热工学基础4.1热力循环

工热知识点总结一、理论基础1. 热力学基础热力学是研究热现象和能量转化规律的科学，其研究对象包括热力学系统的状态、过程和相互作用等。

热力学定律包括热力学第一、二、三定律，它们分别描述了能量守恒、熵增加和温度不可降的规律。

2. 热传导热传导是指物质内部热能的传递，根据导热介质的不同，可分为导热、导电、导磁等传导方式。

热传导的计算公式为热传导方程，其中包括热传导系数、温度梯度和距离梯度等。

在实际工程中，热传导的计算可以通过有限元分析、数值模拟等方法得到。

3. 对流传热对流传热是指通过流体的流动使热能传递的过程，可以是强迫对流或自然对流。

对流传热的传热系数和换热器的设计是工热领域的重要内容。

4. 热辐射热辐射是指物体由于温度差而发出或吸收的电磁波，热辐射的计算需要考虑辐射率、温度、表面发射率等参数。

热辐射通常可以通过辐射传热方程来描述，实际工程中可以应用黑体辐射、灰体辐射等模型进行计算。

二、热力学系统1. 封闭系统封闭系统是指不与外界交换物质，但与外界进行能量交换的系统。

热力学系统通常可以根据其与外界的物质交换情况分为封闭系统、开放系统和孤立系统。

2. 开放系统开放系统是指既与外界进行能量交换，又与外界进行物质交换的系统。

例如，蒸汽锅炉和汽轮机系统就是开放系统。

3. 孤立系统孤立系统是指既不与外界交换物质，也不与外界进行能量交换的系统。

孤立系统是理论假设中的一个重要模型，可以用于研究理想化的热力学系统。

三、热力学循环1. 卡诺循环卡诺循环是理想化的热力学循环模型，其效率最高，可用于分析和比较各种热力学循环系统的性能。

卡诺循环包括等温膨胀、绝热膨胀、等温压缩和绝热压缩四个过程，可以用来分析热机和热泵的性能。

2. 布雷顿循环布雷顿循环是一种热力学循环，广泛应用于蒸汽轮机、汽轮机和制冷机等系统。

布雷顿循环包括等压加热、等压膨胀、等压冷却和等压压缩四个过程，可以用来分析蒸汽发电系统和空气压缩系统的性能。

3. 斯特林循环斯特林循环是一种理想化的热力学循环模型，包括等温定压加热、绝热膨胀、等温定压冷却和绝热压缩四个过程。

h1 h5 h6 h7 h1 h3 h6 h5
ηt
？
其他影响：x末上升（根本目的）； • 再热循环本身不一定提高
d0下降；
循环热效率
复杂化，投资上升。
• 与再热压力有关
• x2降低,给提高初压创造 了条件，选取再热压力合
适，一般采用一次再热可
使热效率提高2％～3.5％。
4.1 蒸汽动力装置循环
4.3 燃气轮机装置的理想循环 一、燃气轮机(gas turbine)装置简介
小型燃气轮机
4.3 燃气轮机装置的理想循环
构成
压气机(compressor) 燃烧室(combustion chamber) 燃气轮机(gas turbine) 特点
1.开式循环(open cycle)，工质流动； 2.运转平稳，连续输出功； 3.启动快，达满负荷快； 4.压气机消耗了燃气轮机产生功率
简化：引用空气标准假设
燃烧2-3等容吸热+3-4定压吸热
排气5-1等容放热 压缩、膨胀1-2及4-5等熵过程 吸、排气线重合、忽略 燃油质量忽略 燃气成分改变忽略
4. 2 活塞式内燃机循环 1. p-v图及T-s图
12 等熵压缩；23 等容吸热； 34 定压吸热；45 等熵膨胀； 51 定容放热
特性参数： 压缩比(compression ratio) 定容增压比(pressure ratio)
44制冷循环面积34kn3面积35gm3相等下降44制冷循环不变相同适用于小压比大流量的叶轮式压气机空气制冷系统空气回热制冷与非回热的比较44制冷循环空气压缩制冷的根本缺陷44制冷循环二压缩蒸气制冷循环1设备流程及ts图44制冷循环2制冷系数44制冷循环过冷措施工程上常用44制冷循环62三热泵制冷系数制热系数制冷热泵44制冷循环endchaptertwo

