循環(huán)過程---卡諾循環(huán)課件

1、1歷史上，熱力學(xué)理論最初是在研究熱機(jī)工作過程的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。在熱機(jī)中被用來吸收熱量并對外作功的物質(zhì)叫工質(zhì)。工質(zhì)往往經(jīng)歷著循環(huán)過程，即經(jīng)歷一系列變化又回到初始狀態(tài)。若循環(huán)的每一階段都是準(zhǔn)靜態(tài)過程，則此循環(huán)可用P-V圖上的一條閉合曲線表示。箭頭表示過程進(jìn)行的方向。工質(zhì)在整個(gè)循環(huán)過程中對外作的凈功等于曲線所包圍的面積。沿順時(shí)針方向進(jìn)行的循環(huán)稱為正循環(huán)或熱循環(huán)。沿反時(shí)針方向進(jìn)行的循環(huán)稱為逆循環(huán)或制冷循環(huán)。3 循環(huán)過程 卡諾循環(huán)3.1 循環(huán)過程2正循環(huán)的特征：一定質(zhì)量的工質(zhì)在一次循環(huán)過程中要從高溫?zé)嵩次鼰酫1，對外作凈功|A|，又向低溫?zé)嵩捶懦鰺崃縌2。而工質(zhì)回到初態(tài)，內(nèi)能不變。如熱電廠中水的循環(huán)過

2、程（示意如圖）。實(shí)用上，用效率表示熱機(jī)的效能以 表示T1 Q1T2 Q2泵|A|氣缸Q1、Q2、|A|均表示數(shù)值大小。工質(zhì)經(jīng)一循環(huán)|A|= Q1-Q233.2 理想氣體的卡諾循環(huán)及效率ab：與溫度為T1的高溫?zé)嵩唇佑|，T1不變，體積由Va膨脹到Vb，從熱源吸收熱量為 : bc：絕熱膨脹，體積由Vb變到 Vc，吸熱為零。cd：與溫度為T2的低溫?zé)嵩唇佑|，T2不變， 體積由Vc壓縮到Vd，從熱源放熱為:da ：絕熱壓縮，體積由Vd變到Va，吸熱為零。PV圖O p VVaapa絕熱線等溫線pbpCpdVbVcVdbcdQ2Q11824年卡諾（法國）提出了一個(gè)能體現(xiàn)熱機(jī)循環(huán)基本特征的理想循環(huán)卡諾循環(huán)。

3、由4個(gè)準(zhǔn)靜態(tài)過程（兩個(gè)等溫、兩個(gè)絕熱）組成。4在一次循環(huán)中，氣體對外作凈功為 |A|= Q1-Q2 （ 參見能流圖） 高溫恒溫?zé)嵩吹蜏睾銣責(zé)嵩礋釞C(jī)熱機(jī)效率為:由絕熱方程b c、d a理想氣體卡諾循環(huán)的效率只與兩熱源的溫度有關(guān)5 后面將證明在同樣兩個(gè)溫度T1和T2之間工作 的各種工質(zhì)的卡諾循環(huán)的效率都由上式給定，而且是實(shí)際熱機(jī)可能效率的最大值。高溫恒溫?zé)嵩吹蜏睾銣責(zé)嵩礋釞C(jī) 逆向循環(huán)反映了制冷機(jī)的工作原理，循環(huán)方向a d c b；其能流圖如右圖所示。 致冷系數(shù):定義為6這是在T1和T2兩溫度間工作的各種制冷機(jī)的制冷系數(shù)的最大值工質(zhì)把從低溫?zé)嵩次盏臒崃亢屯饨鐚λ鞯墓σ詿崃康男问絺鹘o高溫?zé)嵩?，?/p>

4、結(jié)果可使低溫?zé)嵩吹臏囟雀?，達(dá)到制冷的目的。吸熱越多，外界作功越少，表明制冷機(jī)效能越好。用制冷系數(shù) 表示實(shí)例 冰箱 熱泵7卡諾致冷機(jī)致冷系數(shù)壓縮機(jī)低溫吸熱高溫放熱高壓液體高壓氣體節(jié)流過程Op VVaapapbpCpdVbVCVdbcdQ2Q183 循環(huán)過程 卡諾循環(huán)循環(huán)過程循環(huán)過程,簡稱循環(huán). 重要特征:經(jīng)歷循環(huán)回到初始狀態(tài)系統(tǒng)內(nèi)能不變.熱機(jī)(正循環(huán)),OpV致冷機(jī)(逆循環(huán)).OpV低溫?zé)嵩锤邷責(zé)嵩锤邷責(zé)嵩锤邷責(zé)嵩吹蜏責(zé)嵩碤2Q1Q2Q1Q1Q2Q1Q2AA9卡諾循環(huán)PV圖.O p VVaapa絕熱線等溫線pbpCpdVbVcVdbcdQ2Q1在循環(huán)過程中,Q2代表放出的熱量.卡諾正循環(huán)abc

