
最后这个结论跟我们从热效率的角度
结论是完全一样的
也就是说比较热效率的相对大小
可以用热效率的定义式
比较吸热量 放热量
也可以用平均温度法
平均吸热温度 平均放热温度
也可以这样来分析
我们再来看
最高压力及最高温度相同的情况下
最高压力及最高温度相同
意味着什么
意味着3点应该是一样的
我们把定容加热循环画在T-s图上
满足最高压力及最高温度相同的
定压加热 及 混合加热
应该是怎样的
首先 来看定压加热
定压线比定容线要缓一些
所以2p比2v要高一些
但是3点应该是一样的
这是定压加热循环
而混合加热循环
它先是一个等容 然后一个等压
所以应该是这样的线
然后我们再来分析
热效率的相对大小
首先也是基于热效率的定义式
热效率等于1减去q1分之q2
我们来看这三个循环
它们的q2有什么特点
它们是相等的 放热这条线是一样的
所以它们的q2是完全相同的
然后再看q1
q1就很直观了
定压加热循环的吸热量是最大的
等容加热循环的吸热量是最小的
混合加热介于两者之间
所以热效率就一目了然
然后我们再用平均吸热温度 平均放热温度来进行分析
放热温度是一样的
平均放热温度大家是相同的
而平均吸热温度
定压加热应该是最高的
而定容加热是最低的
所以热效率一定是
定压的是最高的
跟刚才那个结论是完全一样的
我们再来看一种情况
最高压力以及q1是相同的情况下
我们还是把定容加热循环先画在T-s图上
最高压力以及q1相同的另外两个循环应该在什么位置
首先 我们来看定压加热循环
那么等压线比等容线要缓一些
然后还要满足它们压力是相同的
3p这一点一定要在过3v那一点的等压线上
但是q1还得相等
所以线段要短一些
然后混合加热循环
它也要保证热量相同
3m一定是在3v和3p之间
就是我们这个图上表示的这样
这三个循环的相对位置
然后再来分析热效率
热效率我们看q1 看q2
告诉你q1是相同的
那直接看q2了
q2的相对大小在图上
也是非常直观的
定容加热循环放出的热量是最多的
而定压是最小的
混合加热循环介于两者之间
所以热效率相对大小就出来了
当然用平均温度法也可以分析
如果感兴趣的同学
也可以自己分析一下
在最高温度以及q1相同的情况下
这三个热效率的相对大小
我们在这就不去讲解了
我们把这一小节的主要内容
来总结一下
这一小节我们分析了内燃机三个循环
这三个循环是混合加热循环
还有一个定容加热
还有一个定压加热
这种分析方法 大家要掌握
对比热效率的相对大小有两种方法
一个是从热效率的定义式
热效率等于1减去q1分之q2
也就是对比q1 q2的相对大小
还有一种就是利用平均吸热温度及平均放热温度
来对比这两个温度
这种方法我们在后面会经常用
所以这两种分析方法 大家要掌握
这是我们这一部分的清华实体课同学的作业
其他同学可以自愿选择的来做
-0-0 导引
-0-1 热能及其利用
-0-1 作业
-0-2 热能转换装置工作过程简介
-0-2 作业
-0-3 工程热力学的研究内容及方法
-0-3 作业
-0-4 工程热力学与中国能源战略及环保
-0-4 作业
-绪论 章节小测验
-1-1 热力系统
-1-1 作业
-1-2 状态和状态参数
-1-2 作业
-1-3 基本状态参数
-1-3 作业
-1-4 平衡状态
-1-4 作业
-1-5 状态方程、坐标图
-1-5 作业
-1-6 准静态过程与可逆过程
-1-6 作业
-1-7 功量
-1-7 作业
-1-8 热量与熵
-1-8 作业
-1-9 热力循环
-1-9 作业
-第1章小结及讨论习题课
-第1章 章节小测验
-2-1 热力学第一定律的本质
-2-1 作业
-2-2 热力学第一定律的推论——内能
-2-2 作业
-2-3 闭口系统能量方程
-2-3 作业
-2-4 开口系统能量方程与焓
-2-4 作业
-2-5 稳定流动能量方程与技术功
-2-5 作业
-2-6 稳定流动能量方程的应用
-2-6 作业
-第2章小结
-第2章讨论习题课
-第2章 章节小测验
-3-0 导引
-3-1 理想气体状态方程
-3-1 作业
-3-2 比热容
-3-2 作业
-3-3 理想气体的内能、焓、熵和比热容
-3-3 作业
-3-4 理想气体比热容、内能、焓和熵的计算
-3-4 作业
-3-5 研究热力过程的目的和方法
-3-5 作业
-3-6 理想气体的等熵过程
-3-6 作业
-3-7 理想气体热力过程综合分析
--Video 3-7（2）基本过程在p-v图和T-s图上的表示
-3-7 作业
-3-8 气体的压缩
-3-8 作业
-3-9 活塞式压气机压缩过程分析
-3-9 作业
-第3章小结及讨论习题课
-第3章 章节小测验
-4-0 导引
-4-1 热二律的表述与实质
-4-1 作业
-4-2 卡诺定理与卡诺循环
-4-2 作业
-4-3 克劳修斯不等式及熵的引出
-4-3 作业
-4-4 不可逆过程熵的变化
-4-4 作业
-4-5 孤立系统熵增原理
-4-5 作业
-4-6 熵方程及对熵的小结
-4-6 作业
-4-7 熵与不可逆及熵的物理意义
-4-7 作业
-第4章讨论习题课
-4-8 㶲及其计算
-4-8 作业
-第4章 章节小测验
-5-0 导引
-5-0 作业
-5-1 活塞式内燃机动力循环
-5-1 作业
-5-2 活塞式内燃机几种循环的比较
-5-2 作业
-5-3 斯特林循环
-5-3 作业
-5-4 勃雷登循环
-5-4 作业
-5-5 提高勃雷登循环热效率的其它途径
-5-5 作业
-5-6 动力循环的一般规律
-第5章 章节小测验
-期末考试
