循環(huán)過程---卡諾循環(huán)課件

1、1歷史上，熱力學理論最初是在研究熱機工作過程的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。在熱機中被用來吸收熱量并對外作功的物質(zhì)叫工質(zhì)。工質(zhì)往往經(jīng)歷著循環(huán)過程，即經(jīng)歷一系列變化又回到初始狀態(tài)。若循環(huán)的每一階段都是準靜態(tài)過程，則此循環(huán)可用P-V圖上的一條閉合曲線表示。箭頭表示過程進行的方向。工質(zhì)在整個循環(huán)過程中對外作的凈功等于曲線所包圍的面積。沿順時針方向進行的循環(huán)稱為正循環(huán)或熱循環(huán)。沿反時針方向進行的循環(huán)稱為逆循環(huán)或制冷循環(huán)。3 循環(huán)過程 卡諾循環(huán)3.1 循環(huán)過程2正循環(huán)的特征：一定質(zhì)量的工質(zhì)在一次循環(huán)過程中要從高溫熱源吸熱Q1，對外作凈功|A|，又向低溫熱源放出熱量Q2。而工質(zhì)回到初態(tài)，內(nèi)能不變。如熱電廠中水的循環(huán)過

2、程（示意如圖）。實用上，用效率表示熱機的效能以 表示T1 Q1T2 Q2泵|A|氣缸Q1、Q2、|A|均表示數(shù)值大小。工質(zhì)經(jīng)一循環(huán)|A|= Q1-Q233.2 理想氣體的卡諾循環(huán)及效率ab：與溫度為T1的高溫熱源接觸，T1不變，體積由Va膨脹到Vb，從熱源吸收熱量為 : bc：絕熱膨脹，體積由Vb變到 Vc，吸熱為零。cd：與溫度為T2的低溫熱源接觸，T2不變， 體積由Vc壓縮到Vd，從熱源放熱為:da ：絕熱壓縮，體積由Vd變到Va，吸熱為零。PV圖O p VVaapa絕熱線等溫線pbpCpdVbVcVdbcdQ2Q11824年卡諾（法國）提出了一個能體現(xiàn)熱機循環(huán)基本特征的理想循環(huán)卡諾循環(huán)。

3、由4個準靜態(tài)過程（兩個等溫、兩個絕熱）組成。4在一次循環(huán)中，氣體對外作凈功為 |A|= Q1-Q2 （ 參見能流圖） 高溫恒溫熱源低溫恒溫熱源熱機熱機效率為:由絕熱方程b c、d a理想氣體卡諾循環(huán)的效率只與兩熱源的溫度有關(guān)5 后面將證明在同樣兩個溫度T1和T2之間工作 的各種工質(zhì)的卡諾循環(huán)的效率都由上式給定，而且是實際熱機可能效率的最大值。高溫恒溫熱源低溫恒溫熱源熱機 逆向循環(huán)反映了制冷機的工作原理，循環(huán)方向a d c b；其能流圖如右圖所示。 致冷系數(shù):定義為6這是在T1和T2兩溫度間工作的各種制冷機的制冷系數(shù)的最大值工質(zhì)把從低溫熱源吸收的熱量和外界對它所作的功以熱量的形式傳給高溫熱源，其

4、結(jié)果可使低溫熱源的溫度更低，達到制冷的目的。吸熱越多，外界作功越少，表明制冷機效能越好。用制冷系數(shù) 表示實例 冰箱 熱泵7卡諾致冷機致冷系數(shù)壓縮機低溫吸熱高溫放熱高壓液體高壓氣體節(jié)流過程Op VVaapapbpCpdVbVCVdbcdQ2Q183 循環(huán)過程 卡諾循環(huán)循環(huán)過程循環(huán)過程,簡稱循環(huán). 重要特征:經(jīng)歷循環(huán)回到初始狀態(tài)系統(tǒng)內(nèi)能不變.熱機(正循環(huán)),OpV致冷機(逆循環(huán)).OpV低溫熱源高溫熱源高溫熱源高溫熱源低溫熱源Q2Q1Q2Q1Q1Q2Q1Q2AA9卡諾循環(huán)PV圖.O p VVaapa絕熱線等溫線pbpCpdVbVcVdbcdQ2Q1在循環(huán)過程中,Q2代表放出的熱量.卡諾正循環(huán)abc

