等效熱力系統

等效熱力系統是在滿足質量等效、體積等效、放熱等效、內能等效、傳熱等效等原則基礎上，建立的一個與原系統巨觀效果相同的等效熱力系統 。

基本介紹

• 中文名：等效熱力系統
• 外文名：Equivalent thermodynamic system

基本假設

(1)工質為多種理想氣體的混合物，遵守理想氣體狀態方程；

(2)系統在每一瞬時都處於熱力學平衡狀態；

(3)系統內的工質質量、內能及容積分別為原系統主、副燃燒室內工質質量、內能及容積之和，即：

M_e=M₁+M₂

U_e=U₁+U₂

V_e=V₁+V₂

從等效熱力系統的能量平衡出發，則：dQ_be/dφ=dU_e/dφ+dW_e/dφ+dQW_e/dφ

可見，欲使等效熱力系統的燃燒放熱率dQ_be/dφ與分開式燃燒系統的總放熱率，即與主、副燃燒室燃燒放熱率之和(dQ_b1/dφ+dQ_b2/dφ)相等，必須要有等效系統的內能、做功及傳熱與分開式燃燒系統的內能、做功及傳熱等效。

等效原則

(1)內能等效

等效熱力系統工質內能為主、副燃燒室工質內能之和，即：U_e=U₁+U_2；因工質內能可表示為工質m與工質比內能u的乘積，即U=mu，因此式可寫成：m_eu_e=m₁u₁+m₂u₂

假定工質為理想混合氣，其組成成分用瞬時過量空氣係數λ表示，則比內能u為溫度T和過量空氣係數λ的函式，即：u=u(λ，T)

式中：λ=m_L/(L₀m_B)

m_L—燃燒室內空氣品質；

L₀—理論空氣量；

m_B—燃燒室內瞬時燃料量。

(2)做功等效

由於工質做功發生在主燃燒室內，所以等效熱力系統的做功量為：dW_e/dφ=p₁(dV_e/dφ)=p₁(dV₁/dφ)

(3)傳熱等效

等效熱力系統的瞬時傳熱量等於主、副燃燒室瞬時傳熱量之和，即：dQ_We/dφ=dQ_W1/dφ+dQ_W2/dφ

(4)質量等效

等效熱力系統內的工質質量等於原系統主、副室內工質質量之和，即：m_e=m₁+m₂

(5)等效熱力系統的容積等於原系統主、副室容積之和，即：V_e=V₁+V₂

(6)放熱等效

等效熱力系統的燃燒放熱率與主、副室的燃燒放熱率之和相等，即:dQ_be/dφ=dQ_b1/dφ+dQ_b2/dφ

套用

等效熱力系統法可套用於：

（1）分開式燃燒室柴油機燃燒放熱率的計算，為分析和改善柴油機的燃燒過程提供了有價值的依據。該方法對非直噴式柴油機具有普遍意義。

（2）主動引射高空模擬試車台中的水噴霧冷卻器出口溫度的實時監測及調節噴霧流量的反饋。由於在主動引射高空模擬試車台中固體火箭發動機燃氣高速流動，對噴霧冷卻器出口溫度進行實時監測並反饋調節噴霧流量(因為出口溫度小於設定值對後續設備如蒸汽引射系統將不造成破壞作用，所以主要是增大流量)，將會燒毀抽吸設備，代價十分昂貴。因此在熱試車前對運行中的噴霧冷卻器建立相應的等效熱力系統，預知其出口的溫度變化曲線，從而提前調節噴霧流量，避免上述情況發生。