23 凝汽器 p 放热
2
3 给水泵
33/ 给水泵 s 压缩 发电机
3/ 45 1 锅炉 p 吸热
凝汽器 郎肯循环
第一节 蒸汽动力基本循环—朗肯循环
郎肯循环pv图 p
3/ 4
51
3
2
12 汽轮机 s 膨胀
23 凝汽器 p 放热
33/ 给水泵 s 压缩 3/ 45 1 锅炉
p 吸热
v
第一节 蒸汽动力基本循环—朗肯循环
按燃料
汽油机 小型汽车，摩托
柴油机 中、大型汽车，火车，轮船 移动电站
煤油机 航空 按点燃方式： 点燃式，压燃式 按冲程数： 二冲程，四冲程
四冲程往复活塞式 内燃机在四个活塞 行程内完成进气、 压缩、作功和排气 等四个过程，即在 一个活塞行程内只 进行一个过程。因 此，活塞行程可分 别用四个过程命 名——进气行程、 压缩行程、作功行 程和排气行程
➢气缸工作容积 上、下止点间所包容的气 缸容积称为气缸工作容积。
➢内燃机排量 内燃机所有气缸工作容积 的总和称为内燃机排量。 ➢燃烧室容积
第一节 蒸汽动力基本循环—朗肯循环
1、 朗肯循环简介
锅 炉
汽轮机
➢朗肯循环是最简 单、最基本的理想 蒸汽动力循环
发电机 凝汽器
四个主要装置： 锅炉 汽轮机 凝汽器 给水泵
给水泵
第一节 蒸汽动力基本循环—朗肯循环
水蒸气动力循环系统的简化
简化（理想化）：
5 锅 炉
4
3/
1 汽轮机
12 汽轮机 s 膨胀
第八章 热力循环
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节
蒸汽动力基本循环—朗肯循环(重点) 压气机循环 活塞式内燃机循环 燃气轮机装置循环 压缩蒸汽制冷循环

3
2 2 ' • v2' 汽机出口
尺寸大
s
3.乏汽压力对郎肯循环热效率的影响
p1 ，t1不变，p2
优点：
• T2
t
T
5 4 4' 3 3'
1 6
2 2'
s
缺点： •受环境温度限制，现 在大型机组p2为 0.003~0.005MPa，相应 的饱和温度约为24~ 33℃ ，已接近事实上 可能达到的最低限度。
2.冷却水由泵泵入锅炉简化了设备，但降低了平均 吸热温度，从而使热效率降低：
3.增加了过热器，提高了平均吸热温度，而且提高 了乏汽的干度提高了循环效率，也改善了汽轮机 的工作条件：
6.2.2朗肯循环的热效率 T
汽轮机作功：
1
ws,12 h1 h2
5
6
凝汽器中的定压放热量： 4
q2 h2 h3
膨胀机 4
冷藏室
压缩机 1
4.空气压缩制冷循环过程
冷却水
3
2
冷却器
1 2 绝热压缩 p T 膨胀机
压缩机
4 冷藏室 1
2 3 等压冷却 向环境放热，T
3 4 绝热膨胀 T <Tc （冷库）
4 1 等压吸热 T
Tc
理想化处理：①理气； ②定比热; ③ 可逆；
1 2 绝热压缩 s 2 3 等压冷却 p 3 4 绝热膨胀 s 4 1 等压吸热 p
一般很小，占
0.8~1%，忽略
泵功
汽耗率(Steam Rate) 工程上常用汽耗率, 反映装置经济性，设备尺寸
汽耗率：蒸汽动力装置每输出1kW.h 功量所消耗的蒸汽量kg
3600 3600
d

