第8章ガスサイクル...2016/12/22 · Gas Cycle （heat engine and cycle ）（heat engine）：（external combustion engine ）：外部の熱源で作動流体を加熱する熱機関

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第８章ガスサイクル

Gas Cycle

（heat engine and cycle）

（heat engine）：

（external combustion engine）：外部の熱源で作動流体を加熱する熱機関

（internal combustion engine）：

熱力学圓山重直

g燃焼ガスそのものが作動流体となる熱機関


熱機関

の分類

外燃機関内燃機関

流動式

容積式


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熱機関の

p-V線図と

T-S 線図

作動流体の状態は


作動流体状態で時計回りのサイクルの

閉曲線の面積に等しい仕事を外部にする．上でも時計回りのサイクルの，

面積に等しい熱を外部から受け取る


(theoretical thermal efficiency)

高温熱源からQＨの熱を受け取ってＬ1の仕事を発生し，外部からＬ2の仕事を受けてQＬの熱を低温熱源へ廃棄する熱機関を考える．


H LL Q Q の関係を用いると

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(net thermal efficiency)

本章では実際の熱機関で生じるこのような

逆損失触ず


不可逆損失には触れず，主に理論熱効率の熱力学的扱いについて述べる


ピストンエンジンのサイクル

（piston-engine cycle）

ピストンエンジン：

：燃料の燃焼をシリンダ内で行わせ，生じた高温高圧ガスによりピストンを動かして回転仕事を取り出す熱機関


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（Otto cycle）


火花点火エンジン（spark-ignition engine）


オットーサイクル（Otto cycle）


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火花点火エンジン（spark-ignition engine）

中島誉発動機Pratt and WhitneyR-2800 Double Wasp



中島誉発動機

１８気筒３５．８リットル1850-2200ＨＰ at ２８００ｒｐｍ９００ｋｇ

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d hi


Pratt and WhitneyR-2800 Double Wasp

2400HP 2800rpm1084kg 18気筒46リットルPower Weight ratio 1:1


オットーサイクル


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理論熱効率

(8.4)


(8. )

圧縮比（compression ratio) ：


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オットーサイクルの理論熱効率は圧縮比

実際のエンジンで圧縮比


実際のエンジンで圧縮比を高くすると，


（Diesel cycle）

ディーゼルエンジン（Diesel engine）（Diesel engine）圧縮着火エンジン（compression-ignition engine）


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ディーゼルサイクル（Diesel cycle）


欧州向けホンダ『シビック』などに搭載されている『4EE2』ディーゼルエンジン




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3 2v v

1 1

1 3 32 4 2

1 2 3 4 1

, ,TT T

T T T

v v

v v

締切比（cut off ratio）


3 2v v



理論熱効率

4 1Lq T T-

( )4 1

3 2

1 1Lth

H

q T T

q T Th

k= - = -

-

3 2v v

1 1

1 3 32 4 2

1 2 3 4 1

, ,TT T

T T T

v v

v v

締切比（cut off ratio）


3 2v v

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（Stirling cycle）

外燃式ピストンエンジンに適用されるガスサイクルであり，二つの等温過程が含まれることが特徴であり，３→４の放熱量q34を外部へ捨てないで再生（regeneration）して１→２の加熱q12に使用する

理論熱効率



（gas-turbine engine cycle）


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ガスタービンエンジンのサイクル


回転する圧縮機よ空気を圧縮回転する圧縮機によって空気を圧縮し，燃焼室で燃料を噴射して燃焼させ、生じた高温の燃焼ガスでタービンを駆動して仕事を得るもの





熱力学圓山重直B777用 PW4084ターボファンジェットエンジン制止推力181kN

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ドイツのジェットエンジン

JUMO004, 1943 for Me 262コンプレッサー８段圧力比３：１カウ燃焼器タビ段

BMW003, for Heinkel 162

６カニュウラー燃焼器、タービン１段（００４Ｃは空冷ブレード）推力1980lb(8.8kN)、8700rpm重量 744kg


BMW003, for Heinkel 162Annura Chamber 自動燃料システム付Thrust 1760lb (7.8kN) 9500rpmWeight 567kg


ドイツのジェットエンジン


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日本初のジェットエンジンネ２０



日本初のジェットエンジンネ２０


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（Brayton cycle）



ブレイトンサイクル（Brayton cycle）


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ブレイトンサイクル（Brayton cycle）

理論熱効率

(8.10)

2 1p p は圧力比（pressure ratio）であり，ηthはのみに依存し，とともに増加する



第8章おわり


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第8章ガスサイクル...2016/12/22 · Gas Cycle （heat engine and cycle ）（heat engine）：（external combustion engine ）：外部の熱源で作動流体を加熱する熱機関