第9章循环过程改.

19-3循环过程:循环过程在p-V图上有什么特点？所以曲线所包围的面积等于净功的大小。正循环系统吸热，对外做功--热机循环逆循环（逆时针）外界做功--致冷循环0E什么是热机？---系统(工质)吸热、对外做功的机器。（例：蒸汽机，内燃机等）pVQA1.正循环热机的效率9.3.1准静态的循环过程O2热机的循环过程热机能量转换和传递的一般特征是：一定量的工质在一次循环过程中要从高温热源吸热，对外做净功（指正功、负功的代数和），同时向低温热源放出热量系统在一正循环中,从高温热源吸热向低温热源放热1Q21QQA对外做的净功为0E系统内能增量热机的效率),0(22这里取了绝对值放热QQA高温热库Q2Q1低温热库工质31.式中的A:循环过程中各吸、放热分过程系统做功的代数和；2.式中的Q1:各个吸热分过程吸热的总和，与放热分过程无关；3.式中的Q2:各个放热分过程放热的绝对值的总和，与吸热分过程无关；说明：泵气缸T1Q1T2Q2A1锅炉（高温热库）冷凝器（低温热库）A21211QQQA例.火力发电厂目的代价取绝对值4解：先画出对应的p－V图2ln22ln1VpRTAQabcbc1123)(23)(VpVppTTCQaababVababcbppVpVp221由0012125)(25)(VpVpVpTTCQaaacaPca0%4.1389.25.21232ln2251112QQ例：1mol单原子分子理想气体作如图循环，已知V2=2V1,求：循环效率。oacbVT2V1VOacbpV2V1V5例题：某理想气体经历图示的循环过程，AB为等压过程，吸收热量500J，BC为绝热过程，CA为等温过程，且已知该循环效率η＝20％，求：（1）CA过程气体所吸收的热量Q2（2）ABC过程气体对外做功AVpOABC1120%500QQQ放放吸400CAQQJ放0400CACAEAQJＣＡ为等温过程20%AQ吸500ABCABCAAAAJCA=解：(1)CA为等温放热过程(2)A=100J为净功6例：奥托机是德国物理学家奥托发明的一种热机，以其原理制造的发动机现仍在使用。奥托机的循环曲线是由两条绝热线和两条等容线构成。1211VV证明：热机效率为绝热线解：23为等容吸热过程)(23TTCQV吸41为等容放热过程)(41TTCQV放效率吸放QQ||1)()(12341TTCTTCVV23141TTTT7a1V43212V吸气排气绝热线VPo)()(12341TTCTTCVV23141TTTT12为绝热压缩过程211112TVTVCTV121121TTVV34为绝热膨胀过程412311TVTV34121TTVV34121TTVV2314TTTT21TT23141TTTT1211VV一般为8，如采用双原子分子气体为工作物质，在理想情况下，其热机效率为：14.1811%56称为压缩比12VV8例：一热机以1mol双原子分子气体为工作物质，循环曲线如图所示，其中AB为等温过程，TA=1300K，TC=300K。求①.各过程的内能增量、功、和热量；②.热机效率。解：①AB为等温膨胀过程5.05o)m(3VP等温线CAB0ABEK1300BATTABABAQ5.05ln130031.81吸热ABAVVRTlnJ24874BC为等压压缩过程)(BCVBCTTCE)1300300(31.8251J207759)(BCVBCTTCE5.05o)m(3VPK1300AT等温线CABK300cT)(BCBCVVPA)1300300(31.81)(BCTTRJ8310)(BCPBCTTCQ)1300300(31.8271J29085放热J20775或由热力学第一定律AEQ831020775BCQCA为等容升压过程0CAACACAEQJ29085放热)(CAVTTC吸热J20775)3001300(31.825110BCQQ放45649|29085|1J2908536.05.05o)m(3VPK1300AT等温线CABK300cT%36吸放QQ||1CAABQQQ吸J456492487420775②.热机效率吸放QQ||1CABCABEEEE207752077500一个循环中的内能增量为：11致冷系数定义:AQw22.逆循环致冷系数将待冷却物体作为低温热源，反向进行循环，可实现致冷循环。外界对系统做功A（净功0，这里已取绝对值)；工质从低温热源(即待冷却物体)吸热Q2，向高温热源放热Q1（Q1已取绝对值)。Q2—追求的效果A—付出的“成本”冰箱外冷冻室高温热库低温热库AQ1Q2工质致冷系数：对工质做一份功可从低温热源提取多少份热量取绝对值212QQQ取绝对值129.3.2卡诺循环1.卡诺循环：工质只和两个恒温热库交换热量的准静态循环。按卡诺循环工作的热机—卡诺热机pVT1Q11T2A243Q2工质A高温热库T1Q2Q1低温热库T213以理想气体工质为例，计算卡诺循环的效率1211lnVVRTQ4322lnVVRTQ等温膨胀12等温压缩34从高温热库吸热向低温热库放热绝对值132121VTVT142111VTVT绝热膨胀23绝热压缩414312VVVV因此121432lnln1VVRTVVRT211CQQ121TT14实际最高效率：%36例.热电厂CC,3058021TT按卡诺循环计算：%5.64580273302731C非卡诺循环、散热、摩擦等冷凝塔锅炉发电机原因：152.卡诺逆循环的致冷系数：2122122CTTTQQQAQw可见,低温热源的温度T2越低,则致冷系数越小,致冷越困难。Cw一般致冷机的致冷系数约:27.若T1=293K(室温),2732231005113.63.20.520.0170.00342TCw下面比较η和w的能流图取绝对值取绝对值161.热机循环目的：吸热对外做功1)pV图正2)热流图高温热源低温热源1Q2Q净A3)效率吸净QA121QQQ2.致冷循环目的：通过外界做功从低温热源吸热1)pV图逆2)热流图高温低温外净A2Q1Q3)致冷系数外净吸AQw212QQQ放吸净QQA0放吸净QQA017例:一卡诺机在温度为400K和300K的两个热源之间运转，问(1)如果在每一循环中，该机从高温热源得到6000J的热量，其对外作净功多少？(2)如果该机反向运转，当作致冷机，从低温热源吸收6000J的热量，要向高温热源放热多少？(3)如果提高高温热源的温度，让热机仍工作在与(1)相同的两条绝热线之间，但每次循环净功比(1)增加20，求此时高温热源的温度。0012251)1(:TT解J150011QAQAJ450012AQQ3)2(212TTTw3212QQQwJ80001QJ18002.1,J4500)3(2AAQ作功每次循环放热仍为121450018001800TTK5.4611T18例题：有一暖气装置如下：用一热机带动一制冷机，制冷机从河水中吸热而供给暖气系统中的水，同时暖气中的水又作为热机的冷凝器。热机的高温热源温度是210℃，河水温度是15℃，暖气系统的水温是60℃。设热机和制冷机分别以卡诺正循环和卡诺逆循环工作，暖气系统中的水得到的热量是煤所发热量的几倍？12/1TTC1121)/1(QTTQAC11212)/(QTTAQQ热机效率：热机做功：热机向暖气系统的水放热：1T2T3T解：设热机高温热源温度是，暖气系统水温是河水温度是，一个循环煤燃烧所发热量1Q19AQTTTwC2323ATTTQ3232ATTTAQ)1(3232ATTTTQTAQQ)1(32311222112132212)])(([QTTTTTTTT1199.2)]483333483)(288333333(483333[QQ制冷机致冷系数：制冷机从河水中吸热：制冷机向暖气系统的水放热：暖气系统中的水得到的热量是：暖气系统中的水得到的热量是是煤所发热量的2.99倍。