第二節(jié)卡諾循環(huán)和卡諾定理

1、第二節(jié)卡諾循環(huán)和卡諾定理第1頁，共10頁。一、熱力循環(huán)及特點(diǎn)(13頁) 1. 熱力循環(huán)：工質(zhì)從某一初始平衡狀態(tài)出發(fā)，經(jīng)歷一系列的狀態(tài)變化后又回到初態(tài)的熱力過程，稱為熱力循環(huán)，簡稱循環(huán)。 特點(diǎn)：整個(gè)循環(huán)在參數(shù)坐標(biāo)圖上表示為一條封閉的曲線。而且經(jīng)歷一個(gè)循環(huán)后，工質(zhì)的任意一個(gè)狀態(tài)參數(shù)的變化量都等于零，可用數(shù)學(xué)式表示為： 0dx式中：x-任意一個(gè)狀態(tài)參數(shù)； -循環(huán)積分符號。第2頁，共10頁。2、循環(huán)分類（1）按循環(huán)進(jìn)行的方向和效果不同： 正向循環(huán)：按順時(shí)針方向進(jìn)行的，實(shí)現(xiàn)熱能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的循環(huán)，也稱為熱機(jī)循環(huán)。如電廠的蒸汽動(dòng)力循環(huán)等。W0 逆向循環(huán)：按逆時(shí)針方向進(jìn)行的，消耗機(jī)械能轉(zhuǎn)換為熱能的循環(huán)，如制

2、冷循環(huán)等。 W0Q1Q212ab正向循環(huán)正向循環(huán)第3頁，共10頁。（2）按組成循環(huán)的熱力過程的可逆性 可逆循環(huán)：如果組成循環(huán)的全部熱力過程都是可逆過程。 不可逆循環(huán)：如果組成循環(huán)的熱力過程包含有不可逆過程。（3）按循環(huán)的的工質(zhì)分：有蒸汽動(dòng)力循環(huán)、燃?xì)鈩?dòng)力循環(huán)、氨氣制冷循環(huán)等。第4頁，共10頁。3、正向循環(huán)1、正向循環(huán)概念、正向循環(huán)概念： 順時(shí)針方向進(jìn)行，正向循環(huán)的任務(wù)是將熱變?yōu)楣?，也稱為熱機(jī)循環(huán)。循環(huán)凈功循環(huán)凈功:W0=W1a2-W2b1 =在P-V圖中面積1a2341-面積2b1432pv02134abW0循環(huán)凈熱循環(huán)凈熱:Q0=Q1-Q2=W00 =在T-S圖中面積1a2341-面積2b1

3、43234T021absQ0第5頁，共10頁。二、卡諾循環(huán)及其熱效率 1、卡諾循環(huán)概念：、卡諾循環(huán)概念：工作于兩個(gè)熱源間的，由兩個(gè)可逆的定溫過程和兩個(gè)可逆的絕熱過程組成的理想可逆循環(huán)。 1-2可逆定溫吸熱過程：q q1 1 = = T T1 1( (s s2 2- -s s1 1) ), 2-3可逆絕熱膨脹過程，3-4可逆定溫放熱過程：q q2 2 = T= T2 2(s (s2 2-s -s1 1) ) ，4-1可逆絕熱壓縮過程。第6頁，共10頁。2 2、卡諾循環(huán)的熱效率、卡諾循環(huán)的熱效率12212100ssTTqqqw循環(huán)凈功和凈熱為循環(huán)凈功和凈熱為：循環(huán)熱效率為：循環(huán)熱效率為：12211

4、212112110,1TTssTssTTqqqqwctT1T2Rcq1q2w0卡諾循環(huán)的熱效率只與兩熱源卡諾循環(huán)的熱效率只與兩熱源溫度有關(guān)，而與工質(zhì)性質(zhì)無關(guān)溫度有關(guān)，而與工質(zhì)性質(zhì)無關(guān)。第7頁，共10頁。三、卡諾定理 定理一：在兩個(gè)溫度不同的恒溫?zé)嵩粗g工作的一切可逆熱機(jī)，都具有相同的熱效率，且與工質(zhì)性質(zhì)無關(guān)。 定理二：在兩個(gè)溫度不同的恒溫?zé)嵩粗g工作的一切可逆熱機(jī)的熱效率恒高于不可逆熱機(jī)的熱效率，即：tct,第8頁，共10頁。結(jié)論：結(jié)論：（1）在兩個(gè)恒溫?zé)嵩撮g工作的一切可逆循環(huán)，其熱效率均為 ,其值只與熱源和冷源的溫度有關(guān)，且與工質(zhì)的性質(zhì)無關(guān)。（2）提高 熱源T1，降低冷源T2，可以使卡諾循環(huán)的熱效率提高。（3）卡諾循環(huán)的熱效率t,c總是小于1。（4）T1T2時(shí)，t,c0，說明沒有溫差（單一熱源）是不可能連續(xù)不斷地將熱能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的。)/1 (12TTt第9頁，共10頁。四、等效卡諾循環(huán) 實(shí)際的循環(huán)中，熱量交換不可能在等溫下進(jìn)行，如圖所示為變溫的