§5.8 循环过程和卡诺循环 第五章 热力学第一定律.ppt

§5.8 循环过程和卡诺循环 气体被压缩、冷却到室温后就能完全变为液体,然后通过节流膨胀降低温度的制冷机称为蒸汽压缩式制冷机。 §5.8 循环过程和卡诺循环 ? 2-3 为绝热膨胀过程。设气体的比热容比为γ， T1V2γ-1 = T2V3γ-1 同理1-4 为绝热膨胀过程 T1V1γ-1= T2V4γ-1 目前30万KW 汽轮机的蒸汽压强在 20 Mpa以上，蒸汽温度400℃ 以上，这种蒸汽称为亚临界状态的蒸汽，其排气温度约 200℃，热机效率为 35-40%。 特大型 60万KW 的汽轮机的高温蒸汽处于超临界状态，其效率将更高。 现在还有超大型的 100万KW 的汽轮机。 §5.8 循环过程和卡诺循环 将燃料燃烧过程移到汽缸内部的热机称为内燃机。 ???由于内燃机把燃烧移到气缸内部，可明显升高高温热源温度，因而效率将高于蒸汽机。 ??内燃机主要有奥托循环与狄塞尔循环两种形式。 (例题8)定体加热循环(奥托循环) ?德国工程师奥托(Otto,)1876年仿效卡诺循环设计出使用气体燃料的火花塞点火式四冲程内燃机。 ??所使用的工作物质主要是天然气及汽油蒸汽，这种内燃机也称为汽油机。 所谓“火花塞点火式”是指: 汽油机汽缸内吸进的是来自气化器的混合气体(由汽油蒸汽和空气组成）。 按照节能要求,汽油蒸汽和空气应该成合适比例。 活塞运动到气缸内最高点时,气缸撞击火花塞,使得火花塞点火导致气体爆发,系统等体吸收燃烧热。 因为( 1 – 2 )和( 3 – 4 )是绝热过程， 由 TVγ-1 = 常数 可以得到 可见 r 越大，效率越高。 但过大的 r 将引起所谓爆震现象，对机件保养不利。 一般认为，汽油机的 r 不能大于10。 假设r = 7，算得奥托循环的效率为 ? = 55 % 实际的汽油机其效率低于此数, 一般最高仅40% 多左右。 将燃料燃烧过程移到汽缸内部的热机称为内燃机。 ???由于内燃机把燃烧移到气缸内部，可明显升高高温热源温度，因而效率将高于蒸汽机。 ??内燃机主要有奥托循环与狄塞尔循环两种形式。 (例题9)定压加热循环 ???德国工程师狄塞尔(Diesel)于1892年提出了压缩点火式内燃机的原始设计。 所谓压缩点火式就是使燃料气体在气缸中被压缩到它的温度超过它自己的点火燃烧温度。例如，气缸中气体温度可升高到 600℃到700℃，而柴油燃点为 335℃。 油咀向气缸内喷柴油,柴油挥发为燃料气体,它在气缸中一面燃烧，一面推动活塞对外作功。 1897年最早制成了以煤油为燃料的内燃机，以后改用柴油为燃料，这就是我们通常所称的柴油机。 简化循环称为狄塞尔循环也称为定压加热循环。 冲程 例题8 定体加热循环 在( 2 – 3 )等体吸热 Q1 。 ( 4 – 1 )等体放热 Q2 。 设气体定体摩尔热容为CV,m 则 ——绝热压缩比 三.内燃机循环效率的计算 因为( 2 – 3 )是等压膨胀过程，所以有 ——绝热膨胀比 又因为( 3 – 4 )是绝热膨胀过程，所以有 ——定压膨胀比 ——绝热压缩比 又因为( 1 – 2 )是绝热压缩过程，所以有 故有 狄塞尔循环没有r ＜ 10 限制，故效率可大于奥托循环。柴油机比汽油机笨重而能发出较大功率，常用作大型卡车、工程机械、机车和和船舶的动力装置。 r =V1/V2 为绝热容积压缩比，越大效率越高 习题： 1，2，3， 5，6，7，8，10， 13，14，15，16，17， 30，31，33 LX5-1 一卡诺热机的低温热源的温度是7oC，效率为40%，若要将其效率提高到50%，问高温热源的温度应提高多少？ 解： 设高温热源的温度分别为T1和T1’， 低温热源的温度为T2=7+273=280K，则有 * §5.8 循环过程和卡诺循环 第五章 热力学第一定律 §5.1 热力学过程 §5.2 功 §5.3 热量 §5.4 热力学第一定律 §5.5 热容量 焓 §5.6 气体的内能 焦耳-汤姆逊实验 §5.7 TFL对理想气体的应用 √ √ √ √ √ √ √ 等体过程（isochoric process） isovolumetric /constant-volume 二. 等压过程? （isobaric process） ? 三. 等温过程 (isothermal process)  四. 绝热过程 (adiabatic process)