5、 d卡諾循環(huán)的效率:卡諾循環(huán)的小結(jié):(1)高溫、低溫兩個熱源;(2) 效率只決定于兩個熱源的溫度;(3) 效率總是小于1的.10卡諾致冷機:循環(huán)方向ad c b a致冷系數(shù):定義為卡諾致冷機壓縮機低溫吸熱高溫放熱高壓液體高壓氣體節(jié)流過程Op VVaapapbpCpdVbVCVdbcdQ2Q111例題1.有一卡諾致冷機,從溫度為-10oC的冷藏室吸取熱量,而向溫度為20oC的物體放出熱量.設(shè)該致冷機所耗功率為15kW,問每分鐘從冷藏室吸多少熱量?解:據(jù)題意 T1 = 293K,T2 =263K, 則壓縮機每分鐘做功 A=1510360=9 105 (J)每分鐘從冷藏室吸取熱量為 Q2=A =9

6、105 263/30=7.89 106 (J )討論:每分鐘向高溫物體放出熱量為 Q1= Q2 +A=8.79 106 (J )進氣閥排氣閥活塞點火裝置奧托熱機 VVVPdbe0ca奧 托 循 環(huán)點火裝置吸氣VVVPdbe0ca奧 托 循 環(huán)點火裝置吸氣VVVPdbe0ca奧 托 循 環(huán)點火裝置吸氣VVVPdbe0ca奧 托 循 環(huán)點火裝置吸氣VVVPdbe0ca奧 托 循 環(huán)點火裝置吸氣VVVPdbe0ca奧 托 循 環(huán)點火裝置吸氣VVVPdbe0ca奧 托 循 環(huán)點火裝置吸氣VVVPdbe0ca奧 托 循 環(huán)點火裝置吸氣VVVPdbe0ca奧 托 循 環(huán)點火裝置吸氣VVVPdbe0ca奧

7、托 循 環(huán)點火裝置吸氣VVVPdbe0ca奧 托 循 環(huán)點火裝置壓縮VVVPdbe0ca奧 托 循 環(huán)點火裝置壓縮VVVPdbe0ca奧 托 循 環(huán)點火裝置壓縮VVVPdbe0ca奧 托 循 環(huán)點火裝置壓縮VVVPdbe0ca奧 托 循 環(huán)點火裝置壓縮VVVPdbe0ca奧 托 循 環(huán)點火裝置壓縮VVVPdbe0ca奧 托 循 環(huán)點火裝置壓縮VVVPdbe0ca奧 托 循 環(huán)點火裝置爆炸VVVPdbe0ca奧 托 循 環(huán)點火裝置作功VVVPdbe0ca奧 托 循 環(huán)點火裝置作功VVVPdbe0ca奧 托 循 環(huán)點火裝置作功VVVPdbe0ca奧 托 循 環(huán)點火裝置作功VVVPdbe0ca奧 托

8、 循 環(huán)點火裝置作功VVVPdbe0ca奧 托 循 環(huán)點火裝置作功VVVPdbe0ca奧 托 循 環(huán)點火裝置作功VVVPdbe0ca奧 托 循 環(huán)點火裝置作功VVVPdbe0ca奧 托 循 環(huán)點火裝置排氣VVVPdbe0ca奧 托 循 環(huán)點火裝置排氣VVVPdbe0ca奧 托 循 環(huán)點火裝置排氣VVVPdbe0ca奧 托 循 環(huán)點火裝置排氣VVVPdbe0ca奧 托 循 環(huán)點火裝置排氣VVVPdbe0ca奧 托 循 環(huán)點火裝置排氣VVVPdbe0ca奧 托 循 環(huán)點火裝置排氣VVVPdbe0ca奧 托 循 環(huán)點火裝置吸氣VVVPdbe0ca奧 托 循 環(huán)點火裝置吸氣VVVPdbe0ca奧 托 循 環(huán)點火裝置吸氣49例題2.內(nèi)燃機的循環(huán)之一奧托(N.A.Otto)循環(huán),內(nèi)燃機利用氣體或液體燃料直接在汽缸中燃燒,產(chǎn)生巨大的壓強而做功.奧托循環(huán)如圖所示(abcdeba).試分析各分過程的特征,并計算其效率.解:(1)ab等壓膨脹(吸入燃料)Op VV0ap0VbcdeQ2 Q1 (2) bc絕熱壓縮(升溫) (3) cd爆炸(等體吸熱);de 做功(絕熱) (4) eb汽缸開口降壓;ba排氣 含有吸氣排氣的過程不能看做循環(huán)過程,但bcde可當做以空氣作為工作物質(zhì)的循環(huán)過程.其中bc、de均為絕熱過程.吸熱在cd過程