缸內(nèi)噴水做功分析

1、內(nèi)燃機(jī)排氣噴水增加壓力做功可行性分析全球目前約有九億輛汽車(chē)其中絕大部分是普通的燃油內(nèi)燃機(jī)汽車(chē)。內(nèi)燃機(jī)作為汽車(chē)最關(guān)鍵的部件，其性能直接影響汽車(chē)油耗的高低。到目前為止，汽車(chē)行業(yè)在提高內(nèi)燃機(jī)效率方面已經(jīng)取得了巨大的進(jìn)步，對(duì)內(nèi)燃機(jī)效率的改進(jìn)主要集中在優(yōu)化油氣混合和缸內(nèi)燃燒等方面，雖然內(nèi)燃機(jī)效率通過(guò)上述方法已有很大提升，但僅通過(guò)這些途徑還是不能充分滿足未來(lái)燃油經(jīng)濟(jì)性的目標(biāo)。對(duì)于車(chē)用柴油機(jī)，僅有40%多的燃油能量轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，剩余能量最終通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)

2、排氣、冷卻水等釋放到大氣環(huán)境中。若能將發(fā)動(dòng)機(jī)剩余能量有效回收利用，則對(duì)提升發(fā)動(dòng)機(jī)效率、降低發(fā)動(dòng)機(jī)油耗量具有重大意義。1發(fā)動(dòng)機(jī)熱平衡分析表11為柴油機(jī)各部分能量分布比例，由表可知燃油能量?jī)H有38.5%轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，而近60%的燃油能量沒(méi)有被利用。柴油機(jī)余熱主要通排氣、冷卻水、中冷器等釋放到大氣環(huán)境中。其中，發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣帶走了32.7%的能量，冷卻水帶走18%的能量，而中冷器損失了8.4%的能量。表11某柴油機(jī)熱平衡分析輸出功尾氣冷卻水中冷器

3、未燃燒油kW215018211003471132%38.532.7188.42.4汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力輸出占燃油燃燒總熱量的25%42%其余以廢熱形式從冷卻水和尾氣等中排出。車(chē)外的能量占燃燒總能量的58%75%這不僅是一種能量浪費(fèi)同時(shí)也會(huì)造成一定程度的大氣熱污染。發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣的余熱具有溫度高、壓強(qiáng)大、流速快的特點(diǎn)因此尾氣所含能量在浪費(fèi)的熱量中占主要部分。根據(jù)工程熱力學(xué)熱力性質(zhì)和過(guò)程若發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣初比焓值為607.02kJkg1h背壓狀況比焓值為3

4、00.19kJkg時(shí)則尾氣中含有的能量為：2h12hh=306.83kJkg?可見(jiàn)尾氣中含有相當(dāng)數(shù)量的能量若從尾氣中回收這部分能量并加以利用則是提高能量利用率的重要途徑之一。這樣既節(jié)省能源又會(huì)使車(chē)輛運(yùn)行費(fèi)用降低。普通的四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)把34的能量以熱能的形式散發(fā)掉了。六沖程發(fā)動(dòng)機(jī)則利用了部分散發(fā)的熱能去制造蒸汽以回收部分本來(lái)會(huì)損失的能量。在普通四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的“進(jìn)氣壓縮燃燒做功排氣”四個(gè)沖程之后，第五個(gè)沖程開(kāi)始的時(shí)候，把水噴進(jìn)熾熱的氣缸里面，

5、水馬上就變成了溫度高達(dá)816度的蒸汽，體積急劇膨脹1600倍，同時(shí)氣缸內(nèi)壓強(qiáng)急劇增大，推動(dòng)活塞再次做功——如此一來(lái)，每6個(gè)沖程中就出現(xiàn)2個(gè)做功沖程，而消耗的燃油卻沒(méi)有變化。到了第6個(gè)沖程，發(fā)動(dòng)機(jī)把水蒸氣排放到一個(gè)冷卻器，水蒸氣在那里重新變成水。根據(jù)計(jì)算，六沖程發(fā)動(dòng)機(jī)能比傳統(tǒng)的四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)效率提高40%。如果是柴油機(jī)的話，還可以再提高5%。系統(tǒng)熱力學(xué)分析將利用熱力學(xué)第一定律和熱力學(xué)第二定律，分別采用能分析法和火用分析法對(duì)六沖程發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)進(jìn)

6、行熱力學(xué)分析，為下節(jié)的計(jì)算提供理論基礎(chǔ)。計(jì)算中對(duì)六沖程發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)做出以下假設(shè)：（1）把燃料定容及定壓燃燒產(chǎn)生高溫，高壓燃?xì)獾倪^(guò)程簡(jiǎn)化為工質(zhì)從高溫?zé)嵩纯赡娑ㄈ菁岸▔何鼰徇^(guò)程，高壓噴水的吸熱過(guò)程為定壓吸熱過(guò)程。廢氣和水蒸氣的排放過(guò)程簡(jiǎn)化為向向低溫?zé)嵩纯赡娑ㄈ莘艧徇^(guò)程。（2）把循環(huán)工質(zhì)簡(jiǎn)化為空氣，且作理想氣體處理，比熱容取定值。（3）在膨脹和壓縮過(guò)程中忽略氣體與氣缸之間的熱交換，簡(jiǎn)化為可逆絕熱過(guò)程。通過(guò)上述簡(jiǎn)化，將整個(gè)循環(huán)進(jìn)行抽象和概括，其p