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第1章 绪论1

1.1 能源概述1

1.1.1 太阳能2

1.1.2 海洋能3

1.1.3 风能6

1.1.4 水能7

1.1.5 地热能7

1.1.6 生物质能9

1.1.7 核能10

1.1.8 氢能11

1.1.9 可燃冰（甲烷水合物）14

1.1.10 石油16

1.1.11 天然气18

1.1.12 煤19

1.1.13 节约能源23

1.2 能源使用及其发展的历史24

1.2.1 能源使用的历史24

1.2.2 能源未来的发展28

1.3 热能动力装置在国民经济和国防建设中的作用34

1.4 热力学循环优化分析法36

1.4.1 现有循环分析法的缺点37

1.4.2 物理模型法38

1.4.3 数学模型法40

1.4.4 热力学循环优化分析41

1.4.5 因素分析法43

第2章 活塞式内燃机理想循环（加热后工质的热力学性质不变）45

2.1 卡诺循环45

2.2 活塞式发动机的实际工作过程48

2.3 理想循环的若干假设49

2.4 活塞式发动机理想循环的优化分析50

2.4.1 奥托循环（定容加热定容排热循环）的优化分析50

2.4.2 狄赛尔循环（定压加热定容排热循环）的优化分析59

2.4.3 双燃（又称混合加热定容排热循环）循环的优化分析65

2.4.4 工质的最高压力比71

2.5 三种活塞式发动机理想循环性能参数的比较72

第3章 活塞式内燃机理想循环（加热后工质热力学性质变化）74

3.1 工质的热力学性质74

3.1.1 燃料的热值74

3.1.2 理论空气量与余气系数77

3.1.3 工质的热力学性质79

3.2 活塞式发动机理想循环的优化分析82

3.2.1 奥托循环（定容加热定容排热循环）的优化分析82

3.2.2 狄赛尔循环（定压加热定容排热循环）的优化分析87

3.2.3 双燃循环（混合加热定容排热循环）的优化分析90

3.3 考虑工质散热损失的活塞式发动机循环的优化分析92

3.3.1 工质与缸壁之间的传热及多变指数92

3.3.2 多变过程的分析95

3.3.3 考虑散热损失定容加热定容排热理想循环的优化分析98

3.3.4 考虑散热损失定压加热定容排热理想循环的优化分析102

3.3.5 考虑散热损失混合加热定容排热理想循环的优化分析106

第4章 新型活塞发动机内燃机理想循环111

4.1 三种活塞式发动机理想循环的某些缺点111

4.2 定容加热定压排热新型汽油机理想循环的优化分析112

4.3 定压加热定压排热新型柴油机理想循环的优化分析117

4.4 混合加热定压排热新型活塞式发动机理想循环的优化分析122

第5章 燃气涡轮动力装置理想循环126

5.1 燃气涡轮动力装置理想循环的优化分析127

5.2 考虑压气机效率影响燃气轮机循环的优化分析131

5.3 考虑涡轮效率影响燃气轮机循环的优化分析136

5.4 考虑工质在燃烧室总压恢复系数影响燃气轮机循环的优化分析140

5.5 同时考虑压气机效率和涡轮效率影响燃气轮机循环的优化分析144

第6章 中冷、再加热、回热涡轮动力装置理想循环149

6.1 中间冷却、再加热和回热149

6.2 中间冷却和再加热过程工质增压比与膨胀比的最佳分配150

6.2.1 中间冷却总压缩功为极小值时增压比的最佳分配150

6.2.2 分级加热（或称级间再加热）膨胀功为极大值时工质膨胀比的最佳分配154

6.2.3 回热（或称余热回收）154

6.3 中间冷却燃气涡轮动力装置理想循环的优化分析155

6.4 再加热燃气涡轮动力装置理想循环的优化分析161

6.4.1 单轴和双轴（或称分轴）两级膨胀、级间再加热涡轮动力装置的工作原理及其优缺点161

6.4.2 单轴两级膨胀、级间再加热涡轮动力装置理想循环的优化分析163

6.4.3 双轴、两级膨胀、级间再加热涡轮动力装置理想循环的优化分析168

6.5 回热燃气涡轮动力装置理想循环的优化分析172

第7章 燃气涡轮动力装置复杂理想循环180

7.1 中间冷却-回热燃气涡轮动力装置理想循环的优化分析181

7.1.1 中间冷却-回热燃气涡轮动力装置的工作过程181

7.1.2 中间冷却-回热燃气涡轮动力装置循环的优化分析182

7.2 再加热-回热燃气涡轮动力装置理想循环的优化分析188

7.2.1 再加热-回热燃气涡轮动力装置的工作过程188

7.2.2 再加热-回热燃气涡轮动力装置理想循环的优化分析189

7.3 中间冷却-再加热-回热燃气涡轮动力装置理想循环的优化分析195

7.3.1 中冷-再加热-回热燃气涡轮动力装置的工作过程及其优点195

7.3.2 中冷-再加热-回热燃气涡轮动力装置的优化分析196

第8章 氢能与核能涡轮动力装置理想循环204

8.1 氢燃料燃气涡轮动力装置204

8.1.1 降低工质低温温度节约能源204

8.1.2 预冷-回热氢燃料燃气涡轮动力装置207

8.2 核能氦涡轮动力装置理想循环的优化分析209

8.2.1 工质的选择209

8.2.2 核能氦涡轮动力装置理想循环优化分析211

8.2.3 核能氦涡轮动力装置实际循环的优化分析213

8.2.4 部件性能参数对氦涡轮动力装置实际循环性能参数的影响218

8.3 核能热-电并供氦气涡轮动力装置实际循环的优化分析220

8.4 核能氦涡轮动力装置带回热实际循环的优化分析222

8.4.1 带回热实际循环的循环功223

8.4.2 带回热实际循环的热效率223

8.5 核能氦涡轮动力装置中间冷却-回热实际循环的优化分析226

8.5.1 中间冷却氦涡轮动力装置实际循环的优化分析226

8.5.2 中间冷却-回热氦涡轮动力装置实际循环的优化分析227

第9章 喷气发动机理想循环229

9.1 喷气发动机的性能参数231

9.2 涡轮喷气发动机理想循环的优化分析235

9.2.1 涡轮喷气发动机的工作过程235

9.2.2 涡轮喷气发动机理想循环的优化分析236

9.3 加力涡轮喷气发动机理想循环的优化分析253

9.3.1 加力涡轮喷气发动机的工作过程253

9.3.2 加力涡轮喷气发动机理想循环的优化分析254

9.4 涡轮螺旋桨喷气发动机理想循环的优化分析270

9.4.1 涡桨和涡轴发动机的优点270

9.4.2 涡轮螺旋桨喷气发动机循环功的最佳分配272

9.4.3 总单位推力、最大总单位推力与总效率275

9.5 涡轮风扇喷气发动机理想循环的优化分析280

9.5.1 涡轮风扇喷气发动机的工作过程280

9.5.2 不带加力燃烧室分开排气理想涡轮风扇发动机循环功的最佳分配282

9.5.3 不带加力燃烧室混合排气涡轮风扇发动机循环的分析288

9.6 冲压喷气发动机理想循环的优化分析289

9.6.1 冲压喷气发动机概述289

9.6.2 冲压喷气发动机理想循环的优化分析291

索引298

参考文献306