1、发电厂蒸汽动力循环示意图发电厂蒸汽动力循环示意图热机工作示意图热机工作示意图AQ QQ Q12高温热源高温热源低温热源低温热源550C0过过热热器器锅锅炉炉给水泵给水泵冷凝器冷凝器冷冷却却水水气气轮轮机机发电机发电机20C0高温高压蒸汽高温高压蒸汽18.6 循环过程循环过程(Cyclical process)Q QQ Q12A循环过程循环过程物质系统经物质系统经历一系列状态变化过程又历一系列状态变化过程又回到初始状态，称这一周回到初始状态，称这一周而复始的变化过程为循环而复始的变化过程为循环过程。过程。A2QQ1PV0aV1b2V热机热机持续不断地将热转换为功持续不断地将热转换为功的装置。的装
2、置。工质工质在热机中参与热功转换的在热机中参与热功转换的媒介物质。媒介物质。循环过程的特点循环过程的特点经一个循环后经一个循环后系统的内能不变。系统的内能不变。净功净功 A=循环过程曲线所包围的面积循环过程曲线所包围的面积 AQ QQ Q12高温热源高温热源低温热源低温热源A2QQ1净功净功 A=循环过程循环过程曲线所包围的面积曲线所包围的面积 AQ QQ Q12高温热源高温热源低温热源低温热源bdaacbAAAbdaacbAAPV0aV1b2VdcbabdaabacbEQEQbdaacbQQ21QQ 21QQ A2QQ1AQ QQ Q12高温热源高温热源低温热源低温热源bdaacbAAAPV
3、0aV1b2Vdc21QQ 热机效率：热机效率：1QA121QQQ 121QQ1Q系统吸热系统吸热 2Q系统放热系统放热 121QQabcdVP0VVVV2314T12T等温线等温线绝绝热热线线18.7 卡诺循环卡诺循环Q2Q1热机效率：热机效率：1AQ=121QQ1211lnVVRTQ3422lnVVRTQ121432lnln1VVTVVTabcdVP0VVVV2314T12T等温线等温线绝绝热热线线Q2Q1121432lnln1VVTVVTcb 132121VTVT142111VTVTad 4312VVVV121TT卡121211TTQQ1212TTQQQ0da解：解：AaabbEEQab
4、=+0bcbQ=cEE0同样可得：同样可得：Qcd 0,例例11mol 氢气作如图所示的循环过程氢气作如图所示的循环过程 1.判别各过程热量的符号；判别各过程热量的符号；2.计算此循环之效率。计算此循环之效率。2P211abcd0(l)(atm)VdaQcdQbcQabQba 00ababEAcb 00bcbcEAA=PPVV()aabd=QQQ+daab1=Q1AdaabbccdP2211abcdQQQQ0(l)(atm)V)()(daVabPTTCTTC)()()(daVabPabdaTTCTTCVVPP)2()24(adadVadadPadVPVPRCVPVPRCVP)34/(2i19/
5、2%5.10解：解：caQabQbcQPVPV000等等温温abc02V0)(abPabTTCQ0)(bcVbcTTCQ02ln00VVRTQcca121QQabQQ 1cabcQQQ2)(2ln)(100abPcbcVTTCVVRTTTCbcTT 2%7.1822ln22i)(abVabTTCQ)/ln(1cbbcPPRTQ abQbcQ例：例：1mol双原子理想双原子理想气体作如图循环，气体作如图循环，bc、da为等温过程为等温过程求此循环的效率求此循环的效率)(cdPcdTTCQVPdbca1T2TaVaP5.0aPaP2解：解：aabVVPPRC)(0aaVVPRC04ln2aaVP)
6、(baPTTC)(bbaaPcdVPVPRCQ0aaPVPRCdaQcdQ121QQ4ln22/52ln2/71)/ln(2addaPPRTQ0aaVabVPRCQ04lnaabcVPQ0aaPcdVPRCQ02lnaaVPaaVbcabVPRCQQQ)4ln2(1aaPdacdVPRCQQQ)2ln(2%5.20daQVPdbca1T2TaVaP5.0aPaP2abQbcQcdQ 例：例：设有一以理想气体为工作物质的热设有一以理想气体为工作物质的热机循环，如图所示，试证明其效率为：机循环，如图所示，试证明其效率为：1=p1V1V2p2()()11p1V1V2p2bacVpo()0RVQ=CV
