例5-2

例5-2有人设计一台热泵装置，在120～27℃之间工作，热泵消耗的功由一台热机装置供给。已知热机在温度为1200K和300K的两个恒温热源之间工作，吸热量QH=1100kJ,循环净功Wnet=742.5kJ,见图5－13，问：（1）热机循环是否可行？是否可逆？（2）若热泵设计供热量Q1＝2400kJ，问该热泵循环是否可行?是否可逆?（3）求热泵循环的理论最大供热量Q1,max。解（1）根据循环的能量守恒，确定热机循环的放热量kJkJkJWQQnetHL5.3575.7421100循环判据0/275.03005.35712001100KkJKkJKkJTQTQTQLLHHr由此判断:该热机循环使不可逆循环。（2）已知热泵循环的T1=(120+273)K=393K,T2=(27+273)K=300K,WP=Wnet=742.5kJ,Q1=2400kJ,Q2=Q1-WP=2400kJ-742.5kJ=1657.5kJ.循环判据0/5819.03005.165739324002211KkJKkJKkJTQTQTQr由此判断：该热泵循环可以实现，是不可逆循环。（3）理想情况是按可逆循环工作。由克劳修斯积分等式0rTQ确定Q1,max:03005.742393,0max,1max,12max,11max,1KkJQKQTWQTQP得Q1,max=-3137.6kJ负值表示工质向高温热源T1放热。需要指出：循环过程能量守恒式netWQQ21中的Q1和Q2是绝对值，而第二定律判据0rTQ中的Q1和Q2均用代数值。同时，这里应该以循环工质为主体，而不是以热源为主体决定Q1和Q2的正负。