循环过程卡诺循环

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1、热机发展简介1698年萨维利和1705年纽可门先后发明了蒸气机，当时蒸气机的效率极低.1765年瓦特进行了重大改进，大大提高了效率.人们一直在为提高热机的效率而努力，从理论上研究热机效率问题，一方面指明了提高效率的方向，另一方面也推动了热学理论的发展.1各种热机的效率液体燃料火箭柴油机汽油机蒸气机2热机:持续地将热量转变为功的机器.3冰箱循环示意图4系统经过一系列变化状态过程后，又回到原来的状态的过程叫热力学循环过程.一.循环过程AB§13-5循环过程1.特点工作物质经历一个循环后内能不变，其在P-V

2、图上就是一条封闭曲线；E=05A.正循环顺时针方向的循环2.循环的分类AB整个循环过程工质从外界吸收热量的总和为Q1；放给外界的热量总和为Q2正循环过程是将吸收的热量中的一部分Q净转化为有用功，另一部分Q2放回给外界.6热机高温热源低温热源AB正循环过程对应热机热机：就是在一定条件下，将热转换为功的装置。热机效率78B.逆循环逆时针方向的循环.一般从低温热库吸热，向高温热库放热逆循环过程对应制冷机(refrigerator)cdA净＜０Q1Q29致冷系数工质把从低温热源吸收的热量和外界对它所作的功以

3、热量的形式传给高温热源，其结果可使低温热源的温度更低，达到制冷的目的。致冷系数吸热越多，外界作功越少，表明制冷机效能越好。AB致冷机高温热源低温热源10毛细管减慢了外露管道之中物质的流速，当中的物质因而受到很大的压力。9/5/202111电冰箱基本工作原理电冰箱基本原理冰箱的运作基于两个物理学原理物体由液态转变为气态时，要吸收一定的能量；2.在高压的情况下，物体的沸点便会上升，本来气化了的物质也可能因此而变回液体，并且把潜热释放出来。压缩过程冷凝过程节流过程蒸发过程中温低压液体低温低压气体中温高压液体

4、高温高压蒸汽中温高压饱和液体或过冷液体12例1汽油机可近似看成如图循环过程(Otto循环)，其中AB和CD为绝热过程，求此循环效率.解吸放CDBApV1V2o13又BC和DA是绝热过程：所以V吸放CDBApV1V2o14式中r=V2/V1叫做压缩比。计算表明，压缩比愈大，效率愈高。汽油内燃机的压缩比不能大于7，否则汽油蒸汽与空气的混合气体在尚未压缩至B点时温度已高到足以引起混合气体燃烧了。设r=7,=1.4，则实际上汽油机的效率只有25％左右。15三卡诺循环1824年法国的年青工程师卡诺提出一个工作在

5、两热源之间的理想循环——卡诺循环.给出了热机效率的理论极限值；他还提出了著名的卡诺定理.最高值16卡诺循环是由两个准静态等温过程和两个准静态绝热过程组成.卡诺热机WABCD低温热源T2高温热源T121TT>17(1)理想气体卡诺循环热机效率的计算A—B等温膨胀B—C绝热膨胀C—D等温压缩D—A绝热压缩卡诺循环WABCD18(a)A—B等温膨胀吸热(b)C—D等温压缩放热WABCD联合所有方程得B、C两点在同一绝热线上,A、D两点在同一绝热线上,19所以WABCD卡诺热机效率卡诺热机效率与工作物质无关，

6、只与两个热源的温度有关，两热源的温差越大，则卡诺循环的效率越高.20WABCD高温热源T1卡诺致冷机(2)卡诺致冷机（卡诺逆循环）卡诺致冷机致冷系数低温热源T2系数是工作在之间的所有致冷循环中最高的。21例2一电冰箱放在室温为的房间里，冰箱储藏柜中的温度维持在.现每天有的热量自房间传入冰箱内,若要维持冰箱内温度不变,外界每天需作多少功,其功率为多少？设在至之间运转的冰箱的致冷系数是卡诺致冷机致冷系数的55%.解22房间传入冰箱的热量热平衡时由得23保持冰箱在至之间运转，每天需作功功率24一直敞开冰箱门

7、能制冷整个房间吗？思考：打开冰箱凉快一下25压缩过程：低温低压制冷剂蒸汽高温高压过热蒸汽消耗一定的外能即压缩功返回26冷凝过程：高温高压蒸汽中温高压饱和液体或过冷液体液化，放出热量返回27节流过程：中温高压液体中温低压一体等温膨胀返回28蒸发过程：中温低压液体低温低压气体汽化，吸热返回29补充：史特灵引擎(StirlingEngine或翻译为史特林或斯特林引擎),是一高效率的能量转换装置。斯特林引擎是一种外燃（或外部加热）式闭式循环活塞式引擎，也称为热气机，其热力循环为斯特林循环。3031斯特林引擎在

8、太阳能上的应用斯特林引擎在太阳能热发电领域“如日中天”自从RobertStirling于18世纪初发明斯特林循环以来，斯特林引擎的发展远不及内燃机等热机，但是，现在斯特林引擎在太阳能热发电领域又“如日中天”（华尔街日报语）。31323233各种燃料燃烧装置、太阳能、原子能、蓄热装置以及化学反应生成热装置等均可以成为其外部加热热源。理论斯特林循环的循环热效率为卡诺效率，即是在一定的高温热源和低温热源之间工作的热机的最高效率。斯特林引擎循环系统中工质压力变化