8-6-循環(huán)過程分析

1、第8章 熱學循環(huán)過程 熱機發(fā)展簡介熱機發(fā)展簡介 1698年薩維利和年薩維利和1705年紐可門先后發(fā)明了年紐可門先后發(fā)明了蒸汽機，蒸汽機，當時蒸汽機的效率極低當時蒸汽機的效率極低 , 1765年瓦特進行了重大改進，年瓦特進行了重大改進，大大提高了效率大大提高了效率 . 人們一直在為提高熱機的效率而努人們一直在為提高熱機的效率而努力，力， 從理論上研究熱機效率問題，從理論上研究熱機效率問題， 一方面指明了提高一方面指明了提高效率的方向，效率的方向， 另一方面也推動了熱學理論的發(fā)展另一方面也推動了熱學理論的發(fā)展 .各種熱機的效率各種熱機的效率液體燃料火箭液體燃料火箭柴油機柴油機汽油機汽油機蒸汽機蒸汽

2、機%48%8%37%25熱機熱機 ：持續(xù)地將熱量轉(zhuǎn)變?yōu)楣Φ臋C器：持續(xù)地將熱量轉(zhuǎn)變?yōu)楣Φ臋C器 . 工作物質(zhì)工作物質(zhì)（工質(zhì)）：熱機中被利用來吸收熱量（工質(zhì)）：熱機中被利用來吸收熱量并對外做功的物質(zhì)并對外做功的物質(zhì) .冰箱循環(huán)示意圖冰箱循環(huán)示意圖pVoW 系統(tǒng)經(jīng)過一系列變化狀態(tài)過程后，又回到原來的系統(tǒng)經(jīng)過一系列變化狀態(tài)過程后，又回到原來的狀態(tài)的過程叫熱力學循環(huán)過程狀態(tài)的過程叫熱力學循環(huán)過程 .熱力學第一定律熱力學第一定律WQ QQQW21凈功凈功0E特征特征一一 循環(huán)過程循環(huán)過程ABAVBVcd總吸熱總吸熱1Q總放熱總放熱（取絕對值）取絕對值）2Q熱機熱機二二 熱機效率和致冷機的致冷系數(shù)熱機效率和致

3、冷機的致冷系數(shù)熱機效率熱機效率1212111QQQQQQW高溫熱源高溫熱源低溫熱源低溫熱源1Q熱機（熱機（正正循環(huán)）循環(huán)）0W2QWWpVoABAVBVcdW致冷機致冷系數(shù)致冷機致冷系數(shù)2122QQQWQe致冷機（致冷機（逆逆循環(huán)）循環(huán)）0W致冷致冷機機高溫熱源高溫熱源低溫熱源低溫熱源pVoABAVBVcd1Q2QW141V4V231p2pPVo12Q34Q41Q23Q 例例 1 1 mol 氦氣經(jīng)過如圖所示的循環(huán)過程，其氦氣經(jīng)過如圖所示的循環(huán)過程，其中中 , 求求12、23、34、41各過程中氣體吸收的熱量和熱機的效率各過程中氣體吸收的熱量和熱機的效率 .122 pp142VV解解 由理想氣

4、體物態(tài)方程得由理想氣體物態(tài)方程得122TT 134TT 142TT12211()VVQCTTC T23321() 2ppQCTTC T34431()2VVQCTTC T 11(32 )VR TTCRQQQQW1211%3 .15pVCCR)(1412VVppW111RTVpQQQ2312141141()ppQCTTC T112VpCTC T141V4V231p2pPVo12Q34Q41Q23Q121VQC T2312pQC T3412VQC T 三三 卡諾循環(huán)卡諾循環(huán) 低溫熱源低溫熱源2T高溫熱源高溫熱源1T卡諾熱機卡諾熱機1Q2QWVop2TW1TABCD1p2p4p3p1V4V2V3V21

5、TT 1824 年法國的年青工程師卡諾提出一個工作在年法國的年青工程師卡諾提出一個工作在兩兩熱源之間的熱源之間的理想理想循環(huán)循環(huán) 卡諾卡諾循環(huán)循環(huán). 給出了熱機效率的給出了熱機效率的理論極限值理論極限值. 卡諾卡諾循環(huán)循環(huán)兩個準靜態(tài)兩個準靜態(tài)等溫等溫過程過程兩個準靜態(tài)兩個準靜態(tài)絕熱絕熱過程過程組成組成Vop2TW1TABCD1p2p4p3p1V4V2V3V 理想氣體卡諾循環(huán)熱機效率的計算理想氣體卡諾循環(huán)熱機效率的計算 A B 等溫膨脹等溫膨脹 B C 絕熱膨脹絕熱膨脹 C D 等溫壓縮等溫壓縮 D A 絕熱壓縮絕熱壓縮卡諾循環(huán)卡諾循環(huán)21TT abQcdQ121TT 卡諾熱機效率卡諾熱機效率Vop2TW1TABCD21TT 高溫熱源高溫熱源1T低溫熱源低