卡诺循环和卡诺定理.ppt

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1、第二节 卡诺循环和卡诺定理前面可知：热机循环的热效率为 可见任何热机循环的热效率永远小于1。思考：在一定的条件下，热机循环的热效率最高可以达到多少？影响循环热效率的因素有哪些？又如何提高循环热机的效率？下面通过卡诺循环和卡诺定理的分析将回答以上问题。一、热力循环及特点(13页)1.热力循环：工质从某一初始平衡状态出发，经历一系列的状态变化后又回到初态的热力过程，称为热力循环，简称循环。特点：整个循环在参数坐标图上表示为一条封闭的曲线。而且经历一个循环后，工质的任意一个状态参数的变化量都等于零，可用数学式表示为：式中：x-任意一个状态参数；-循环积分符号。2、循环分类（1）按循环进行的方向和效果

2、不同：正向循环：按顺时针方向进行的，实现热能转换为机械能的循环，也称为热机循环。如电厂的蒸汽动力循环等。W0逆向循环：按逆时针方向进行的，消耗机械能转换为热能的循环，如制冷循环等。W0Q1Q212ab正向循环正向循环（2）按组成循环的热力过程的可逆性可逆循环：如果组成循环的全部热力过程都是可逆过程。不可逆循环：如果组成循环的热力过程包含有不可逆过程。（3）按循环的的工质分：有蒸汽动力循环、燃气动力循环、氨气制冷循环等。3、正向循环1、正向循环概念、正向循环概念：顺时针方向进行，正向循环的任务是将热变为功，也称为热机循环。循环净功循环净功:W0=W1a2-W2b1 =在P-V图中面积1a2341

3、-面积2b1432pv02134abW0循环净热循环净热:Q0=Q1-Q2=W00 =在T-S图中面积1a2341-面积2b143234T021abs sQ0二、卡诺循环及其热效率 1、卡诺循环概念：、卡诺循环概念：工作于两个热源间的，由两个可逆的定温过程和两个可逆的绝热过程组成的理想可逆循环。1-2可逆定温吸热过程：q q1 1 =T T1 1(s s2 2-s s1 1),2-3可逆绝热膨胀过程，3-4可逆定温放热过程：q q2 2=T=T2 2(s(s2 2-s-s1 1)，4-1可逆绝热压缩过程。2 2、卡诺循环的热效率、卡诺循环的热效率循环净功和净热为循环净功和净热为：循环热效率为：

4、循环热效率为：T1T2Rcq1q2w0卡诺循环的热效率只与两卡诺循环的热效率只与两热源温度有关，而与工质性热源温度有关，而与工质性质无关。质无关。三、卡诺定理定理一：在两个温度不同的恒温热源之间工作的一切可逆热机，都具有相同的热效率，且与工质性质无关。定理二：在两个温度不同的恒温热源之间工作的一切可逆热机的热效率恒高于不可逆热机的热效率，即：结论：结论：（1）在两个恒温热源间工作的一切可逆循环，其热效率均为 ,其值只与热源和冷源的温度有关，且与工质的性质无关。（2）提高 热源T1，降低冷源T2，可以使卡诺循环的热效率提高。（3）卡诺循环的热效率t,c总是小于1。（4）T1T2时，t,c0，说明没有温差（单一热源）是不可能连续不断地将热能转换为机械能的。四、等效卡诺循环 实际的循环中，热量交换不可能在等温下进行，如图所示为变温的可逆循环。为了分析和比较方便，对变温热源的可逆循环引入平均吸热温度和平均放热温度的概念，将其转换成等效卡诺循环进行分析。四、等效卡诺循环任意循环任意循环a-b-c-d-a等效卡诺循环等效卡诺循环A-B-C-D-A。平均吸热温度平均吸热温度：任意循环的等效卡诺循环热效率：任意循环的等效卡诺循环热效率：平均放热温度平均放热温度：为何火电厂向高为何火电厂向高温高压参数发展温高压参数发展？