新型热力循环的优势
新型热力循环可以更高效地利用能源，减少对环境的污染，并且可以提 供更稳定的能源输出。
03
新型热力循环的挑战
新型热力循环的研究面临着许多挑战，如技术难度大、成本高、安全性
等问题。
高效热力循环的探索
高效热力循环
为了提高能源利用效率，人们正在探索各种高效热力循环。例如， 有研究正在探索利用高温高压的热力循环，以提高能源的转换效率。
热力循环的组成
一个完整的热力循环通常包括四个主要过程，即吸 热过程、膨胀过程、放热过程和压缩过程。
热力循环的特性
热力循环具有可逆性和效率。在理想情况下，可逆 热力循环是效率最高的循环。
热力循环的分类
80%
根据工作物质分类
根据所使用的工作物质，热力循 环可以分为气体循环、液体循环 和固体循环。
100%
低温热源温度的降低可以减少循环总热量，从而 提高效率。
提高高温热源温度
高温热源温度的提高可以增加循环净功，从而提 高效率。
采用高效工质
选择具有高热容和低流动阻力的工质可以提高循 环效率。
05
热力循环的未来发展
新型热力循环的研究
01 02
新型热力循环
随着科技的不断进步，新型热力循环的研究也在不断深入。例如，有研 究正在探索利用核能、太阳能、地热能等新能源的热力循环，以替代传 统的化石燃料热力循环。
应用
燃气轮机循环广泛应用于 航空、船舶和工业领域。
制冷循环
定义
制冷循环是一种利用制冷剂的相 变过程实现热量转移的循环过程。
工作原理
制冷剂在蒸发器中吸收热量蒸发， 然后在冷凝器中放出热量冷凝，通 过压缩机的压缩和膨胀机的膨胀实 现循环。
应用

二、克劳修斯说法
不可能不付代价地把热量从一个低温物体传给 另一个高温物体。表明了高温物体向低温物体 传递热量和低温物体向高温物体传递热量是两 类不同性质的过程，高温物体向低温物体传热 能自发进行，而低温物体高向温体传热则是有 条件的，必须具备外界输入功的这个条件，因 而这也从不同角度反映了自发过程的单向性， 所以也可以说，一切自发过程都是不可逆的。
入的热量（面积1 A23 A1）合并一道排给 高温热源，其排热量为面积。
• 与正向循环相反，这一类循环在状态图上 的特点是循环过程按逆时针方向进行的， 所以叫做逆向循环。综上所述，可知道循 环需要耗费一定的功，并且把它转变为热 量，这是这种循环得以实现的必要条件 （或补充条件），如果这个条件不能满足， 企图把热量从低温物体传给高温物体是不 可能的。
t
面积1 A2B1 面积1 A2341
• 这是T—S图的用处之一，在分析各种循 环的经济性时，广泛地被采用。
• 2、逆向循环
• 如图l—4—1(a)所示，工质由状态1沿A 膨胀到2以后，如果沿较高的压缩线2 - C -1 恢复到初始状态，则由过程曲线下所包围 的面积看出，压缩过程所消耗的压缩功为 面积2C1432，它大于膨胀过程1- A - 2所得 的膨胀功We的面积1A2341 ，这表明循环 的结果是工质消耗了循环W功0 ，并转变为 循环热Q0 排出。
热力循环 热力学第二定律各种说法
介绍热力循环的基本特点 热力学第二定律各种说法的等效性
热力学第二定律各种说法
热力学第二定律各种说法的等效性 2/18
第四章 热力学第二定律
§4—1 热力循环
• 一、循环的定义
• 为了使连续做功成为可能，必须在工质膨 胀做功之后，再经历某种压缩过程使它恢 复到初始状态，以便重新进行膨胀做功的 过程。这样一来，工质就可以周而复始连 续不断地把热量转变为功。这种使工质经 历一系列的状态变化，又重新恢复到初始 状态的封闭过程，叫做热力循环，或简称 循环。

