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1、第二节 卡诺循环和卡诺定理,前面可知：热机循环的热效率为 可见任何热机循环的热效率永远小于1。思考：在一定的条件下，热机循环的热效率最高可以达到多少？影响循环热效率的因素有哪些？又如何提高循环热机的效率？下面通过卡诺循环和卡诺定理的分析将回答以上问题。,一、热力循环及特点(13页)1.热力循环：工质从某一初始平衡状态出发，经历一系列的状态变化后又回到初态的热力过程，称为热力循环，简称循环。特点：整个循环在参数坐标图上表示为一条封闭的曲线。而且经历一个循环后，工质的任意一个状态参数的变化量都等于零，可用数学式表示为：,式中：x-任意一个状态参数；,-循环积分符号。,2、循环分类,（1）按循环进行
2、的方向和效果不同：正向循环：按顺时针方向进行的，实现热能转换为机械能的循环，也称为热机循环。如电厂的蒸汽动力循环等。,逆向循环：按逆时针方向进行的，消耗机械能转换为热能的循环，如制冷循环等。,（2）按组成循环的热力过程的可逆性可逆循环：如果组成循环的全部热力过程都是可逆过程。不可逆循环：如果组成循环的热力过程包含有不可逆过程。,（3）按循环的的工质分：有蒸汽动力循环、燃气动力循环、氨气制冷循环等。,3、正向循环,1、正向循环概念：顺时针方向进行，正向循环的任务是将热变为功，也称为热机循环。,循环净功:W0=W1a2-W2b1=在P-V图中面积1a2341-面积2b1432,循环净热:Q0=Q1
3、-Q2=W00=在T-S图中面积1a2341-面积2b1432,二、卡诺循环及其热效率 1、卡诺循环概念：工作于两个热源间的，由两个可逆的定温过程和两个可逆的绝热过程组成的理想可逆循环。1-2可逆定温吸热过程：q1=T1(s2-s1),2-3可逆绝热膨胀过程，3-4可逆定温放热过程：q2=T2(s2-s1)，4-1可逆绝热压缩过程。,2、卡诺循环的热效率,循环净功和净热为：,循环热效率为：,卡诺循环的热效率只与两热源温度有关，而与工质性质无关。,三、卡诺定理,定理一：在两个温度不同的恒温热源之间工作的一切可逆热机，都具有相同的热效率，且与工质性质无关。定理二：在两个温度不同的恒温热源之间工作的
4、一切可逆热机的热效率恒高于不可逆热机的热效率，即：,结论：,（1）在两个恒温热源间工作的一切可逆循环，其热效率均为,其值只与热源和冷源的温度有关，且与工质的性质无关。（2）提高 热源T1，降低冷源T2，可以使卡诺循环的热效率提高。（3）卡诺循环的热效率t,c总是小于1。（4）T1T2时，t,c0，说明没有温差（单一热源）是不可能连续不断地将热能转换为机械能的。,四、等效卡诺循环,实际的循环中，热量交换不可能在等温下进行，如图所示为变温的可逆循环。为了分析和比较方便，对变温热源的可逆循环引入平均吸热温度和平均放热温度的概念，将其转换成等效卡诺循环进行分析。,四、等效卡诺循环,任意循环a-b-c-d-a等效卡诺循环A-B-C-D-A。,平均吸热温度：,任意循环的等效卡诺循环热效率：,平均放热温度：,为何火电厂向高温高压参数发展？,
