工程热力学与传热学-§4-2-卡诺循环与卡诺定理-课件

1、4-2 卡诺循环与卡诺定理 4-2 卡诺循环与卡诺定理 2热力循环：工质经过一系列的状态变化，重新回复到原来状态的全部过程。可逆循环：全部由可逆过程组成的循环称为可逆循环。不可逆循环：循环中有部分过程或全部过程是不可逆过程的循环。(1) 正向循环：将热能转变为机械能的循环，也称为动力循环或热机循环。 p v4-2 卡诺循环与卡诺定理 1.热力循环 2热力循环：工质经过一系列的状态变化，重新回复到原来状态的全3正向循环示意图：在p-v与T-s图上，正向循环按顺时针方向进行。 4-2 卡诺循环与卡诺定理 动画3正向循环示意图：在p-v与T-s图上，正向循环按顺时针方向4经过一个正向循环， 根据热力

2、学第一定律， 循环热效率 ：循环热效率t用来评价正向循环的热经济性。显然， t 1。4-2 卡诺循环与卡诺定理 4经过一个正向循环， 根据热力学第一定律， 循环热效率 ：循5 消耗功将热量从低温热源转移到高温热源的循环，如制冷装置循环或热泵循环。 在p-v与T-s图上，逆向循环按逆时针方向进行。 4-2 卡诺循环与卡诺定理 动画(2) 逆向循环：5 消耗功将热量从低温热源转移到高温热源的循环，如制冷6高温热源放热Q1热泵Wnet吸热Q2低温热源根据热力学第一定律， 通常用工作系数评价逆向循环的 热经济性。 制冷系数 ：制冷装置工作系数 供热系数 ：热泵工作系数 4-2 卡诺循环与卡诺定理 6高

3、温热源放热Q1热泵Wnet吸热Q2低温热源根据热力学第一72卡诺循环 卡诺循环是法国工程师卡诺（S. Carnot）于1824年提出的一种理想热机工作循环，它由两个可逆定温过程和两个可逆绝热过程组成。 卡诺循环热效率：4-2 卡诺循环与卡诺定理 动画72卡诺循环 卡诺循环是法国工程师卡诺（8对于理想气体：4-2 卡诺循环与卡诺定理 8对于理想气体：4-2 卡诺循环与卡诺定理 9结论： (1) 卡诺循环的热效率只取决于高温热源的温度与低温热源的温度，而与工质的性质无关; (2) 卡诺循环的热效率总是小于1，不可能等于1，因为T1 或T20K都是不可能的。这说明通过热机循环不可能将热能全部转变为机

4、械能; (3) 当T1=T2时，卡诺循环的热效率等于零，这说明没有温差是不可能连续地将热能转变为机械能，只有一个热源的热机（第二类永动机）是不可能的。4-2 卡诺循环与卡诺定理 9结论： (1) 卡诺循环的热效率只取决于高温热源的10（1）卡诺制冷循环：制冷系数：（2）卡诺热泵循环：供热系数：4-2 卡诺循环与卡诺定理 逆向卡诺循环：10（1）卡诺制冷循环：制冷系数：（2）卡诺热泵循环：供热系3卡诺定理 4-2 卡诺循环与卡诺定理 定理一在相同的高温热源和低温热源间工作的一切可逆热机具有相同的热效率，与工质的性质无关。 定理二在相同高温热源和低温热源间工作的任何不可逆热机的热效率都小于可逆热机的热效率。 3卡诺定理 4-2 卡诺循环与卡诺定理 定理一在相同的12单一热源热机，违背热力学第二定律 假如t,R1t,R2R1带动R2逆向运行t,R1t,R2、 t,R1t,R2不可能t,R1t,R24-2 卡诺循环与卡诺定理 12单一热源热机，违背热力学第二定律 假如t,R1t,13 卡诺循环与卡诺定理从理论上确定了通过热机循环实现热能转变为机械能的条件，指出了提高热机热效率的方向。它们的提出和研究对热力学的发展，特别是对热力学第二定律的建