5第4版工程热力学总结第5章.ppt

卡诺定理举例 A 热机是否能实现 例 题 例1：欲设计一热机，使之能从温度为973K的高温热源吸热2000kJ，并向温度为303K的冷源放热800kJ。（1）问此循环能否实现？（2）若把此热机当制冷机用，从冷源吸热800kJ，能否可能向热源放热2000kJ？欲使之从冷源吸热800KJ，至少需耗多少功？ 解:（1）方法1：利用克劳修斯积分式来判断循环是否可行。 所以此循环能实现， 且为不可逆循环。 方法2：利用孤立系熵增原理来判断循环是否可行。如图a所示，孤立系由热源、冷源及热机组成，因此 （a） 式中：ΔSH和ΔSL分别为热源T1及冷源T2的熵变；ΔSE为循环的熵变， 即工质的熵变。因为工质经循环恢复到原来状态，所以 ΔSE＝0 （b） 而热源放热，所以 （c） 冷源吸热，则 （d） 将式（b）、（c）、（d）代入式（a），得 所以此循环能实现。 （2）若将此热机当制冷机用，使其逆行，显然不可能进行，因为根据上面的分析，此热机循环是不可逆循环。当然也可再用上述3种方法中的任一种，重新判断。 利用孤立系熵增原理来判断循环是否可行。孤立系由热源、冷源及热机组成，因此 讨论： （1）对于循环方向性的判断可用例题中3种方法的任一种。但需注意的是：克劳修斯积分式适用于循环，即针对工质，所以热量、功的方向都以工质作为对象考虑；而熵增原理表达式适用于孤立系统，所以计算熵的变化时，热量的方向以构成孤立系统的有关物体为对象，它们吸热为正，放热为负。千万不要把方向搞错，以免得出相反的结论。 （2）在例题所列的3种方法中，孤立系熵增原理方法，无论对循环还是对过程都适用。而克劳修斯积分式和卡诺定理仅适用于循环方向性的判断。 * * 第五章 热力学第二定律 5-1 热力学第二定律 5-2 卡诺循环和多热源可逆循环分析 5-3 卡诺定理 5-4 熵、热力学第二定律的数学表达式 5-5 熵方程 5-6 孤立系统熵增原理 5-7 参数的基本概念、热量用 热力学第二定律：热量不可能自发地、不付代价地从低温物体传至高温物体。或：不可能从单一热源取热，并使之完全转变为有用功而不产生其它影响。 卡诺循环热机效率： 3. 卡诺定理：① 在两个不同T的恒温热源间工作的一切可逆热机?tR = ?tC ；② 多热源间工作的一切可逆热机?tR多 同温限间工作卡诺机 ?tC ；③ 不可逆热机?tIR 同热源间工作可逆热机?tR。 内容回顾 熵： 热力学第二定律数学表达式： 内容回顾 物理意义：δq是1Kg工质在可逆过程中自外界吸入的热量。T 是传热时工质的绝对温度，ds及是此微元过程中1Kg工质的熵变。 内容回顾 7. 闭口系的熵变 = 热熵流 + 熵产 8. 开口系的熵变 = 质熵流 + 热熵流 + 熵产 △S = Sf,m + Sf,Q + Sg △S = Sf,Q + Sg 9.孤立系统的熵只能增加或者为零不能减小。 10. 1000 K 300 K A 2000 kJ 800 kJ 1200 kJ 可能 如果：W=1500 kJ 1500 kJ 不可能 500 kJ 例题：利用孤立系统熵增原理证明下述循环发动机是不可能制成的: 它从167℃的热源吸热1000kJ向7℃的冷源放热568kJ，输出循环净功432kJ。 证明：取热机、热源、冷源组成闭口绝热系 所以该热机是不可能制成的 方法3：利用卡诺定理来判断循环是否可行。若在T1和T2之间是一卡诺循环，则循环效率为　 而欲设计循环的热效率为 欲设计循环的热效率比同温限间卡诺循环的低，所以循环可行。 （a） ΔSE＝0 （b） （c）