5、 d卡諾循環(huán)的效率:卡諾循環(huán)的小結(jié):(1)高溫、低溫兩個(gè)熱源;(2) 效率只決定于兩個(gè)熱源的溫度;(3) 效率總是小于1的.10卡諾致冷機(jī):循環(huán)方向ad c b a致冷系數(shù):定義為卡諾致冷機(jī)壓縮機(jī)低溫吸熱高溫放熱高壓液體高壓氣體節(jié)流過程Op VVaapapbpCpdVbVCVdbcdQ2Q111例題1.有一卡諾致冷機(jī),從溫度為-10oC的冷藏室吸取熱量,而向溫度為20oC的物體放出熱量.設(shè)該致冷機(jī)所耗功率為15kW,問每分鐘從冷藏室吸多少熱量?解:據(jù)題意 T1 = 293K,T2 =263K, 則壓縮機(jī)每分鐘做功 A=1510360=9 105 (J)每分鐘從冷藏室吸取熱量為 Q2=A =9

6、105 263/30=7.89 106 (J )討論:每分鐘向高溫物體放出熱量為 Q1= Q2 +A=8.79 106 (J )進(jìn)氣閥排氣閥活塞點(diǎn)火裝置奧托熱機(jī) VVVPdbe0ca奧 托 循 環(huán)點(diǎn)火裝置吸氣VVVPdbe0ca奧 托 循 環(huán)點(diǎn)火裝置吸氣VVVPdbe0ca奧 托 循 環(huán)點(diǎn)火裝置吸氣VVVPdbe0ca奧 托 循 環(huán)點(diǎn)火裝置吸氣VVVPdbe0ca奧 托 循 環(huán)點(diǎn)火裝置吸氣VVVPdbe0ca奧 托 循 環(huán)點(diǎn)火裝置吸氣VVVPdbe0ca奧 托 循 環(huán)點(diǎn)火裝置吸氣VVVPdbe0ca奧 托 循 環(huán)點(diǎn)火裝置吸氣VVVPdbe0ca奧 托 循 環(huán)點(diǎn)火裝置吸氣VVVPdbe0ca奧

7、托 循 環(huán)點(diǎn)火裝置吸氣VVVPdbe0ca奧 托 循 環(huán)點(diǎn)火裝置壓縮VVVPdbe0ca奧 托 循 環(huán)點(diǎn)火裝置壓縮VVVPdbe0ca奧 托 循 環(huán)點(diǎn)火裝置壓縮VVVPdbe0ca奧 托 循 環(huán)點(diǎn)火裝置壓縮VVVPdbe0ca奧 托 循 環(huán)點(diǎn)火裝置壓縮VVVPdbe0ca奧 托 循 環(huán)點(diǎn)火裝置壓縮VVVPdbe0ca奧 托 循 環(huán)點(diǎn)火裝置壓縮VVVPdbe0ca奧 托 循 環(huán)點(diǎn)火裝置爆炸VVVPdbe0ca奧 托 循 環(huán)點(diǎn)火裝置作功VVVPdbe0ca奧 托 循 環(huán)點(diǎn)火裝置作功VVVPdbe0ca奧 托 循 環(huán)點(diǎn)火裝置作功VVVPdbe0ca奧 托 循 環(huán)點(diǎn)火裝置作功VVVPdbe0ca奧 托

8、 循 環(huán)點(diǎn)火裝置作功VVVPdbe0ca奧 托 循 環(huán)點(diǎn)火裝置作功VVVPdbe0ca奧 托 循 環(huán)點(diǎn)火裝置作功VVVPdbe0ca奧 托 循 環(huán)點(diǎn)火裝置作功VVVPdbe0ca奧 托 循 環(huán)點(diǎn)火裝置排氣VVVPdbe0ca奧 托 循 環(huán)點(diǎn)火裝置排氣VVVPdbe0ca奧 托 循 環(huán)點(diǎn)火裝置排氣VVVPdbe0ca奧 托 循 環(huán)點(diǎn)火裝置排氣VVVPdbe0ca奧 托 循 環(huán)點(diǎn)火裝置排氣VVVPdbe0ca奧 托 循 環(huán)點(diǎn)火裝置排氣VVVPdbe0ca奧 托 循 環(huán)點(diǎn)火裝置排氣VVVPdbe0ca奧 托 循 環(huán)點(diǎn)火裝置吸氣VVVPdbe0ca奧 托 循 環(huán)點(diǎn)火裝置吸氣VVVPdbe0ca奧 托 循 環(huán)點(diǎn)火裝置吸氣49例題2.內(nèi)燃機(jī)的循環(huán)之一奧托(N.A.Otto)循環(huán),內(nèi)燃機(jī)利用氣體或液體燃料直接在汽缸中燃燒,產(chǎn)生巨大的壓強(qiáng)而做功.奧托循環(huán)如圖所示(abcdeba).試分析各分過程的特征,并計(jì)算其效率.解:(1)ab等壓膨脹(吸入燃料)Op VV0ap0VbcdeQ2 Q1 (2) bc絕熱壓縮(升溫) (3) cd爆炸(等體吸熱);de 做功(絕熱) (4) eb汽缸開口降壓;ba排氣 含有吸氣排氣的過程不能看做循環(huán)過程,但bcde可當(dāng)做以空氣作為工作物質(zhì)的循環(huán)過程.其中bc、de均為絕熱過程.吸熱在cd過程