热机效率和制冷机效率比较

化工热力学单元测验第四、五章一、选择题(每题1分，共30分)1.气体经过稳流绝热膨胀，对外作功，如忽略宏观动能，位能变化，无摩擦损失，则此过程气体焓值。

A. 增加B. 减少C. 不变D.不确定2.理想的Rankine循环工质是在汽轮机中作膨胀。

A.等温B.等压C.等焓D.等熵3.卡诺制冷循环的制冷系数与( )有关。

A. 制冷剂的性质B. 制冷剂的工作温度C. 制冷剂的循环速率D. 压缩机的功率4.关于制冷原理，以下说法不正确的是（）。

A.任何气体，经等熵膨胀后，温度都会下降μ，经节流膨胀后，气体温度才会降低B.只有当0>J-TC. 在相同初态下，等熵膨胀温度降比节流膨胀温度降大D.任何气体，经节流膨胀后，温度都会下降5.作为朗肯循环改进的回热循环是从汽轮机（即蒸汽透平机）中抽出部分蒸汽（）。

A.锅炉加热锅炉进水B.回热加热器加热锅炉进水C.冷凝器加热冷凝水D.过热器再加热6.一封闭体系经过一变化，体系从25℃恒温水浴吸收热量8000KJ，体系熵增25KJ/K，则此过程是（）。

A.可逆的B.不可逆的C.不可能的D.等焓的7.关于制冷循环，下列说法不正确的是（）。

A.冬天，空调的室外机是蒸发器B.夏天，空调的室内机是蒸发器C.冰箱里冷冻鱼肉所需的制冷量是由冷凝器吸收的热提供的D.冰箱里冷冻鱼肉所需的制冷量是由蒸发器吸收的热提供的8.对于蒸汽动力循环要提高热效率，可采取一系列措施，以下说法不正确的是( )。

A.同一Rankine循环动力装置，可提高蒸气过热温度和蒸汽压力B.同一Rankine循环动力装置，可提高乏气压力C.对Rankine循环进行改进，采用再热循环D.对Rankine循环进行改进，采用回热循环9.体系经不可逆循环又回到初态，则热温熵的循环积分（）。

A.<0 Ｂ.=0 C.>0 D.不一定10.同一热机在夏天的热机效率比在冬天的热机效率（）。

A.相同B.低C.高D.不一定11.经历一个不可逆循环过程，体系工质的熵。

热力学第一定律的表述方式及应用热力学第一定律是热力学中的基本定律之一，也被称为能量守恒定律。

它指出，在任何一个热力学系统中，系统的内能变化等于系统所吸收的热量与对外做的功的代数和。

这一定律为我们理解和描述热力学系统的行为提供了重要的理论依据。

一、热力学第一定律的表述方式热力学第一定律可以用以下三种方式进行表述：1. 微分形式在微分形式下，热力学第一定律可以表示为：[ = Q - W ]其中，( U ) 表示系统的内能，( Q ) 表示系统吸收的热量，( W ) 表示系统对外做的功。

2. 积分形式在积分形式下，热力学第一定律可以表示为：[ U = Q - W ]其中，( U ) 表示系统内能的变化量，( Q ) 表示系统吸收的热量，( W ) 表示系统对外做的功。

3. 宏观形式在宏观形式下，热力学第一定律可以表示为：[ _{i=1}^{n} i = {j=1}^{m} _j ]其中，( _i ) 表示系统从第 ( i ) 个热源吸收的热量，( _j ) 表示系统对外做第 ( j )项功。

二、热力学第一定律的应用热力学第一定律在工程、物理等领域有着广泛的应用，下面列举几个常见的应用实例：1. 热机效率的计算热机效率是指热机所做的功与吸收的热量之比。

