循环过程--卡诺循环课件.ppt

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物质叫工质工质。工质往往经历着循环过程，即经历一系。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。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，若循环的每一阶段都是准静态过程，则此循环可用则此循环可用P-VP-V图上的一条闭合曲图上的一条闭合曲线表示。箭头表示过程进行的方向。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工质在整个循环过程中对外作的净功等于曲线所

2、包围的面积。等于曲线所包围的面积。沿顺时针方向进行的循环称为沿顺时针方向进行的循环称为正循环或热循环正循环或热循环。沿反时针方向进行的循环称为沿反时针方向进行的循环称为逆循环或制冷循环逆循环或制冷循环。PVQA0E3.1 循环过程循环过程2正循环的特征：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一定质量的工质在一次循环过程中要从高温热源吸热源吸热Q1，对外作净功，对外作净功|A|，又向低温热源放，又向低温热源放出热量出热量Q2。而工质回到初态，内能不变。如热。而工质回到初态，内能不变。如热电厂中水的循环过程（示意如图）。电厂中水的循环过程（示意如图）。实用上，用效率表示实用上，用效

3、率表示热机的效能以热机的效能以 表示表示1QA T1 Q1T2 Q2泵泵|A|气缸气缸Q1、Q2、|A|均表示数值大小。均表示数值大小。工质经一循环工质经一循环|A|=Q1-Q233.2 理想气体的理想气体的卡诺循环及效率卡诺循环及效率ab：与温度为：与温度为T1的高温热源的高温热源接触，接触，T1不变，体积由不变，体积由Va膨胀膨胀到到Vb，从热源吸收热量为，从热源吸收热量为:abVVRTQln11 bc：绝热膨胀，体积由：绝热膨胀，体积由Vb变到变到 Vc，吸热为零。，吸热为零。cd：与温度为：与温度为T2的低温热源接触，的低温热源接触，T2不变，不变，体积由体积由Vc压缩到压缩到Vd，从

4、热源放热为，从热源放热为:dcVVRTQln22 da：绝热压缩，体积由：绝热压缩，体积由Vd变到变到Va，吸热为零。，吸热为零。PV图图O p VVaapa绝热线绝热线等温线等温线pbpCpdVbVcVdbcdQ2Q118241824年卡诺（法国）提出了一个能体现热机循环基本特征的理想年卡诺（法国）提出了一个能体现热机循环基本特征的理想循环循环卡诺循环。由卡诺循环。由4 4个准静态过程（两个等温、两个绝热）组个准静态过程（两个等温、两个绝热）组成。成。4在一次循环中，气体在一次循环中，气体对外作净功为对外作净功为|A|=Q1-Q2 （参见能流图）参见能流图）高温恒温热源高温恒温热源1T低温恒

5、温热源低温恒温热源2T热机热机1Q2Q21QQA121TT 热机效率为热机效率为:abdCVVTVVTQQQQQQAlnln1212121111 由绝热方程由绝热方程b c、d a2111TVTVcb 2111TVTVda dcabVVVV 比比理想气体卡诺循环理想气体卡诺循环的效率只与两热的效率只与两热源的温度有关源的温度有关5&后面将证明在同样两个温度后面将证明在同样两个温度T T1 1和和T T2 2之间工作之间工作 的各种工质的卡诺循环的效率都由上式给定，而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。且是实际热机可能效率的最大值。21QQA高温恒温热源高温恒

6、温热源1T低温恒温热源低温恒温热源2T热机热机21QAQ2Q&逆向循环反映了制冷机的逆向循环反映了制冷机的工作原理，工作原理，循环方向循环方向a d c b；其能流图如右图所示。其能流图如右图所示。2122QQQAQ aVdVbVCVPabcdAaPbPCPdP1T2TV1Q2Q致冷系数致冷系数:定义为定义为62122QQQAQ 212TTT 这是在这是在T1和和T2两温度间两温度间工作的各种制冷机的制工作的各种制冷机的制冷系数的最大值冷系数的最大值工质把从低温热源吸收的工质把从低温热源吸收的热量和外界对它所作的功热量和外界对它所作的功以热量的形式传给高温热以热量的形式传给高温热源，其结果可使

7、低温热源源，其结果可使低温热源的温度更低，达到制冷的的温度更低，达到制冷的目的。吸热越多，外界作目的。吸热越多，外界作功越少，表明制冷机效能功越少，表明制冷机效能越好。用制冷系数越好。用制冷系数 表示表示实例实例 冰箱冰箱 热泵热泵aVdVbVCVPabcdAaPbPCPdP1T2TV1Q2Q7卡诺致冷机致冷系数卡诺致冷机致冷系数212TTT 压缩机压缩机低温吸热低温吸热高温放热高温放热高压液体高压液体高压气体高压气体节流过程节流过程Op VVaapapbpCpdVbVCVdbcdQ2Q189121TT102122QQQAQ 212TTT 1130263212 TTT 4950)(cdVTTCMQ 1)(beVTTCMQ 2cdbeTTTTQQ 1112;101 VTVTdede过过程程：101 VTVTcbcb过过程程：10 )(VVTTTTcdbe5110 )(VVTTTTcdbe.称称为为绝绝热热压压缩缩比比其其中中0VVr 1101111 rVV)(%.55550711141