循环过程---卡诺循环课件

1、1历史上，热力学理论最初是在研究热机工作过程的基础上发展起来的。在热机中被用来吸收热量并对外作功的物质叫工质。工质往往经历着循环过程，即经历一系列变化又回到初始状态。若循环的每一阶段都是准静态过程，则此循环可用P-V图上的一条闭合曲线表示。箭头表示过程进行的方向。工质在整个循环过程中对外作的净功等于曲线所包围的面积。沿顺时针方向进行的循环称为正循环或热循环。沿反时针方向进行的循环称为逆循环或制冷循环。3 循环过程 卡诺循环3.1 循环过程2正循环的特征：一定质量的工质在一次循环过程中要从高温热源吸热Q1，对外作净功|A|，又向低温热源放出热量Q2。而工质回到初态，内能不变。如热电厂中水的循环过

2、程（示意如图）。实用上，用效率表示热机的效能以 表示T1 Q1T2 Q2泵|A|气缸Q1、Q2、|A|均表示数值大小。工质经一循环|A|= Q1-Q233.2 理想气体的卡诺循环及效率ab：与温度为T1的高温热源接触，T1不变，体积由Va膨胀到Vb，从热源吸收热量为 : bc：绝热膨胀，体积由Vb变到 Vc，吸热为零。cd：与温度为T2的低温热源接触，T2不变， 体积由Vc压缩到Vd，从热源放热为:da ：绝热压缩，体积由Vd变到Va，吸热为零。PV图O p VVaapa绝热线等温线pbpCpdVbVcVdbcdQ2Q11824年卡诺（法国）提出了一个能体现热机循环基本特征的理想循环卡诺循环。

3、由4个准静态过程（两个等温、两个绝热）组成。4在一次循环中，气体对外作净功为 |A|= Q1-Q2 （ 参见能流图） 高温恒温热源低温恒温热源热机热机效率为:由绝热方程b c、d a理想气体卡诺循环的效率只与两热源的温度有关5 后面将证明在同样两个温度T1和T2之间工作 的各种工质的卡诺循环的效率都由上式给定，而且是实际热机可能效率的最大值。高温恒温热源低温恒温热源热机 逆向循环反映了制冷机的工作原理，循环方向a d c b；其能流图如右图所示。 致冷系数:定义为6这是在T1和T2两温度间工作的各种制冷机的制冷系数的最大值工质把从低温热源吸收的热量和外界对它所作的功以热量的形式传给高温热源，其

4、结果可使低温热源的温度更低，达到制冷的目的。吸热越多，外界作功越少，表明制冷机效能越好。用制冷系数 表示实例 冰箱 热泵7卡诺致冷机致冷系数压缩机低温吸热高温放热高压液体高压气体节流过程Op VVaapapbpCpdVbVCVdbcdQ2Q183 循环过程 卡诺循环循环过程循环过程,简称循环. 重要特征:经历循环回到初始状态系统内能不变.热机(正循环),OpV致冷机(逆循环).OpV低温热源高温热源高温热源高温热源低温热源Q2Q1Q2Q1Q1Q2Q1Q2AA9卡诺循环PV图.O p VVaapa绝热线等温线pbpCpdVbVcVdbcdQ2Q1在循环过程中,Q2代表放出的热量.卡诺正循环abc

5、 d卡诺循环的效率:卡诺循环的小结:(1)高温、低温两个热源;(2) 效率只决定于两个热源的温度;(3) 效率总是小于1的.10卡诺致冷机:循环方向ad c b a致冷系数:定义为卡诺致冷机压缩机低温吸热高温放热高压液体高压气体节流过程Op VVaapapbpCpdVbVCVdbcdQ2Q111例题1.有一卡诺致冷机,从温度为-10oC的冷藏室吸取热量,而向温度为20oC的物体放出热量.设该致冷机所耗功率为15kW,问每分钟从冷藏室吸多少热量?解:据题意 T1 = 293K,T2 =263K, 则压缩机每分钟做功 A=1510360=9 105 (J)每分钟从冷藏室吸取热量为 Q2=A =9

6、105 263/30=7.89 106 (J )讨论:每分钟向高温物体放出热量为 Q1= Q2 +A=8.79 106 (J )进气阀排气阀活塞点火装置奥托热机 VVVPdbe0ca奥 托 循 环点火装置吸气VVVPdbe0ca奥 托 循 环点火装置吸气VVVPdbe0ca奥 托 循 环点火装置吸气VVVPdbe0ca奥 托 循 环点火装置吸气VVVPdbe0ca奥 托 循 环点火装置吸气VVVPdbe0ca奥 托 循 环点火装置吸气VVVPdbe0ca奥 托 循 环点火装置吸气VVVPdbe0ca奥 托 循 环点火装置吸气VVVPdbe0ca奥 托 循 环点火装置吸气VVVPdbe0ca奥

7、托 循 环点火装置吸气VVVPdbe0ca奥 托 循 环点火装置压缩VVVPdbe0ca奥 托 循 环点火装置压缩VVVPdbe0ca奥 托 循 环点火装置压缩VVVPdbe0ca奥 托 循 环点火装置压缩VVVPdbe0ca奥 托 循 环点火装置压缩VVVPdbe0ca奥 托 循 环点火装置压缩VVVPdbe0ca奥 托 循 环点火装置压缩VVVPdbe0ca奥 托 循 环点火装置爆炸VVVPdbe0ca奥 托 循 环点火装置作功VVVPdbe0ca奥 托 循 环点火装置作功VVVPdbe0ca奥 托 循 环点火装置作功VVVPdbe0ca奥 托 循 环点火装置作功VVVPdbe0ca奥 托

8、 循 环点火装置作功VVVPdbe0ca奥 托 循 环点火装置作功VVVPdbe0ca奥 托 循 环点火装置作功VVVPdbe0ca奥 托 循 环点火装置作功VVVPdbe0ca奥 托 循 环点火装置排气VVVPdbe0ca奥 托 循 环点火装置排气VVVPdbe0ca奥 托 循 环点火装置排气VVVPdbe0ca奥 托 循 环点火装置排气VVVPdbe0ca奥 托 循 环点火装置排气VVVPdbe0ca奥 托 循 环点火装置排气VVVPdbe0ca奥 托 循 环点火装置排气VVVPdbe0ca奥 托 循 环点火装置吸气VVVPdbe0ca奥 托 循 环点火装置吸气VVVPdbe0ca奥 托 循 环点火装置吸气49例题2.内燃机的循环之一奥托(N.A.Otto)循环,内燃机利用气体或液体燃料直接在汽缸中燃烧,产生巨大的压强而做功.奥托循环如图所示(abcdeba).试分析各分过程的特征,并计算其效率.解:(1)ab等压膨胀(吸入燃料)Op VV0ap0VbcdeQ2 Q1 (2) bc绝热压缩(升温) (3) cd爆炸(等体吸热);de 做功(绝热) (4) eb汽缸开口降压;ba排气 含有吸气排气的过程不能看做循环过程,但bcde可当做以空气作为工作物质的循环过程.其中bc、de均为绝热过程.吸热在cd过程