实际循环的功率 Ne 机械效率 m Ni
工质在锅炉中吸收的热 量 锅炉效率 B 燃料放出热量
动力装置效率
装置输出净功 燃料放出热量
5.3朗肯循环的改进
5.3.1蒸汽再热循环(reheat)
T 5 4 3
3
2
s
蒸汽再热循环的热效率
T 5 4 3
T2
t
5.2.4实际循环
T 5 实际功
1
6
w h1 h2 s
汽轮机效率（等熵效率）
4
3
2 2’
s
w h1 h2 s i ws h1 h2
近代大功率汽轮机 在0.85-0.92左右
理想循环的功率
D(kg / h) D(h1 h2 ) N0 d 3600 D (h1 h2 ) Ni i N 0 3600
ha 1 h4 1 h5
h5 h4 ha h4
忽略泵功
1kg 5
h h ha h
' a
' 2 ' 2
抽汽回热循环热效率的计算
T 1kg 6 kg 5 (1- )kg 4 3 2 1 a 吸热量： ' q1,RG h1 h5 h1 ha 放热量：
•优点 >缺点
提高热效率 减小汽轮机低压缸尺寸，末级叶片变短 减小凝汽器尺寸，减小锅炉受热面 •缺点 循环比功减小，汽耗率增加 增加设备复杂性 回热器投资 小型火力发电厂回热级数一般为1～3级， 中大型火力发电厂一般为 4～8级。

提高循环热效率的途径
改变循环参数 改变循环形式 改变循环形式
背压式机组(背压>0.1MPa)

非准静态过程为不可逆过程。
三、热力循环
01. 我们把工质经过一系列状态变化又重新回复到原 来状态的全部过程称为热力循环，简称循环。如 右图中的封闭过程1-2-3-4-1。
02.
在热力循环中，若工质经过1-2过程后，又能沿 原线路过程2-3返回到始点状态（1-2与－2-3线 重合），则此热力循环为可逆循环；否则为不可 逆循环。
2. 实现条件：推动过程进行的势差无限小。
初态
P
末态
准静态过程
(P1,V1,T1)
过 程 线
(P2,V2,T2)
P1,V1,T1
P,V,T
P2,V2,T2
0
V
3. 特点：由于热力系经历的过程中每一状态均可称为平衡态，因而准平衡过程可在状态参数坐标图中用连 续曲线表示，称过程曲线；准平衡过程是一种理想化的过程，是实际过程进行得足够缓慢的极限情况，一 切实际过程只能接近于准平衡过程，在工程实际设备中进行的过程常常可作为准平衡过程。
2. 实现条件：一切不平衡势差全部消失。 对于一个状态可以自由变化的热力系，如果系统内以及系统与外界的一 切不平衡势差均不存在，则热力系一切可见的宏观变化将停止，这时热 力系处于平衡状态。
3. 特点：具有确定的状态参数。
准平衡过程
1. 定义：在热力过程中，不平衡势差无限小，热力学所经历的一系列状态都无限接近于平衡状态的热力过程。
《热工学基础》
热力过程与热力循环
一、平衡状态
热力过程：
热力系由一状态向另一状态变化时所经历全部状态的总和。 一个不受外界影响的系统，无论它的初始状态如何，经过充分 长时间后，它必将达到这样一种状态，系统的宏观性质不随时 间变化，即达到平衡状态。
1. 定义：没有外界作用的条件下，系统的宏观性质不随时间而变化的 状态。