根据热力学第一定律，热机所做的功等于吸收的热量减去内能的变化量。

因此，热机效率可以表示为：[ = ]2. 制冷机的性能分析制冷机的工作原理是利用工作物质在循环过程中吸收热量，从而实现低温环境的创造。

根据热力学第一定律，制冷机吸收的热量等于制冷量与制冷机压缩机所做的功之和。

因此，可以通过热力学第一定律来分析制冷机的性能。

3. 太阳能热水器的设计太阳能热水器利用太阳能将光能转化为热能，为用户提供热水。

根据热力学第一定律，太阳能热水器吸收的热量等于水温升高所吸收的热量与热水器损失的热量之和。

因此，在设计太阳能热水器时，需要考虑热量的损失，以提高热水器的效率。

4. 热传导过程的分析热传导是热量在物体内部由高温区向低温区传递的过程。

更高更妙的物理专题16热力学基础一、知识概要1、热力学第一定律对于理想气体等值过程的应用等容过程等容过程的特征是气体体积保持不变，V0，故W0，由热力学第一定律可知，在等容过程中，气体与外界交换的热量等于气体内能的增量：QEmimRTCVT。

M2MiR，i为分子的自由度，对于单原子分子气体，i3；对2于双原子分子气体，i5；而对于多原子分子气体i6。

R为摩尔气体常数，R8.31J/(molK)。

mRT，等压过程等压过程的特征是气体压强保持不变，p0，WpVMCV称做定容摩尔比热容，CV由热力学第一定律可得，在等压变化过程中气体与外界交换的热量为mimmi2mRTRTRTCpT。

M2MM2MCi2称为比热容比。

对于单原子分Cp称做定压摩尔比热容，CpCVR，而pCVi578子气体，；而双原子分子气体，；多原子分子气体则有CV、Cp及均356QEpV只与气体分子的自由度有关而与气体温度无关。

等温过程等温过程的特征是气体温度保持不变，T0，由于理想气体的内能取决于温度，故E0，由热力学第一定律可知在等温变化过程中气体与外界交换的热量为QW。

理想气体在等温变化中，pVCTmRT，设气体体积从V1膨胀到V2，压M强从p1减小到p2，所做的功为W，将这个功n（n）等分，每份元功VWCTW，两边取n次方得(Vi1Vi)，即i11nViVinCTV2WnWWTCT。

(1)(1)V1nCTnCTWWTCT当n时，lim(1)eCT，WnCT0nCTnCWWnCWV2mVpmRTln2RTln1，V1MV1Mp2Vpmm则QRTln2RTln1。

MV1Mp2WCTln绝热过程气体在不与外界发生热交换的条件下所发生的状态变化称做绝热过程，其特点是Q0，由热力学第一定律可得WE绝热过程中气体方程为pVmCVT。

MmRT，则对某一元过程有Mpi1Vi1pViipi1(Vi1Vi)Vi(pi1pi)而此元过程气体做元功为mR(Ti1Ti)；MmCV(TiTi1)，Mp(VVi)则有pi1(Vi1Vi)Vi(pi1pi)i1i1R(1)pi1(Vi1Vi)，CVVVipi1pi即有i10。

信阳师范学院本科毕业论文2014年4月20日目录摘要 (1)关键词 (1)Abstract (1)Key words (1)引言 (1)1.热机及其效率的的研究 (2)1.1热力学第一、二定律 (2)1.2热机循环 (2)1.3热机效率 (3)2.制冷机及其效率的研究 (4)2.1制冷机的工作原理 (4)2.2制冷剂氨的物理、化学性质 (4)2.3制冷系统的制冷工作原理 (4)2.4目标、原因分析及确定要因 (5)2.5制定对策及实施 (6)结语 (7)参考文献 (8)热机、制冷机及其效率的讨论姓名：丁显臣学号：20100502023理工系物理学专业指导老师: 管文水职称：副教授摘要：阐述热力学第一、二定律，并由此分析热机产生的理论依据。

