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本课件讲解循环过程的定义与正循环、逆循环的分类,推导热机效率与制冷系数的表达式,重点分析卡诺循环四个分过程及其效率,并说明提高热机效率的方向与卡诺定理对实际热机的限制。
循环过程
循环特征
经历一个循环过程后,内能不变。
pVba pbVbpaVa分过程:顺时针逆时针
循环过程的分类
循环过程的热力学第一定律
热机和制冷机工作物质
在热机中被用来吸收热量、并对外做功的物质。
致冷过程
外界作功W,系统吸热Q2,放热Q1。
卡诺循环及其效率
1824年,法国青年科学家卡诺(1796-1832)提出一种理想热机,工作物质只与两个恒定热源(一个高温热源,一个低温热源)交换热量。
整个循环过程是由两个绝热过程和两个等温过程构成,这样的循环过程称为卡诺循环
理想气体
准静态卡诺循环由两个等温过程和两个绝热过程组成。
卡诺循环效率
卡诺循环的效率仅仅由两热源的温度决定。
卡诺循环的效率总小于1。
(T2不可能为0K)T1与T2的温差越大,效率越高 1T2p
循环过程(续2)
图中两卡诺循环吗?
讨论
卡诺致冷机
卡诺循环沿逆时针进行卡诺致冷系数: 1T2pQ2Q1
例1:3.2×10-2kg氧气作
例1:3.2×10-2kg氧气作 循环过程。
AB和CD都为等温过程,设T1= 300 K,T2= 200 K,V2= 2V1。
求循环效率。
1=300KT2=200KV2V1Vp解:吸热放热吸热放热
例2:计算奥托机的循环效率
例2:计算奥托机的循环效率。
cd, eb为等容过程;bc,de为绝热过程。
解:吸热放热VoVpVacdebr为压缩比,r越大,效率越高
例3:一卡诺循环,其工质为理想气
例3:一卡诺循环 ,其工质为理想气体,热源温度T1=100℃,冷凝器温度T0=0 ℃。
如果维持冷凝器温度不变,提高热源温度到T2,使循环 ’D’A的净功增加为原循环 的两倍,如图所示.求(1) ’D’A循环的热源温度T2; (2) ’D’A循环的效率. ’D’AT1T0pT2DC解:对循环 有对循环 ’D’A有
循环过程(续3)
此时卡诺循环效率为
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