略去压缩和膨胀过程中工质与气缸壁间的热量交换近 似认为是绝热过程
用定容放热过程来代替废气排入大气的实际过程
第三节 活塞式内燃机循环
空气、油 四冲程柴油机工作原理 废气
吸气
压缩升温， 喷油燃烧
膨胀作功
排气
第三节 活塞式内燃机循环
p 四冲程高速柴油机工作过程(P-V图) 3
0—1 吸空气 1—2’ 多变压缩 一般n=1.34~1.37 p2’=3~5MPa t2’=600~800℃ 柴油自燃t=335℃ 2’ 喷柴油 2 开始燃烧 2—3 迅速燃烧，近似 V p↑5~9MPa p0 0
按工质 空气为主的燃气 按理想气体处理 蒸汽动力循环：外燃机 水蒸气等 实际气体
第一节 蒸汽动力基本循环—朗肯循环
水蒸气：火力发电、核电 低沸点工质：氨、氟里昂 太阳能、余热、地热发电 动力循环：以获得功为目的 热机：将热能转换为机械能的设备。 热机的工作循环称为动力循环。 动力循环：蒸汽动力循环 燃气动力循环
3、蒸汽参数对热效率的影响 T 1 5 4 3 2 s 6
h1 h2 t h1 h3
影响热效率的参数？ p1, t1, p2 h1 决定于p1, t1 h2 决定于p1, t1, p2 h3 决定于p2
第一节 蒸汽动力基本循环—朗肯循环
蒸汽初温对朗肯循环热效率的影响 最有效的方法。 优点： p1 , p2不变，t1
O
m
n
s
第四节 燃气轮机装置循环
1-2和3-4过程为定熵过程，则：
T4 T1 1 q2 T4 T1 T1 1 t 1 1 T3 q1 T3 T2 T2 1 T2 T1 t 1 T2
k 1 k

风能开发
风能是一种广泛分布的可再生能源，风力发电技术已逐渐成熟。未 来，风能将在电力供应中发挥越来越重要的作用。
水能利用
水能是一种清洁、可再生的能源，水力发电具有运行成本低、效益稳 定等优点。未来，水能将继续在能源结构中保持重要地位。
XX
PART 06
总结与展望
REPORTING
当前存在问题和挑战
低碳燃烧技术
通过改进燃烧过程，提高燃烧效率，减少燃料消耗和二氧 化碳排放。
新能源技术
积极开发和利用太阳能、风能、水能等可再生能源，降低 化石能源的消耗，从根本上减少温室气体的排放。
废弃物资源化利用途径探讨
1 2 3
垃圾焚烧发电
通过高温焚烧垃圾，将垃圾中的化学能转化为热 能，再进一步转化为电能，实现垃圾减量化和资 源化利用。
熵流分析
熵流是指系统与外界交换的热量所引起的熵变化。在热力学循环中，熵流的分析有助于了解循环过程 中的能量传递和转换情况，为性能优化提供依据。
性能优化策略探讨
提高热效率
减少熵产生
强化传热与传质过程
利用新能源与可再生能源
通过改进循环设计、优化运行 参数等方式，提高循环的热效 率，减少能量损失。
降低循环过程中的不可逆性， 减少熵的产生，是提高循环性 能的关键。可以通过优化设备 结构、提高设备效率等方式实 现。
冷凝器回收余热
做过功的蒸汽进入冷凝器，通过冷却水将其 冷凝成水，回收余热。
热电联产系统设计与运行管理
01
02
03
04
热电联产系统设计
热电联产系统同时生产电能和 热能，设计时需考虑能源的综 合利用和设备的优化配置。
优化调度策略
根据电力和热力需求，合理调 度发电机组和热力设备，提高