介绍热机、制冷机工作原理，并对热机循环,制冷机循环进行详细分析，计算且对照比较性的分析热机效率、制冷机效率。

以实物热机、制冷机为研究对象，寻求提高热机、制冷机效率的方法。

开拓创新，与时俱进，研究出安全、低耗、高效的热机、制冷机,为社会的进步做出贡献。

关键词：热机；热机效率；制冷机；制冷机效率；高效Abstract: K engine efficiency chiller efficiency. Kind hot machine, refrigerator for the study, seeking to improve the thermal machine, refrigerator efficiency. Innovation, advance with the times and come up with safe, low cost, highly efficient heat engine, refrigerator, contribute to social progresse words.Key words:Heat engine；the efficiency of the heat engine；refrigerator;the efficiency of the refrigerator; highly efficient引言热机在人类生活中发挥着重要的作用，现代化的交通运输工具都靠它提供动力，热机的应用和发展推动了社会的快速发展。

热机效率实验报告 -回复尊敬的教授：一、实验原理热力学第二定律表明，任何热机的工作效率均受到温度差的限制。

热机效率定义为所提供功的比例与所吸收热的比例之比。

在理论上，热机效率的上限是卡诺循环的效率。

卡诺循环是一个完美的逆转热机，可以在热源和冷源之间转化全部热能为功。

热机效率的计算方法如下：η = W/Q_hη为热机效率，W为所提供的功，Q_h为所吸收的热。

二、实验内容本次实验使用的热机是双臂卡诺循环热机，通过测量热机内部的压力、体积和温度来计算热机的效率。

具体的步骤如下：1. 热机初始化：将热机的压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器调整到初始状态，放置15分钟使热机内部温度稳定。

2. 测量初始压强和体积：使用压力计和体积计分别测量热机的初始压强和体积。

3. 测量高温端的温度：使用温度计测量高温端（冷凝器）的温度。

5. 测量功率：通过测量热机传热器的电流和电压计算所提供的功率。

6. 计算效率：使用上述公式计算出热机的效率。

三、实验结果实验期间，我们进行了多次测量，记录下了每次测量得到的数值。

下面是我们得到的平均结果：初始体积：0.0002 m^3初始压力：1.403 MPa高温端温度：30.5℃提供的功率：14.2 W根据上述结果，我们计算得到热机的效率为：η = W/Q_h = 0.176四、实验分析热机的效率与其内部的温度差密切相关。

在实际应用中，我们可以通过优化热机的设计和运行参数来提高热机的效率。

可以通过增加热机内部的换热面积、降低热机内部的热损失、提高热机内部介质的传热能力等措施来提高热机的效率。

合理调整热机的运行参数，如压力差、流量等，也可以为提高热机效率做出贡献。

本次实验我们研究了热机效率，通过测量双臂卡诺循环热机的工作参数，成功计算出了热机的效率。

我们还分析了热机效率与内部温度差之间的关系，并给出了提高热机效率的措施建议。

这些结论对我们进一步了解热机的工作原理和优化其设计和运行具有重要意义。

热机效率和制冷机效率比较18世纪第一台蒸汽机问世后，经过许多人的改进，特别是纽可门和瓦特的工作，是蒸汽机成为普遍适用与工业的万能原动机，但其效率却一直很低，只有3%~5%左右，95%以上的热量都未被利用，其它热机的效率也普遍不高，譬如：液体燃料火箭效率48%，柴油机效率37%，汽油机效率25%等等。

而制冷机是19世纪50年代法国的卡雷兄弟先后成功一硫酸和水为工质的吸收式制冷机和氨水吸收式制冷机研制而成，随后出现了蒸汽喷射式制冷机，到1930年出现了氟利昂制冷剂压缩式制冷机的迅速发展，至1945年，美国研制成功溴化银吸收式制冷机。

1824年法国青年工程师卡诺分析了各种热机的设计方案和基本结构，根据热机的基本工作过程，研究了一种理想热机的效率，这种热机确定了我们能将吸收的热量最大限度地用来对外做有用功，且该热机效率与工作物质无关，仅与热源温度有关，即卡诺定理，从而为热机的研究工作确定了一个正确的目标。