7、p1V2p2V2R=1()Cpp2V1p2V2()CVp1V2p2V21=p1V1V2p2()()11解：解：p1V1V2p2bacVpo绝绝热热等压等压等等容容=pQVQ1=pQVQVQ例：两部可逆机串联起例：两部可逆机串联起来，如图所示，可逆机来，如图所示，可逆机 1 工工作于温度为作于温度为T1的热源的热源 1 与温与温度为度为T2=400K的热源的热源 2之间。之间。可逆机可逆机 2吸入可逆机吸入可逆机 1 放给放给热源热源 2的热量的热量Q2，转而放热，转而放热给给 T3=300K 的热源的热源 3。在。在(1)两部热机效率相等，两部热机效率相等，(2)两部热机作功相等的情况两部热机
8、作功相等的情况下求下求T1。T1Q1Q2T3T2T1T3T2Q2Q2热源热源1 1热源热源2 2热源热源3 3=2400-300=500KT1=2T2-T3400()300533K2=解：解：(1)1=T2T11=T3T2=T1T2T32A=Q1+Q2=Q2+Q3(2)T1-T2=T2-T3T1Q1Q2T3T2T1T3T2Q2Q2热源热源1 1热源热源2 2热源热源3 3技术上的循环：奥托技术上的循环：奥托(Otto)循环循环四冲程：四冲程：1.吸气吸气等压等压绝热绝热等容等容VVVPabcde02.压缩压缩绝热绝热3.爆炸作功爆炸作功 爆炸爆炸作功作功4.排气排气等容等容等压等压=1()V0
9、V1=1r11r=V0V压缩比：压缩比：ba cb dc ed be ab VV VPbde0caVVVPdbe0ca0)(cdVcdTTCQ0)(ebVebTTCQ0bcdeQQcdQQ 1ebQQ 2cdQebQ121QQ)()(1cdVebVTTCTTCcdebTTTT111eeddVTVT11bbccVTVT110)()(VTTVTTbecd10)(1VV以下证明：以下证明：若压缩比若压缩比 7，=1.4，则，则 =55%，实际只有，实际只有25%。VVVPdbe0ca吸吸气气VVVPdbe0ca吸吸气气VVVPdbe0ca吸吸气气VVVPdbe0ca吸吸气气VVVPdbe0ca吸吸气
10、气VVVPdbe0ca吸吸气气VVVPdbe0ca吸吸气气VVVPdbe0ca吸吸气气VVVPdbe0ca吸吸气气VVVPdbe0ca吸吸气气VVVPdbe0ca压压缩缩VVVPdbe0ca压压缩缩VVVPdbe0ca压压缩缩VVVPdbe0ca压压缩缩VVVPdbe0ca压压缩缩VVVPdbe0ca压压缩缩VVVPdbe0ca压压缩缩VVVPdbe0ca爆爆炸炸VVVPdbe0ca作作功功VVVPdbe0ca作作功功VVVPdbe0ca作作功功VVVPdbe0ca作作功功VVVPdbe0ca作作功功VVVPdbe0ca作作功功VVVPdbe0ca作作功功VVVPdbe0ca作作功功VVVPd
11、be0ca排排气气VVVPdbe0ca排排气气VVVPdbe0ca排排气气VVVPdbe0ca排排气气VVVPdbe0ca排排气气VVVPdbe0ca排排气气VVVPdbe0ca排排气气VVVPdbe0ca吸吸气气VVVPdbe0ca吸吸气气VVVPdbe0ca吸吸气气VVVPdbe0ca吸吸气气VVVPdbe0ca吸吸气气VVVPdbe0ca吸吸气气VVVPdbe0ca吸吸气气VVVPdbe0ca吸吸气气VVVPdbe0ca吸吸气气VVVPdbe0ca爆爆炸炸VVVPdbe0ca作作功功12A高温热源高温热源低温热源低温热源QQ(冷冻室冷冻室)(周围环境周围环境)散热器散热器冷冻室冷冻室蒸发
12、器蒸发器节节流流阀阀储储液液器器压压缩缩机机200C10atm3atm700C100C2QQ1氟氟利利昂昂18.8 致冷循环致冷循环逆循环逆循环致冷系数致冷系数12A高温热源高温热源低温热源低温热源QQPV01Q2Q01Q02Q21QQA212QQQw21QAQ21QQA2AQw=对于卡诺致冷循环对于卡诺致冷循环卡诺机之卡诺机之致冷系数为：致冷系数为：w的数值区间的数值区间()0,8低温热源温度越低温差低温热源温度越低温差越大，致冷系数越小。越大，致冷系数越小。1212TTQQVP0T12T等温线等温线212QQQw212TTTabcd绝绝热热线线Q1Q212A高温热源高温热源低温热源低温热源QQ(冷冻室冷冻室)(周围环境周围环境)散热器散热器冷冻室冷冻室蒸发器蒸发器节节流流阀阀储储液液器器压压缩缩机机200C10atm3atm700C100C2QQ1氟氟利利昂昂KTKT300270129212TTTw
