常規(guī)空氣源熱泵熱水系統(tǒng)理論分析主要性能指標(biāo)：柴沁虎，馬國(guó)遠(yuǎn)?？諝庠礋岜玫蜏剡m應(yīng)性研究的現(xiàn)狀俞麗華，馬國(guó)遠(yuǎn)，徐榮保。低溫空氣源熱泵的現(xiàn)狀與馬國(guó)遠(yuǎn)，彥啟森。渦旋壓縮機(jī)經(jīng)濟(jì)器系統(tǒng)的試驗(yàn)研究譚希，舒水明，丁國(guó)忠，等。帶中間補(bǔ)氣渦旋式壓縮機(jī)的熱泵循環(huán)性能研究。制冷與空調(diào)。

引百為了應(yīng)對(duì)由于內(nèi)燃機(jī)污染排放、石油資源匱乏所帶來(lái)的挑戰(zhàn)，人們研發(fā)了多種具有低能耗、低污染特點(diǎn)的新型發(fā)動(dòng)機(jī)，主要包括電動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)、燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)、空氣動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)、混合動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)等，其中壓縮空氣/燃油混合動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)已成為研究熱點(diǎn)之一。筆者在中提出了一種新型的壓縮空氣/燃油混合動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)概念，這種混合動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)能夠在壓縮空氣動(dòng)力模式和內(nèi)燃機(jī)模式兩種工作模式下運(yùn)行，裝備這種混合動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)的車輛較為適合城市交通。在啟動(dòng)和低速階段，以壓縮空氣作為動(dòng)力源，使發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行于壓縮空氣動(dòng)力模式，能夠發(fā)揮出壓縮空氣動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)低速大扭矩和零污染排放的特點(diǎn)。在較高的轉(zhuǎn)速或負(fù)荷下采用內(nèi)燃機(jī)模式，能夠避開內(nèi)燃機(jī)低速時(shí)能耗高、有害排放多的缺點(diǎn)，使發(fā)動(dòng)機(jī)在低能耗、低污染的工況附近運(yùn)行。

1.儲(chǔ)氣罐2.減壓閥3.熱交換器4.流量閥5.電磁開關(guān)閥6.壓縮空氣噴嘴7.進(jìn)氣門8.噴油嘴9.電控噴油裝置10.排氣門11.氣缸12.活塞13.曲柄連桿機(jī)構(gòu)單缸混合動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖本文在壓縮空氣/燃油混合動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)工作過(guò)程的熱力學(xué)定律數(shù)值模擬的基礎(chǔ)上，應(yīng)用熱力學(xué)第二定律，對(duì)其兩種工作模式的工作過(guò)程基金項(xiàng)目：國(guó)家自然基金一福特基金資助項(xiàng)目（50122115）（中虛線包圍部分）為簡(jiǎn)化計(jì)算假定：①氣缸內(nèi)的氣體狀態(tài)是均勻的，氣缸內(nèi)各點(diǎn)的壓力、溫度完全相同；②工質(zhì)為理想氣體比熱、內(nèi)能、焓等參數(shù)僅與氣體溫度和氣體成分有關(guān)；③氣體流入或流出氣缸為準(zhǔn)穩(wěn)定流動(dòng)；④進(jìn)出口氣體的動(dòng)能忽略不計(jì)。

1.1壓縮空氣動(dòng)力模式可用能平衡方程壓縮空氣動(dòng)力模式下，發(fā)動(dòng)機(jī)的工作過(guò)程是氣體熱力學(xué)狀態(tài)變化的過(guò)程。由熱力學(xué)定律可得到系統(tǒng)的能量守恒方程：界換熱量；hi、hE、he分別為進(jìn)氣、排氣和壓縮空氣進(jìn)氣比焓；mi、mE、m（：分別為進(jìn)氣、排氣和壓縮空氣進(jìn)氣質(zhì)量；9為曲軸轉(zhuǎn)角。，T為缸內(nèi)工質(zhì)溫度。

進(jìn)入和排出氣缸的氣體瞬時(shí)質(zhì)量按一維等熵絕熱流動(dòng)，則隨曲軸轉(zhuǎn)角的變化率為開口面積；pi為進(jìn)排氣口前氣體壓力；P為進(jìn)排氣口前氣體瞬時(shí)密度；小為流動(dòng)函數(shù)。

由熱力學(xué)第二定律可得到壓縮空氣動(dòng)力模式下系統(tǒng)的可用能平衡方程：流動(dòng)：Aw，為活塞功可用能；Aq為缸壁傳熱可用能；A為系統(tǒng)內(nèi)可用能；Ad為不可逆引起的可用能損失。

當(dāng)<時(shí)，進(jìn)排氣為超臨界流動(dòng)：（1）壓縮空氣的可用能變化量。壓縮空氣進(jìn)氣口處單位質(zhì)量的壓縮空氣具有的可用能為工質(zhì)的內(nèi)能按usti公式計(jì)算18，工質(zhì)比熵的一變化由理想氣體熵方程求得，即壓力；列為環(huán)境壓力。

儲(chǔ)氣罐內(nèi)單位質(zhì)量的壓縮空氣具有的可用能由下式計(jì)算：系統(tǒng)與缸壁的換熱量可寫成：壓力。

（2）進(jìn)氣帶入系統(tǒng)的可用能變化量為傳熱表面平均溫度。

1.2內(nèi)燃機(jī)模式可用能平衡方程與壓縮空氣動(dòng)力模式相仿，由熱力學(xué)定律可得內(nèi)燃機(jī)模式下系統(tǒng)的能量守恒方程：（4）活塞功可用能變化量為（7）燃油燃燒產(chǎn)生的可用能變化量由下式確定：（5）系統(tǒng)向缸壁傳熱的可用能變化量為比熵。

（3）排氣從系統(tǒng)帶走的可用能變化量為由熱力學(xué)第二定律可得到內(nèi)燃機(jī)模式下系統(tǒng)的可用能平衡方程：氣缸直徑（mm）62活塞行程（mm）66壓縮比8.7吸氣壓力（MPa）0.10排氣壓力（MPa）0.11壓縮空氣進(jìn)氣壓力（MPa）3.00環(huán)境壓力（MPa）0.10環(huán)境溫度（IO293料燃燒百分?jǐn)?shù)。

燃料放熱率dX/d可采用韋柏代用放熱曲線進(jìn)行模擬計(jì)算，計(jì)算精度足夠，其經(jīng)驗(yàn)公式如下：始角。

內(nèi)燃機(jī)模式可用能平衡方程中其他可用能變化項(xiàng)的計(jì)算可參見(jiàn)壓縮空氣動(dòng)力模式。

2工作過(guò)程可用能分析基于上述數(shù)學(xué)模型，在應(yīng)用熱力學(xué)定律數(shù)值模擬得到缸內(nèi)瞬時(shí)溫度、壓力和氣體質(zhì)量的基礎(chǔ)上，應(yīng)用熱力學(xué)第二定律對(duì)混合動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)兩種工作模式的工作過(guò)程進(jìn)行能量可用性分析計(jì)算。