热力学知识：热力学中的热力学循环和热力学制冷循环热力学是研究热能转化和传递规律的科学。

其中，热力学循环和热力学制冷循环是热力学中的核心概念之一。

本文将从热力学循环和热力学制冷循环的基本概念、应用、优缺点以及未来研究方向等方面进行阐述，希望读者能对热力学有更深入的了解。

一、热力学循环的基本概念热力学循环是指热源、工作物质、冷源和工质循环过程中的热力学变化。

在热力学循环中，根据所用工质的不同，可分为空气循环、水蒸气循环、制冷剂循环等多种类型。

热力学循环的基本步骤包括加热、膨胀、冷却和收缩四个阶段。

例如，蒸汽发电厂中的水蒸气循环就是一种常见的热力学循环。

它的基本流程是将液态水加热变成水蒸气，在蒸汽轮机中膨胀发电，再通过冷凝器使蒸汽冷凝成液态水，最后再通过泵将液态水重新加热，形成一个完整的水蒸气循环。

二、热力学循环的应用热力学循环的应用十分广泛，不仅应用于工业领域的发电和制冷，还广泛应用于交通运输、化工、建筑、军事等领域。

1、蒸汽发电厂蒸汽发电厂利用煤炭、天然气等能源进行发电，是现代工业的重要基础设施。

在中低温区间（100至300℃）内，采用燃烧化石燃料形成高温燃气，使水在高温高压下变成蒸汽，进而驱动汽轮机发电，这种形式的热力学循环被称为水蒸气循环。

2、制冷空调制冷空调是以逆向的方式运用热力学循环产生冷空气。

通过膨胀后冷却的制冷剂，吸收空气中的热量，从而使空气得以降温。

由于制冷剂的不同，制冷空调也有多种类型，如常用的制冷剂为氟利昂，利用氟利昂回收装置进行回收和循环利用。

三、热力学循环的优缺点热力学循环作为热能转化和传递的重要方式，具有以下的优点和缺点。

优点：1、热力学循环简单可靠，易于维护和管理，效率稳定。

2、热力学循环可以根据需要进行加热或制冷，可适用于多种应用场景。

3、热力学循环具有适用性广泛的特点，可以满足不同领域的需求。

缺点：1、热力学循环能耗较高，影响其经济性和环境友好性。

2、热力学循环中的工质和介质对环境的污染也是一项重要的问题。

热工学基础编码：ME04023Code: ME04023课程名称：热工学基础Course Title: Fundamentals of Thermal Engineering课程类别：学类核心Course category:Core Course in General Category学分：3Credit（s）: 3开课单位：机械与运载工程学院Offering College/School: College ofMechanical & Vehicle Engineering课程描述：热工学基础是机械工程大类专业重要的核心课程。

本课程研究热能与其它形式能量之间的转换规律，热能的传递规律以及热能的有效利用方法。

该课程不仅为机械工程大类学生学习后续专业课程提供必要的理论知识基础，也是今后从事相关专业技术领域的工程和科学研究工作的必备知识。

本课程的设置目的是使学生通过本课程学习能掌握热工学的基本规律、研究手段和工程问题解决方法。

课程主要内容包括：热力学基本概念、工质的热力性质、热力学第一定律、工质的基本热力过程、热力学第二定律以及纯物质的热力学一般关系式、导热、对流换热和辐射换热的基础知识与一般计算方法等。

Course description:Fundamentals of Thermal Engineeringis an important core course in mechanical engineering. This course studies the law of energy conversion between thermal energy and other form of energy, the law of heat transfer, and the method forheat recovery. The course provides not only the necessary basic theoretical knowledge for mechanical engineering students to learn about the professional courses, but also an important theoretical basis for students engaged in related professional and technical job and scientific research. By studying this course, students should grasp the fundamental law, research means and the solution method for the problems of thermal engineering. The course mainly includes the basic concept of thermodynamics, the thermodynamic property of working fluid, the first law of thermodynamics, the basic thermodynamic process of working fluid, the second law of thermodynamics, the general thermodynamics relation of pure substance, the basic knowledge and general calculation method of heat conduction, convection and radiation, and so on.课程内容（一）课程教学目标通过本课程的教学，使学生具备以下能力：1、具有解决复杂机械工程问题所需的热科学知识和应用能力。

a b绝Βιβλιοθήκη 压缩bc电点火等体升压
cd
V
绝热膨胀
等体放热
a
o
V2
V1
d a
Td Ta V2 r 1 1 1 1 ( ) 1 r 1 Tc Tb V1
V1 压缩比 V2
21/28
2. 柴油机
狄塞尔循环 -- 船舶、拖拉机等使用的四冲程循环
p b
c
美国科学家提出：在太空安装d=2000km的巨型反射镜，面向 太阳，拒阳光于数百万千米之外。 设想效果：阻挡1％阳光，使地球降温。保护100km2土地。
9/28
确立新的自然观—20世纪人类最重要的发现之一 介绍： 人类自然观的三个阶段
原始社会： 视自然为神灵，人是自然的奴隶
生产力提高，科技发展
农业社会 工业社会
第四节 循环过程
卡诺循环
热力学：紧密围绕热机的研究和应用——工作物质 重复进行某些过程，不断吸热做功。
一、循环过程
1. 定义：系统经历一系列变化后又回到初始状态的整 个过程叫循环过程。 准静态循环过程 ：相图中的闭合曲线
p
正 O 逆
顺时针：正循环
逆时针：逆循环
V
1/28
2. 共同特征
E 0
热力学第一定律：Q净 A净
6/28
介绍： 空调机的循环 — 致冷机与热泵原理的结合
压缩机作功，吸热传向高温热源 季节 作用 低温热源 高温热源
2
效果
室内降温
夏天 冷泵（A) 房间 (Q ) 大气 (Q1 )（对房间致冷）
室内升温 冬天 热泵（A) 大气 (Q2 ) 房间 (Q1 ) (对大气致冷)
Q2
夏天

