45循环过程卡诺循环讲解PPT课件.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,4.,5,循环过程 卡诺循环,a,b c,，,膨胀，对外做功,A,1,；,c,d a,，,外界对系统做功,A,2,；,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,=,A,1,-,A,2,等于,p,-,V,图上闭合曲线围的面积。,V,0,p,a,V,1,V,2,c,b,d,A,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,。,4.,5,.1,循环过程及其效率,1,循环过程一周：,E,=0,循环过程系统总吸热为,Q,1,循环过程系统总放热为,Q,2,Q,1,-,Q,2,=,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,Q,1,V,0,p,a,V,1,V,2,c,b,d,A,Q,1,Q,2,2,三、典型的热循环：蒸汽机的循环,一定量的水从蒸发器（锅炉）中吸热,Q,1,变成高温水,蒸汽；,2,.,水蒸汽在蒸汽涡轮机中膨胀，推动叶轮对外做功,A,1,，,同时降温，变成废汽；,3.,废气进入冷凝器,，向,低温热库放热,Q,2,，同时,自身凝结为水；,4,.,最后水泵对冷凝水做,功,A,2,，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,Q,1,Q,2,A,1,A,2,3,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,电能,动能,动能,热能,气轮机,泵,冷却水,发电机,燃烧炉,燃烧枪,循环水,热能,热能,热能,热能,河流,燃,烧,炉,锅炉,管道,气,轮,机,发,电,机,烟气,凝结器,4,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,。,Q1,Q,2,W,高温热库,T,1,低温热库,T,2,工质,4.,5,.2,卡诺循环,(Carnot cycle),5,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,6,1,2,过程，,等温膨胀,，吸热,2,3,过程，,绝热膨胀,，,温度下降,3,4,过程，,等温压缩,，,放热,4,1,过程，,绝热压缩,，,温度上升,三、卡诺循环的热机效率,热机循环过程效率,：,Q,2,Q,1,T,1,T,2,7,卡诺循环热机效率只与两个恒温热库温度,T,1,和,T,2,有关，与工质无关。,它指明提高热机效率的方向，,即提高,T,1,值或降低,T,2,值。实际降低,T,2,是困难的，热电厂尽可能地提,高,T,1,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。,Q,2,低温热库,T,2,A,Q,1,工质,高温热库,T,1,8,Q,2,Q,1,T,1,T,2,例7,.,有一卡诺循环，当热源温度为,100,，冷却器温度为,0,时，一循环作净功,8000,J,，今维持冷却器温度不变，提高热源温度，使净功增为,10000,J,。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？,解：,升温前：,升温后：,9,奥托,(N.A.Otto),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),10,空气(理想气体)标准奥托循环:,1)绝热压缩过程:,a,b,2)等容吸热过程:,b,c,对应于点火爆燃过程,3)绝热膨胀过程:,c,d,对应于气体膨胀,对外作功过程,4)等容放热过程:,d,a,压缩,火花塞,作功,排气门,排气,进气门,进气,11,例 8,a:,奥托循环的效率,燃烧汽油的四冲程内燃机进行的循环过程叫奥托循环,。它由两条绝热线和两条等容线组成。如图。,ab,段：将空气和汽油的混合气体进行绝热压缩。,bc,段：压缩到体积,V,2,时点火，混合气体急速升温,(,等容升温,),，吸热,Q,1,。,cd,段：混合气体绝热膨胀，推动活塞做功,W,1,。,da,段：等容放热（实际上是将废气从气缸中排出去,把热量带走，最后进入大气，下一循环吸入同样体积的冷空气）。,状态,a:,T,1,V,1,；,b:,T,2,V,2,；,c:,T,3,V,2,；,d:,T,4,V,1,.,解,:,b-c,，,等容吸热,Q,1,=,C,V,(,T,3,-,T,2,),d-a,，,等容放热,|,Q,2,|,=,C,V,(,T,4,-,T,1,),，,效率,12,a b,，,绝热过程,（,TV,-1,=,常量,）,定义压缩比,r,=,V,1,/,V,2,，则可得：,奥托循环的效率决定于压缩比,r,。,c d,，,绝热过程,由此两式可得,:,13,例8,b,:,狄赛尔循环（,Diesel cycle,）的效率,四冲程柴油内燃机进行的循环过程叫,狄赛尔循环,。经过准静态循环过程：（未画吸气冲程）,(1),由状态,V,1,、,T,A,绝热压缩到状态,V,2,、,T,B,，温度升高。,(2),由状态,V,2,、,T,B,经等压吸热过程达到状态,V,3,、,T,C,，等压燃烧膨胀,(3),由状态,V,3,、,T,C,绝热膨胀到状态,V,1,、,T,D,。,(4),由状态,V,1,、,T,D,经等体放热过程达到状态,V,1,、,T,A,。,解：对于等体和等压过程，有,效率,Q,1,=,C,p,m,(,T,C,-,T,B,),|Q,2,|,=,C,V,m,(,T,D,-,T,A,),14,对于两绝热过程,有,定义压缩比,r,=,V,1,/,V,2,，定压膨胀比,=,V,3,/,V,2,，最后得到,对于等压过程,有,于是：,15,解：,例 9,:,如图所示循环过程，,c a,是绝热过程，,p,a,、,V,a,、,V,c,已知，比热容比为,，求循环效率。,a b,等压过程,bc,等容过程,V,p,V,a,V,c,p,a,a,b,c,O,吸热,放热,16,一、逆卡诺循环,1,4,：,绝热膨胀,，温度下降；,3,2,：,绝热压缩,，温度上升；,Q,1,Q,2,O,Vp,T,1,T,2,1,2,3,4,V,1,V,4,V,2,V,3,A,工质,Q,2,低温热库,T,2,高温热库,T,1,Q,1,二、能流图,三、制冷系数,4.,5,.3,制,冷循环,4,3,：,等温膨胀,，从低温热库吸热,Q,2,；,2,1,：,等温压缩,，向高温热库放热,Q,1,。,17,四、冰箱,(Refrigerator),工作原理,工质：氨和氟里昂。,Q,2,A,冷库,节流阀,散热片,冷凝器,Q,1,压缩机,蒸发器,经节流阀小口后，降压降温，再进入蒸发器，从冷库中吸热。工质蒸发为蒸气，被吸入压气机中。,工质被压缩机压缩，温度升高，进入冷凝器，放热而凝结为液态氨。,工作过程：,18,解：,热力学基础,例,10.,以可逆卡诺循环方式工作的制冷机，在某环境下它的制冷系数为 ,30.3,，在同样环境下把它用作热机，则其效率 为多少,?,19,作业,：,4-14,，,4-15,，,4-17,，,4-18,4-21,20,习题课,：,周日（,5,月,10,日）上午8:50-10:30，良乡,1-10,6,21,主要内容,1.,循环、热机及其效率,2.,卡诺循环的效率,3.,制冷循环和制冷系数,22,