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塞斯纳庞巴迪

热效率


  喷气发动机是热机的一种。热机是连续不断地将热能转换为机械能的动力装置。热机的热效率为输出的机械能与输入的热能的比值。根据热力学第二定律,这个比值应小于1。

  获得机械能的过程是通过气体膨胀做功,但是,膨胀是有限度的,必须在膨胀后使其恢复到初始状态,才能进行下一次做功,以获得连续的机械能输出。右图为一理想热机循环,称为卡诺循环。纵坐标为气体温度,横坐标为气体的熵。A-B为定温加热膨胀过程,加入的热量q1 全部对外做功;C-D为定温放热收缩过程,外界做功全部转化为热量q2 放出,B-C和D-A过程相互抵消。

  因此,一个循环的做功输出:

  W= q1 -q2

  即为阴影部分的面积。那么,卡诺循环热机的热效率:

  n=W/ q1=1-T2/T1

  可见,要提高卡诺热机的热效率,应该提高高温热源的温度T1,或降低低温热源的温度T2

  对于航空喷气发动机来讲,虽然其循环并非严格卡诺循环,但这一原则同样有效。因为发动机的燃气直接排到空气中,低温热源温度很难降低,只有提高高温热源的温度,即提高燃气从燃烧室进入到涡轮前的温度,这样才能提高发动机的热效率。

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