w Q2 Q2 T2 A Q1 Q2 T1 T2
高温热源 A
低温热源
3 Otto cycle
奥托四冲程热机四冲程图：abcdea 1） 吸气 a b 等压
2） 压缩 b c 绝热
P d
3） 等容燃烧
c d 爆炸 等容
c
4） 爆炸作功
a
d e 作功 绝热
V0
5） 排气
e b 等容 b 定义压缩比：
在P-V图 P
循环为准静态过程，在状态
V
图中对应闭合曲线。
1 正循环 顺时针方向的循环 一般从高温热库吸热Q1，向低温热库放热Q2 系统对外作净功 A=Q1 - Q2>0
在P-V图 P
正循环
V 正循环过程对应热机
Working substance is water
2 逆循环 反时针方向的循环. 一般从低温热库吸热， 向高温热库放热 逆循环过程对应制冷机(refrigerator) 在P-V图
1032几个特殊的循环过程卡诺循环由两条绝热线和两条等温线构成为双热源循环低温热源高温热源吸收热量放出热量低温热源高温热源绝热3等容燃烧爆炸绝热作功5排气ottocycle55实际只有25
10.3.1 循环过程
系统或工作物质(简称工质) ，经历一系列变化后又回到 初始状态的整个过程叫循环 过程，简称循环。
P
逆循环
V
例:电冰箱的工作原理 ：氨 、氟利昂
家家 用用 电电 冰冰 箱箱
循循 环环 Q1
3atm 100 C
节
蒸发器
流
阀
冷冻室
储氟
Q 2
液 利氨
器昂
200 C
700 C
10atm

1. 卡诺循环
1 → 2 等温吸热 2 → 3
绝热压缩
3 → 4
绝热膨胀
4 →1
等温放热
是两个热源的可逆循环 个热源的可逆循环 可逆
5
理想混合加热循环(萨巴德循环 理想混合加热循环 萨巴德循环) 萨巴德循环
1 2 等熵压缩；2 3 等容吸热； 等熵压缩； 等容吸热； 3 4 定压吸热；4 5 等熵膨胀； 定压吸热； 等熵膨胀； 5 1 定容放热 特性参数： 特性参数 压缩比(compression ratio) 压缩比 定容增压比(pressure ratio) 定容增压比
工程热力学
克劳修斯不等式的推导
1、正循环（卡诺循环） 、正循环（卡诺循环）
Q Q1 Q2 ∫ T = T1 T2 = 0
热力系统分类
以系统与外界之间能量和物质交换情况划分： 有 无
是否传质 是否传热 是否传功 是否传热、功、质 开口系 非绝热系 非绝功系 非孤立系 闭口系 绝热系 绝功系 孤立系
v1 ε= v2
p3 λ= p2
定压预胀比 (cutoff ratio)
v4 ρ= v3
定压加热循环（狄塞尔 循环) 定压加热循环（狄塞尔Diesel循环 循环
定容加热循环（奥托 循环) 定容加热循环（奥托OTTO循环 循环
柴油机与汽油机动力循环图示
柴油机，压燃式
汽油机，点燃式
定压加热理想循环－ 定压加热理循环－布雷顿循环
强度参数与广延参数
强度参数：与物质的量无关的参数 如压力p、温度T 广延参数：与物质的量有关的参数可加性 如质量m、容积V、内能U、焓H、熵S 比参数： V U S H u= h= v= s= m m m m 比容 比内能 比焓 比熵 具有强度参数的性质，不可加性

