第 二 節(jié) 卡 諾 循 環(huán) 和 卡 諾 定 理前 面 可 知 ： 熱 機 循 環(huán) 的 熱 效 率 為 可 見 任 何 熱 機 循 環(huán) 的 熱 效 率 永 遠 小 于 1。思 考 ： 在 一 定 的 條 件 下 ， 熱 機 循 環(huán) 的 熱 效 率 最高 可 以 達 到 多 少 ？ 影 響 循 環(huán) 熱 效 率 的 因 素 有 哪些 ？ 又 如 何 提 高 循 環(huán) 熱 機 的 效 率 ？ 下 面 通 過 卡 諾 循 環(huán) 和 卡 諾 定 理 的 分 析 將 回 答 以 上 問 題 。0 1 21 1t w Q QQ Q 一 、 熱 力 循 環(huán) 及 特 點 (13頁 ) 1. 熱 力 循 環(huán) ： 工 質 從 某 一 初 始 平 衡 狀 態(tài) 出 發(fā) ， 經歷 一 系 列 的 狀 態(tài) 變 化 后 又 回 到 初 態(tài) 的 熱 力 過 程 ， 稱為 熱 力 循 環(huán) ， 簡 稱 循 環(huán) 。 特 點 ： 整 個 循 環(huán) 在 參 數 坐 標 圖 上 表 示 為 一 條 封閉 的 曲 線 。 而 且 經 歷 一 個 循 環(huán) 后 ， 工 質 的 任 意 一 個狀 態(tài) 參 數 的 變 化 量 都 等 于 零 ， 可 用 數 學 式 表 示 為 ： 0dx 式 中 ： x-任 意 一 個 狀 態(tài) 參 數 ； -循 環(huán) 積 分 符 號 。 2、 循 環(huán) 分 類（ 1） 按 循 環(huán) 進 行 的 方 向 和 效 果 不 同 ： 正 向 循 環(huán) ： 按 順 時 針 方 向 進 行 的 ， 實 現(xiàn)熱 能 轉 換 為 機 械 能 的 循 環(huán) ， 也 稱 為 熱 機循 環(huán) 。 如 電 廠 的 蒸 汽 動 力 循 環(huán) 等 。 W0 逆 向 循 環(huán) ： 按 逆 時 針 方 向 進 行 的 ， 消 耗機 械 能 轉 換 為 熱 能 的 循 環(huán) ， 如 制 冷 循 環(huán)等 。 W0Q1Q21 2ab 正 向 循 環(huán) （ 2） 按 組 成 循 環(huán) 的 熱 力 過 程 的 可 逆 性可 逆 循 環(huán) ： 如 果 組 成 循 環(huán) 的 全 部 熱 力 過 程 都 是可 逆 過 程 。不 可 逆 循 環(huán) ： 如 果 組 成 循 環(huán) 的 熱 力 過 程 包 含 有不 可 逆 過 程 。（ 3） 按 循 環(huán) 的 的 工 質 分 ： 有 蒸 汽 動 力 循 環(huán) 、 燃 氣動 力 循 環(huán) 、 氨 氣 制 冷 循 環(huán) 等 。 3、 正 向 循 環(huán)1、 正 向 循 環(huán) 概 念 ： 順 時 針 方 向 進 行 ， 正 向 循 環(huán) 的 任 務 是將 熱 變 為 功 ， 也 稱 為 熱 機 循 環(huán) 。循 環(huán) 凈 功 :W 0=W1a2-W2b1 =在 P-V圖 中 面 積 1a2341-面 積 2b1432p v0 21 34 ab W0循 環(huán) 凈 熱 :Q0=Q1-Q2=W00 =在 T-S圖 中 面 積 1a2341-面 積 2b143234T0 21 a b sQ0 二 、 卡 諾 循 環(huán) 及 其 熱 效 率 1、 卡 諾 循 環(huán) 概 念 ： 工 作 于 兩 個 熱 源 間 的 ， 由 兩 個 可逆 的 定 溫 過 程 和 兩 個 可 逆 的 絕 熱 過 程 組 成 的 理 想 可逆 循 環(huán) 。 1-2可 逆 定 溫 吸 熱 過 程 ： q1 = T1(s2-s1), 2-3可 逆 絕 熱 膨 脹 過程 ， 3-4可 逆 定 溫 放 熱 過 程 ： q2 = T2(s2-s1) ， 4-1可 逆 絕 熱 壓縮 過 程 。 2、 卡 諾 循 環(huán) 的 熱 效 率 12212100 ssTTqqqw 循 環(huán) 凈 功 和 凈 熱 為 ：循 環(huán) 熱 效 率 為 ： 12211 21211 2110, 1 TTssT ssTTq qqqwct T1T2Rcq1q2 w0卡 諾 循 環(huán) 的 熱 效 率 只 與 兩 熱源 溫 度 有 關 ， 而 與 工 質 性 質無 關 。 三 、 卡 諾 定 理 定 理 一 ： 在 兩 個 溫 度 不 同 的 恒 溫 熱 源 之 間工 作 的 一 切 可 逆 熱 機 ， 都 具 有 相 同 的 熱 效率 ， 且 與 工 質 性 質 無 關 。 定 理 二 ： 在 兩 個 溫 度 不 同 的 恒 溫 熱 源 之 間工 作 的 一 切 可 逆 熱 機 的 熱 效 率 恒 高 于 不 可逆 熱 機 的 熱 效 率 ， 即 ： tct , 結 論 ：（ 1） 在 兩 個 恒 溫 熱 源 間 工 作 的 一 切 可 逆 循 環(huán) ， 其 熱效 率 均 為 ,其 值 只 與 熱 源 和 冷 源 的 溫度 有 關 ， 且 與 工 質 的 性 質 無 關 。（ 2） 提 高 熱 源 T1， 降 低 冷 源 T2， 可 以 使 卡 諾 循 環(huán) 的熱 效 率 提 高 。（ 3） 卡 諾 循 環(huán) 的 熱 效 率 t,c總 是 小 于 1。（ 4） T1 T2時 ， t,c 0， 說 明 沒 有 溫 差 （ 單 一 熱 源 ）是 不 可 能 連 續(xù) 不 斷 地 將 熱 能 轉 換 為 機 械 能 的 。)/1( 12 TTt 四 、 等 效 卡 諾 循 環(huán) 實 際 的 循 環(huán) 中 ， 熱 量 交 換 不 可 能 在 等 溫 下 進 行 ，如 圖 所 示 為 變 溫 的 可 逆 循 環(huán) 。 為 了 分 析 和 比 較 方 便 ，對 變 溫 熱 源 的 可 逆 循 環(huán) 引 入 平 均 吸 熱 溫 度 和 平 均 放 熱溫 度 的 概 念 ， 將 其 轉 換 成 等 效 卡 諾 循 環(huán) 進 行 分 析 。 四 、 等 效 卡 諾 循 環(huán) 任意循環(huán)a-b-c-d-a等效卡諾循環(huán)A-B-C-D-A。平均吸熱溫度：任意循環(huán)的等效卡諾循環(huán)熱效率：平均放熱溫度： 11 qqsT abcAB m 1m 2m 1m 212t 1)( )(11 TTssT ssTqq ac ac 為何火電廠向高溫高壓參數發(fā)展？22 qqsT cdaCD