循环过程卡诺循环.ppt

§§ ? b ? c,膨胀,对外做功A1;c ? d ? a,外界对系统做功?A2 ?;一、循环过程:一系统(或工质),经历一系列变化后又回到初始状态的整个过程叫循环过程,简称循环。准静态循环过程可在状态图上表现为一闭合曲线。循环过程总功(净功) A = A1 - ?A2?等于p-V 图上闭合曲线围的面积。V0paV1V2cbdAA热机:循环沿顺时针方向,正循环(热循环),系统对外界做净功A;致冷机:循环沿逆时针方向,逆循环(致冷循环), 外界对系统做净功A 。§§ .1 循环过程及其效率循环过程及其效率循环过程一周:?E = 0循环过程系统总吸热为Q1循环过程系统总放热为?Q2 ??Q1 -?Q2 ?= A二、热机效率热机效率一次循环工质对外做的净功A一次循环工质从高温热源吸收的热量Q11 2 21 1 1Q - Q QA= = =1-Q Q Q?V0paV1V2cbdAAQ1Q2三、典型的热循环:(锅炉)中吸热Q1 变成高温水蒸汽;,推动叶轮对外做功A1,同时降温,变成废汽;3. 废气进入冷凝器,向低温热库放热Q2,同时自身凝结为水;4. 最后水泵对冷凝水做功A2,将水压回到锅炉中去,完成循环。蒸发器水泵冷凝器蒸汽涡轮机Q1Q2A1A2燃煤电厂中的蒸汽循环化学能高温蒸汽电能动能势能热能气轮机泵凝结器冷却水发电机烟气燃烧炉燃烧枪循环水预热装置热能热能热能热能河流燃烧炉锅炉管道气轮机发电机化学能高温蒸汽电能动能势能热能气轮机泵凝结器冷却水发电机燃烧炉燃烧枪循环水预热装置热能热能热能热能河流燃烧炉锅炉管道气轮机发电机化学能高温蒸汽高温蒸汽电能动能动能热能气轮机气轮机泵泵冷却水冷却水发电机发电机燃烧炉燃烧炉燃烧枪燃烧枪循环水循环水热能热能热能热能河流燃燃烧烧炉炉锅炉锅炉管道管道气气轮轮机机发发电电机机烟气烟气凝结器凝结器为了提高热机效率,1824年法国青年工程师卡诺提出了一个理想循环,它体现了热机循环的基本特征,我们称它为卡诺循环。一、卡诺循环条件1. 准静态循环,可以正、逆循环。2. 工质为理想气体。3. 工质只和两个温度不同的恒温热库交换热量。二、卡诺循环组成两个等温过程1-2 和3-4两个绝热过程2-3和4-1 顺时针转组成正卡诺循环,逆时针转组成逆卡诺循环。Q1Q2W高温热库T1低温热库T2工质§§ .2 卡诺循环卡诺循环(Carnot cycle) (Carnot cycle) 卡诺循环过程动态图示a-b等温膨胀,吸热c-d等温压缩,放热b-c绝热膨胀,降温d-a绝热压缩,升温1?2过程,等温膨胀,吸热121VVRTνQln1??2?3过程,绝热膨胀,温度下降,3?4过程,等温压缩,放热??434322VVVVlnRTνQ???4?1过程,绝热压缩,温度上升,三、卡诺循环的热机效率132121?????VTVT142111?????VTVT热机循环过程效率:12QQ1η??121432VVTVVT1lnln??12TT1??Q2Q1T1T2卡诺循环热机效率只与两个恒温热库温度T1 和T2有关,与工质无关。它指明提高热机效率的方向,即提高T1 值或降低T2 值。实际降低T2 是困难的,热电厂尽可能地提高T1 温度。卡诺循环是理想循环,实际循环效率要小很多。能流图,卡诺循环中能量交换与转化关系。Q2低温热库T2AQ1工质高温热库T11212TT1QQ1η????1212TTQQ?,当热源温度为100℃,冷却器温度为0℃时,一循环作净功8000J,今维持冷却器温度不变,提高热源温度,使净功增为10000J。若此两循环都工作于相同的二绝热线之间,工作物质为同质量的理想气体,则热源温度增为多少?前后效率分别为多少?%?????TT?解:1212TTQQ??1222TTAQQ??1222TTAQQ??????1T211-TT??3732731??%?升温前:升温后:奥托()循环:汽车四冲程发动机中的循环过程为奥托循环○○火花塞作功○○排气门排气进气门○○进气○○压缩(32)