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塞斯納龐巴迪

熱效率


  噴氣發動機是熱機的一種。熱機是連續不斷地將熱能轉換為機械能的動力裝置。熱機的熱效率為輸出的機械能與輸入的熱能的比值。根據熱力學第二定律,這個比值應小于1。

  獲得機械能的過程是通過氣體膨脹做功,但是,膨脹是有限度的,必須在膨脹后使其恢復到初始狀態,才能進行下一次做功,以獲得連續的機械能輸出。右圖為一理想熱機循環,稱為卡諾循環。縱坐標為氣體溫度,橫坐標為氣體的熵。A-B為定溫加熱膨脹過程,加入的熱量q1 全部對外做功;C-D為定溫放熱收縮過程,外界做功全部轉化為熱量q2 放出,B-C和D-A過程相互抵消。

  因此,一個循環的做功輸出:

  W= q1 -q2

  即為陰影部分的面積。那么,卡諾循環熱機的熱效率:

  n=W/ q1=1-T2/T1

  可見,要提高卡諾熱機的熱效率,應該提高高溫熱源的溫度T1,或降低低溫熱源的溫度T2

  對于航空噴氣發動機來講,雖然其循環并非嚴格卡諾循環,但這一原則同樣有效。因為發動機的燃氣直接排到空氣中,低溫熱源溫度很難降低,只有提高高溫熱源的溫度,即提高燃氣從燃燒室進入到渦輪前的溫度,這樣才能提高發動機的熱效率。

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