
第一节:热机概述
一、热机介绍
热机是一种能将内能转化为机械能的机器。其主要类型包括蒸汽机、内燃机(包括汽油机和柴油机)、汽轮机以及喷气发动机等。这些机器的工作原理各不相同,但都能将内能转化为机械能,从而实现各种机械运动。
二、内燃机工作原理
内燃机的核心部分是在汽缸内的往复运动。这个过程被划分为四个冲程,即吸气冲程、压缩冲程、做功冲程和排气冲程。在这四个冲程中,只有做功冲程是燃气对做功,其他三个冲程则是依靠飞轮的惯性来完成。压缩冲程将机械能转化为内能,而做功冲程则是由内能转化为机械能。
三、汽油机与柴油机的比较
汽油机和柴油机在构造和工作原理上有一些显著的差异。汽油机的气缸顶部是火花塞,而柴油机的气缸顶部则是喷油嘴。在吸气冲程中,汽油机吸入的是汽油和空气的燃料混合物,而柴油机吸入的则是纯空气。两者的做功冲程点火方式也不同,汽油机是点燃式,而柴油机则是压燃式。虽然柴油机比汽油机效率更高、更经济,但相对来说也更为笨重。
第二节:热值与热机效率
一、热值概念
燃料燃烧的过程是化学能转化为内能的过程。热值是指1kg某种燃料完全燃烧所放出的热量,这是燃料的一种特性,只与燃料的种类有关。热值的单位可以是焦耳每千克(J/kg)或焦耳每立方米(J/m³)。通过公式计算,可以得知燃料完全燃烧所释放的热量。
二、热机的效率
热机的效率是指热机用来做有用功的那部分能量和完全燃烧放出的能量之比,它是热机性能的重要标志。由于热机在工作过程中总会有能量损失,因此热机的效率总是小于1。这些损失主要包括废气内能损失、散热损失以及机器损失。为了提高热机的效率,可以采取一些措施,如使燃料充分燃烧、减小各种热量损失、保持良好的润滑以及利用废气的能量等。
常见热机的效率如蒸汽机为6%-15%、汽油机为20%-30%、柴油机为30%-45%。内燃机的效率比蒸汽机高,柴油机的效率又比汽油机高。
