5.3循环过程 卡诺循环.ppt

* 汽车发动机—热机 汽油机的循环过程 一般汽车发动机的循环过程由两个等容过程和两个绝热组成，其中AB和CD为绝热过程，该循环过程决定了发动机的关键性技术指标——热机效率。 V2 P O P1 P2 C D B A V1 吸 放 * 汽车发动的热机效率为 其中，TA为燃料燃烧前的温度， TB为燃料燃烧后的温度；V1为气体压缩前的体积，V2为气体压缩后的体积。 4.卡诺逆循环与卡诺制冷机 完全类似于卡诺正循环的分析，可以证明，理想气体准静态卡诺逆循环（制冷机）的制冷系数为 2-1等温压缩放出的热量 4-3等温膨胀吸收的热量 外界对系统的功等于系统放出的净热 * 例题 家用冰箱的制冷系数一般约为5，若一台冰箱被放在温度为27℃的厨房中，冰箱冷冻室内的温度为-18 ℃,制冷机从冷冻室吸收的热量每天有大约5 ×106J.（1）在不考虑其它因素的条件下，要使冰箱冷冻室保持-18 ℃,冰箱每天要做多少功？此冰箱每月的耗电量是多少？（2）如果此冰箱为理想的卡诺制冷机，每月耗电量又为多少？ * 解：（1）设e为制冷机的制冷系数， Q1为冰箱传递给高温热源（厨房）的热量，Q2为制冷机从冷冻室吸收的热量 由 得 冰箱传递给高温热源（厨房）的热量为 * * 循环过程应用非常常见，如汽车发动机、蒸汽机等，还有冰箱、空调等，它们分别以不同的方式利用了不同种类的循环过程，最终具有了各自不同的功能。 那么，这些机器和设备是怎样利用循环过程来达到各自的目的？对于它们什么是最关键的指标？工程师设计高性能的机器和设备以及提高其性能的依据是什么呢？ 5-3 循环过程及其在工程中的应用 一、循环过程 1. 循环过程 循环过程—系统由某一状态出发，经过任意一系列的状态，最后又回到原来状态的过程。ΔE = 0。 2. 准静态循环过程 只有准静态过程在P-V图上有对应的过程曲线。准静态循环过程对应于P-V图上一封闭的曲线。 3. 正循环与逆循环 正循环—在P-V图上按顺时针方向进行的循环。 逆循环—在P-V图上按逆时针方向进行的循环。 对如图示的正循环，由1→2的膨胀过程中系统对外作正功 4. 正循环过程的功能转换 由2 →1的压缩过程中系统对外作负功 正循环过程中，系统对外作的总功（净功）为： 正循环 可见，正循环过程中系统对外作正功。 由1→2的膨胀过程中系统从高温热源（外界）吸热Q1。 由2 →1的压缩过程中系统向低温热源（外界）放热Q2。 正循环过程中，系统从外界吸收的总热量（净热）为：Q1-Q2。 正循环 符号规定：在此我们规定W、Q均取绝对值。-W表示系统对外作负功，-Q表示系统向外界放热。 由热力学第一定律， 正循环 由此可见，在正循环过程中，系统从高温热源吸收的热量部分用于对外作功，部分在低温热源处放出。 热机——工作物质作正循环的机器。 致冷机——工作物质作逆循环的机器。 逆循环 5. 逆循环过程的功能转换 系统对外作的净功 W= - W1+W20即外界对系统作功。 系统从外界吸收的净热 Q=- Q1+Q20即系统向外（高温热源）放热。 由热力学第一定律， Q=W0， Q1=Q2+W 由此可见，在逆循环过程中，外界对系统作功，把热量由低温热源传递到高温热源。 那么，外界对系统作的功可使多少热量由低温热源传到高温热源呢？这就是致冷机的效率问题。 二、热机效率 1. 热机 把热能转换成机械能的装置称为热机，如蒸汽机、汽车发动机等。 2. 热机工作特点 需要一定工作物质。 至少需要两个热源。 工作物质作正循环。 正循环 3.工作示意图 高温热源T1 低温热源T2 热机从高温热源吸取热量，一部分转变成功，另一部分放到低温热源。 4.热机效率 热机效率 如果从高温源吸取的热量转变成的功越多，则热机效率就越大。 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 . 三、致冷机 致冷机的工作物质作逆循环。通过外界对系统作功将系统由低温源吸收的热量传递到高温源，从而使低温源温度降低。 逆循环 例如：电冰箱、空调都属于致冷机。 高温热源T1 低温热源T2 1.工作示意图 致冷机是通过外界作功将低温源的热量传递到高温源中，使低温源温度降低。 2.致冷系数 如果外界做一定的功，从低温源吸取的热量越多，致冷效率越大。 室外 室内 致冷系数 由能量守恒 节流阀 冷凝器 压缩机 冰室 3.电冰箱工作原理 冰箱循环示意图 四、供暖系数 空调机不仅可以制冷，而且也可制热。将其称为热泵。 高温热源T1 低温热源T2 室外 室内 热泵是通过外界作功，将低温源