API度

[拼音]：gongcheng relixue

[英文]：engineering thermodynamics

熱力學的一個分支，主要從工程技術的角度研究熱能和機械能相互轉化的規律。飛行器上所用的各種型別動力裝置都是將熱能轉變為機械能的熱機。工程熱力學是研究熱機的重要理論基礎，使熱機更有效地將熱能轉變為機械能。

熱機中熱能和機械能的相互轉化必須通過某種工質（工作介質）的作用才能實現。描寫工質巨集觀狀態的引數稱為狀態引數，例如壓力(P)、溫度(T)、比容(V)等。任何氣體給定兩個狀態引數以後，其他狀態引數即可確定。工質狀態連續變化的過程稱為熱力過程。如果熱力過程逆向進行後能使工質回覆到初始狀態，而不留下變化的痕跡，這樣的熱力過程稱為可逆過程。實際過程逆向進行後都會留下變化的痕跡，都是不可逆的過程。工質的狀態經一系列變化後又回覆到初始狀態的過程，稱為迴圈過程，簡稱迴圈。

發動機理想迴圈

飛行器使用的發動機主要有活塞式航空發動機，燃氣渦輪發動機和化學推進劑火箭發動機等型別。在研究發動機迴圈時，通常忽略一些實際存在的次要因素，假定迴圈是可逆的，且工質是理想的，其成分不變，這種迴圈稱為理想迴圈。通過對各種發動機理想迴圈的分析，可以對比各種發動機的熱力效能並尋求提高發動機熱效率的途徑。熱效率表示熱能在熱機中轉變為機械能的程度。

活塞式航空發動機理想迴圈

汽油和空氣所組成的混合氣首先進入汽缸（圖1a），被活塞壓縮後點火燃燒，形成高溫高壓燃氣，這一燃燒過程的時間很短，可理想化為等容加熱。高溫高壓燃氣膨脹，推動活塞對外做功，最後將廢氣排入大氣。上述實際工作過程經理想化後得到活塞式航空發動機的等容加熱理想迴圈(圖1b)。圖中1－2為絕熱壓縮過程，2－3為等容加熱過程，3－4為絕熱膨脹過程，4－1為等容放熱過程，這一理想迴圈的熱效率為：

式中ε為壓縮比(v1/v2)；k為定壓比熱與定容比熱的比值(Cp/Cv)。

燃氣渦輪發動機理想迴圈

空氣從進氣道進入壓氣機，被壓縮後進入燃燒室，與燃料混合在接近等壓情況下燃燒而形成高溫燃氣，然後通過渦輪膨脹做功，最後通過噴管繼續膨脹至外界大氣壓。理想化後的燃氣渦輪發動機的等壓加熱理想迴圈可用P－V圖（圖2 ）來表示，圖中0－1為進氣道中絕熱壓縮過程，1-2為壓氣機中絕熱壓縮過程，2－3為燃燒室中等壓加熱過程，3－4為渦輪中絕熱膨脹過程，4－5為噴管中絕熱膨脹過程，5－0為大氣中等壓排熱過程。這一理想迴圈的熱效率為：

π為增壓比(P2/P0) 或膨脹比(P3/P5)。

化學推進劑火箭發動機理想迴圈

推進劑在燃燒室中燃燒形成高溫高壓燃氣（圖3a），然後通過噴管膨脹，以高速噴出而產生反作用推力。化學推進劑火箭發動機的理想迴圈見圖3b。由於推進劑的比容V與空氣比容相比小得可以忽略，故0-2在P-V圖上與縱座標重合。2－3為燃燒室中等壓燃燒過程，3－5為噴管中絕熱膨脹過程，5－0為對外界等壓排熱過程。這一理想迴圈的熱效率為：

式中π為噴管中的膨脹比(P3/P5)。