第4章-热力学基础-[2].ppt

循环过程一周：?E=0循环过程系统总吸热为Q1循环过程系统总放热为?Q2??Q1-?Q2?=A二、热机效率热机效率一次循环工质对外做的净功A一次循环工质从高温热源吸收的热量Q1V0paV1V2cbdAQ1Q2三、典型的热循环：蒸汽机的循环一定量的水从蒸发器（锅炉）中吸热Q1变成高温水蒸汽；2.水蒸汽在蒸汽窝轮机中膨胀，推动叶轮对外做功A1，同时降温，变成废汽；3.废气进入冷凝器，向低温热库放热Q2，同时自身凝结为水；4.最后水泵对冷凝水做功A2，将水压回到锅炉中去，完成循环。蒸发器水泵冷凝器蒸汽窝轮机Q1Q2A1A2燃煤电厂中的蒸汽循环化学能高温蒸汽电能动能势能热能气轮机泵凝结器冷却水发电机烟气燃烧炉燃烧枪循环水预热装置热能热能热能热能河流燃烧炉锅炉管道气轮机发电机化学能高温蒸汽电能动能势能热能气轮机泵凝结器冷却水发电机燃烧炉燃烧枪循环水预热装置热能热能热能热能河流燃烧炉锅炉管道气轮机发电机化学能高温蒸汽电能动能势能热能气轮机泵冷却水发电机燃烧炉燃烧枪循环水热能热能热能热能河流燃烧炉锅炉管道气轮机发电机烟气凝结器现代“火力发电厂”外貌：锅炉水泵冷却塔涡轮机现代火力发电厂结构示意图解：例6:如图所示循环过程，c→a是绝热过程，pa、Va、Vc已知， 比热容比为?，求循环效率。a→b等压过程b→c等容过程VpVaVcpaabcO吸热放热萨迪-卡诺（SadiCarnot）,1796～1832,法国物理学家。1824年，他（28岁）创立理想热机理论，“卡诺热机”、“卡诺循环”和“卡诺定理”，已是大家所熟悉的科学名词。但卡诺的理论在创立后长期未能得到应有的重视。§4.4.2卡诺循环(Carnotcycle)为了提高热机效率，1824年法国青年工程师卡诺提出了一个理想循环，它体现了热机循环的基本特怔，我们称它为卡诺循环。一、卡诺循环条件1.准静态循环，可以正逆循环。2.工质为理想气体。3.工质只和两个温度不同的恒温热库交换热量。二、卡诺循环组成OVpT1T21234两个等温过程(蓝色)两个绝热过程(红色)顺时针转组成正卡诺循环，逆时针转组成逆卡诺循环。Q1Q2W高温热库T1低温热库T2工质1?2过程，等温膨胀，吸热2?3过程，绝热膨胀，温度下降,3?4过程，等温压缩，放热Q1Q2OVpT1T21234V1V4V2V34?1过程，绝热压缩，温度上升,三、卡诺循环的热机效率热机循环过程效率：卡诺循环热机效率只与两个恒温热库温度T1和T2有关，与工质无关。它指明提高热机效率的方向，即提高T1值或降低T2值。实际降低T2是困难的，热电厂尽可能地提高T1温度。卡诺循环是理想循环，实际循环效率要小很多。能流图，卡诺循环中能量交换与转化关系。Q2低温热库T2AQ1工质高温热库T1燃煤电厂发电效率的现状和发展趋势温度/K效率?/%20060804015001000500100卡诺循环蒸汽涡轮机2000燃气/蒸汽联合涡轮机发展趋势现状PPCCIGCCPFBC例7.有一卡诺循环，当热源温度为100℃，冷却器温度为0℃时，一循环作净功8000J，今维持冷却器温度不变，提高热源温度，使净功增为10000J。若此两循环都工作于相同的二绝热线之间，工作物质为同质量的理想气体，则热源温度增为多少；前后效率分别为多少？解：Q1Q2OVpT1T21234V1V4V2V3升温前：升温后：例8:奥托循环的效率燃烧汽油的四冲程内燃机进行的循环过程叫奥托循环。它由两条绝热线和两条等容线组成。如图。ab段：将空气和汽油的混合气体进行绝热压缩。bc段：压缩到体积V2时点火，混合气体急速升温(等容升温)， 吸热Q1。cd段：混合气体绝热膨胀，推动活塞作功W1。da段：等容放热（实际上是将废气从气缸中排出去,把热量带走， 最后进入大气，下一循环吸入同样体积的冷空气）。状态a:T1,V1；b:T2