热机及其效率热机是指把持续将热转化为功的机械装置，热机中应用最为广泛的是蒸汽机。

一个热机至少应包括以下三个组成部分：①循环工作物资；②两个或两个以上的温度不同的热源，使工作物资从高温热源吸热，向低温热源放热；③对外做功的机械装置。

热机的简化工作原理图如图一所示。

热机效率，考虑仅与两个热源接触的情形。

对于一个热机，由热力学第二定理知:不可能从单一热源吸热，不需对外放热，而使之全部变成有用功而不产生其它影响。

由此知，热机不可能将从高温热源吸收的热量全部转化为功，即热机效率不可能达到100%，这样就存在热机效率的高低。

设热机效率用η热表示，1Q `2Q 分别表示热机循环中高温热源所放出的热量及低温热源所吸收的热量。

W 对外表示热机对外做的功，则有：1W =Q η对外热 （1）由于整个循环中，系统回到原状态，知U=0∆。

由热力学第一定理U=Q+W ∆ （2）12W =Q -Q 有用 （3）将(3)代入(1)得：12211Q -Q Q==1-Q Q η热 (4)对于卡诺热机有32221212121411122221111111V V V VRT ln-RT ln RT ln -RT ln Q -Q Q -Q V V V V T -T T======1-V V Q Q T T RT ln RT ln V V υυυυηυυ吸放卡热吸（5）对于两个以上热源接触情形。

动力学热机效率与卡诺循环的应用热机效率是衡量热力系统能量转换效率的重要指标之一。

在热力学中，卡诺循环是一种理想化的热力循环，被广泛应用于工程实践中。

本文将重点讨论动力学热机效率与卡诺循环的应用，通过分析和举例，探讨其在能源领域的重要性与优势。

1. 动力学热机效率的定义与计算热机效率是指热机从高温热源吸收能量后对外做功的比例。

根据热力学第一定律，热机的净功率与热机输出功率之比可以用下式表示：η = W_net / Q_h其中，η表示热机效率，W_net表示净功率，Q_h表示从高温热源吸收的热量。

根据热力学第二定律，不可能使一个热机以单一热源的冷热差工作，将所有热量转化为完全做功的情况。

当达到理论最大效率时，即为卡诺循环效率。

2. 卡诺循环的基本原理卡诺循环是由两个等温和两个绝热过程组成的一种理想化循环。

其基本原理是在高温热源和低温热源之间循环工作，高温热源吸热、低温热源放热，在绝热过程中实现对外做功。

由于卡诺循环具有高热机效率，因此被认为是热力系统能量转换的理想循环。

3. 卡诺循环的应用卡诺循环在实际工程中的应用十分广泛，主要体现在以下几个方面：3.1. 内燃机中的应用内燃机是一种将热能转化为机械能的热机装置。

卡诺循环为内燃机的设计和优化提供了理论基础。

通过调整燃烧条件和循环参数，将内燃机的热机效率逼近卡诺循环效率，可以提高内燃机的运行效率和能源利用率。

3.2. 蒸汽动力机中的应用蒸汽动力机将水蒸汽的热能转化为机械能，广泛应用于发电厂和工业生产中。

蒸汽动力机的能效与其工作循环有密切关系，卡诺循环为蒸汽动力机的设计和改进提供了重要参考，使其能够更高效地转换热能。

3.3. 制冷与空调中的应用制冷与空调系统采用了倒转卡诺循环的原理，将热能从低温热源吸收，通过外界的功输入将热量排放到高温环境中。

通过优化制冷循环参数，可以提高制冷与空调系统的能效和制冷效果。

4. 动力学热机效率与卡诺循环的优势动力学热机效率与卡诺循环的应用具有以下优势：4.1. 提高能源利用率卡诺循环是理论上的最高效循环，通过将动力学热机效率提高到接近卡诺循环效率，可以最大限度地提高能源利用率，有效节约能源资源。