工程热力学 第三课.ppt

§2-7 卡诺循环与卡诺定理 法国工程师卡诺 (S. Carnot)， 1824年提出 卡诺循环 热力学第二定律告诉人们，任何循环的热效率都小于100%。那么热力循环的热效率最高能达到多少？通过卡诺循环寻找规律。 第二十八页，共四十九页，2022年，8月28日 卡诺循环—理想可逆热机循环 卡诺 循环 示意 图 4-1绝热压缩过程，得到功 1-2定温吸热过程， q1 = T1(s2-s1) 2-3绝热膨胀过程，对外作功 3-4定温放热过程， q2 = T2(s2-s1) 第二十九页，共四十九页，2022年，8月28日 卡诺循环热机效率 卡诺循环热机效率 T1 T2 R q1 q2 w Carnot efficiency 依热力学第一定律： w=q1-q2 第三十页，共四十九页，2022年，8月28日 ? ?c只取决于恒温热源T1和T2 而与工质的性质无关； 卡诺循环热机效率的说明 ? T1 ?c , T2 ?c ，温差越大，?c越高 ? 当T1=T2， ?c = 0, 单热源热机不可能 ? T1 = ? K, T2 = 0 K, ? ?c < 100%， 热二律 第三十一页，共四十九页，2022年，8月28日 T0 ? c 逆向卡诺循环?卡诺制冷循环 T0 T2 制冷 T0 T2 R q1 q2 w T s s2 s1 T2 ?c 第三十二页，共四十九页，2022年，8月28日 逆向卡诺循环?卡诺制热循环 T1 T0 T1 制热 T s T1 T0 R q1 q2 w s2 s1 T0 第三十三页，共四十九页，2022年，8月28日 三种卡诺循环 T0 T2 T1 制冷 制热 T s T1 T2 动力 供热系数总是大于1，制冷系数可以大于、等于、小于1。 第三十四页，共四十九页，2022年，8月28日 有一卡诺热机,从T1热源吸热Q1,向T0环境放热Q2,对外作功W带动另一卡诺逆循环,从T2冷源吸热Q2’,向T0放热Q1’ 例 题 T1 T2(<T0) Q2’ W T0 Q1’ Q2 Q1 试证: 当T1>>T0 则 第三十五页，共四十九页，2022年，8月28日 第一页，共四十九页，2022年，8月28日 § 2-4 开口系能量方程 ?Ws ?Q ?min ?mout uin uout gzin gzout 能量守恒原则 进入系统的能量 - 离开系统的能量 = 系统储存能量的变化 Energy balance for open system 轴功：通过机械轴和外界交换的功称为轴功，用Ws表示。 第二页，共四十九页，2022年，8月28日 推进功的引入 ?Ws ?Q ?min ?mout uin uout gzin gzout ?Q + ?min(u + c2/2 + gz)in - ?mout(u + c2/2 + gz)out - ?Ws = dEcv 这个结果与实验不符 少了推进功 第三页，共四十九页，2022年，8月28日 推进功的表达式 推进功（流动功、推动功） p A p V dl W推 = p A dl = pV 对于1kg工质： w推= pv 注意： 不是 pdv v 没有变化 第四页，共四十九页，2022年，8月28日 对推进功的说明 1、与宏观流动有关，流动停止，推进功不存在 2、作用过程中，工质发生位置变化，非状态变化 3、w推＝pv与所处状态有关，是状态量 4、并非工质本身的能量（动能、位能）变化引起， 而由外界做出，流动工质所携带的能量 可理解为：由于工质的进出，外界与系统之间所传递的一种机械功，表现为流动工质进出系统时所携带和所传递的一种能量 第五页，共四十九页，2022年，8月28日 开口系能量方程的推导 ?Ws ?Q pvin ?mout uin uout gzin gzout ?Q + ?min(u + c2/2 + gz)in - ?mout(u + c2/2 + gz)out - ?Ws = dEcv ?min pvout 第六页，共四十九页，2022年，8月28日 开口系能量方程微分式 ?Q + ?min(u + pv+c2/2 + gz)in - ?Ws - ?mout(u + pv+c2/2 + gz)out = dEcv 工程上常用流率 第七页，共四十九页，2022年，8月28日 焓Enthalpy的说明 定义：h = u + pv [ kJ/kg ] H = U + pV