Coefficient of Performance
制冷能力和冷吨
生产中常用制冷能力来衡量设备产冷量大小 制冷能力：制冷设备单位时间内从冷库取 走的热量(kJ/s)。 商业上常用冷吨来表示。 1冷吨：1吨0°C饱和水在24小时内被冷 到0°C的冰所需冷量。 水的凝结（熔化）热 r =334 kJ/kg 1冷吨=3.86 kJ/s 1美国冷吨=3.517 kJ/s
蒸气动力装置输出1KW.h(3600KJ)功量所消耗的蒸 汽量称为汽耗率，用符号d表示：
在功率一定的条件下， 汽耗率反应了循环中各 设备尺寸的大小，所以 汽耗率是动力装置的经 济指标之一。
3600 3600 d w0 h1 h2
三、蒸气参数对循环热效率的影响
h1 h2 t h1 h3
6
b
3
c
2
蒸汽再热循环的实践
再热压力 pb=pa0.2~0.3p1
p1<10MPa，一般不采用再热 我国常见机组，10、12.5、20、30万机组， p1>13.5MPa，一次再热 超临界机组， t1>600℃，p1>25MPa，二 次再热
蒸汽再热循环的定量计算
吸热量：
T 1 a
2、蒸汽初温对热效率的影响
p1 , p2不变，t1
T 5
优点：
•
1' 1
6
•
T1 x2'
t
，有利于汽机
4
3
2 2'
s
安全。 缺点： • 对耐热及强度要 求高，目前最高 初温一般在550℃ 左右 • v2' 汽机出口 尺寸大
3、乏汽压力对热效率的影响
p1 , t1不变，p2

发电厂热力循环唐志兴一、热力学定律相关知识的了解：<热力学第一定律，热力过程，热力学第二定律>(一)自然界是由各种物质所组成，一切物质都离不开运动，而能量又是物质运动的量度，所以，物质，运动和能量三者都相互依存的，物质不灭，运动不息，能量自然也不灭。

也就是说能量不会不会被创造，也不会被消灭，但是物质具有多种运动形式，因此量度物质运动的能量也就相应的具有多种形态。

物质的运动可以从一种形式转变为另一种形式，能量也就相应地从一种形态转换为另一种形态。

如:电流通过导线发热就是电能转换为热能，摩擦生热就是机械能转换为热能，汽缸内的气体膨胀推动活塞就是热能转换为机械能，在能量的转换过程中，能量的总量保持不变，可以根据能量的转换与守恒，概述为能量从一种形态转换为另一种形态，转换过程中，能量的总量恒定不变，而工程热力学中主要研究热能与机械能的相互转换和守恒，故热力学第一定律可以表述为“热可以变为功，功也可以变为热，消失一定量的热时，必产生数量相当的功，消耗一定量的功时，亦出现相当数量的热。

”根据能量的转换关系是指遵守热力学第一定律能量守恒的前提下，在热能动力装置的各个设备中，所实施的不可逆的过程，且工质的各个状态状态数都在变化。

忽略实际的一切影响因素，对各设备中所发生的实际过程进行细致的分析，可以看出这些过程近似为定容过程，定压过程，定温过程和绝热过程。

1.定容过程：工质在状态变化过程中，其比容始终维持不变的热力过程称为定容过程。

2.定压过程：工质在状态变化过程中，其压力始终维持不变的热力过程称为定压过程。

3.定温过程：工质在状态变化过程中，其温度始终维持不变的热力过程称为定温过程。

4.绝热过程：工质在状态变化过程中，其与外界在任一瞬间均无热量交换的热力过程称为绝热过程。

在能量的传递和相互转换过程中，热力学性第一定律确定了能量的总数量不会改变，既不会增多，也不会减少，一切与热现象有关的过程都必须遵守热力学第一定律。