循环过程 卡诺循环PPT课件.ppt

归纳 内容回顾 2020 1 8 1 热机发展简介 1698年萨维利和1705年纽可门先后发明了蒸汽机 当时蒸汽机的效率极低 4 1765年瓦特进行了重大改进 提高了效率 人们一直在为提高热机的效率而努力 从理论上研究热机效率问题 一方面指明了提高效率的方向 另一方面也推动了热学理论的发展 几种典型热机的效率 5 4循环过程卡诺循环 研究由多个过程构成的热机循环效率及其特点 一 热机及其工作特点 2020 1 8 2 蒸汽机工作原理 高温热源 低温热源 水蒸汽在高温热源处吸收热量 在汽缸中膨胀对外作功 之后在低温热源处放出热量 放热后变成水再回到高温热源处吸收热量成为水蒸汽 这样循环往复 对外作功 2020 1 8 3 汽油机工作循环原理 四冲程 1 吸气ab2 压缩bc3 爆炸cd膨胀作功de 4 开气门ed排气ba 等压绝热等体绝热等体等压 2020 1 8 4 热机的三个要素 热机 持续地将热量转变为功的机器 工作物质 工质 热机中被利用来吸收热量 并对外做功的物质 2 具有两个或两个以上温度不同的热源 3 能够保持连续对外作功 必须使工作物质处于循环过程 要研究热机的效率 必须研究循环过程 高温热源 低温热源 2020 1 8 5 1 循环过程 系统经过一系列变化状态过程后 又回到原来的状态的过程称做循环过程 净功 二 循环过程 由热力学第一定律 净吸热 2020 1 8 6 典型循环过程中的吸热和放热 2020 1 8 7 2 正循环 热机循环 的效率 过程曲线沿顺时针方向 系统对外作正功 循环效率 一次循环过程中系统对外做的功占它从高温热源吸热的比率 在正循环中 系统从高温热源吸热Q吸 向低温热源放热Q放 系统对外作净功A 2020 1 8 8 热机效率极限 新式苏 30喷气式战斗机 内燃机式普通摩托车机 内燃机式高速赛车 内燃机式航空母舰 内燃机式普通小轿车 靠火箭发动机推进的长征2号火箭 内燃机式或核动力潜艇 内燃机式普通邮轮 内燃机式普列车 普通内燃机 大型船舰或列车用的内燃机 现代蒸汽透平机 现代喷气涡轮发动机 2020 1 8 9 3 逆循环 致冷循环 及其致冷系数 过程曲线沿逆时针方向 系统对外作负功 逆循环A 0 外界对系统做功 系统从低温热源吸热 系统将外界对它做的功和在低温热源吸收的热量一并在高温热源放出 低温热源温度越来越低 制冷机 致冷机致冷系数 在效率计算中A Q均取绝对值 2020 1 8 10 致冷机的制冷系数 2020 1 8 11 致冷机的工作原理 低温热源 高温热源 2020 1 8 12 1 4 2 3 例1mol氦气经过如图所示的循环过程 其中求循环过程中热机的效率 解由理想气体状态方程 2020 1 8 13 如何提高热机的效率 寻找最理想的循环 2020 1 8 14 5 4循环过程卡诺循环 一 循环过程 1 正循环 热机循环 2 逆循环 制冷循环 制冷机制冷系数 热机效率 2020 1 8 15 在卡诺循环中 系统只和高温热源 温度为T1 与低温热源 温度为T2 交换热量 三 卡诺循环 1824年法国的年青工程师卡诺提出一个工作在两恒温热源之间的理想循环 卡诺循环 给出了热机效率的理论极限值 卡诺循环 由两条等温线和两条绝热线构成的循环 2020 1 8 16 2020 1 8 17 1 理想气体卡诺循环热机效率的计算 A B等温膨胀吸热 C D等温压缩放热 卡诺热机效率 2020 1 8 18 D与A在同一绝热线 B与C在同一绝热线 卡诺热机效率 卡诺热机效率与工作物质无关 只与两个热源的温度有关 两热源的温差越大 则卡诺循环的效率越高 提高热机效率的途径 提高T1温度 或降低T2温度 2020 1 8 19 5 4循环过程卡诺循环 二 循环过程 1 正循环 热机循环 2 逆循环 制冷循环 制冷机制冷系数 热机效率 三 卡诺循环 一 热机及工作特点 1 卡诺热机效率 2020 1 8 20 热机效率极限 新式苏 30喷气式战斗机 内燃机式普通摩托车机 内燃机式高速赛车 内燃机式航空母舰 内燃机式普通小轿车 靠火箭发动机推进的长征2号火箭 内燃机式或核动力潜艇 内燃机式普通邮轮 内燃机式普列车 普通内燃机 大型船舰或列车用的内燃机 现代蒸汽透平机 现代喷气涡轮发动机 卡诺定理 2 卡诺定理 2020 1 8 21 活塞发动机 四冲程活塞发动机 2020 1 8 22 3 卡诺致冷机 卡诺逆循环ADCBA 制冷系数 2020 1 8 23 例1图中两卡诺循环吗 已知 已知 2020 1 8 24 例2如图 MT为等温线 MQ为绝热线 则在AM BM CM三种准静态过程中 温度升高的是过程 气体吸热的是过程 答 BM CM CM 类似地 可判定BM AM是放热过程 理由 TB TC TT TM 理由 考虑循环CMQC A 0 吸热 但Q QCM QQC 而QC放热 故CM吸热 BMCM CM 2020 1 8 25 BM过程一定为放热过程 循环BMQB为逆循环 AM过程一定为放热过程 循环AMQA为逆循环 判定BM AM是放热过程 2020 1 8 26 例 1mol氧气作如图循环 ABCA AB为等温过程 BC为等压过程 CA为等容过程 试计算循环效率 解 循环吸热 2020 1 8 27 循环放热 2020 1 8 28 例 一定量的理想气体 分别经历abc def过程 这两过程是吸热还是放热 解 abc过程吸热 def与绝热线组成一个制冷机循环defd 系统在一次循环过程中吸收的净热量 def过程放热 2020 1 8 29 例 卡诺致冷机使1kg0C的水变成0C的冰 需作多少功 需取出热量 J