什么是热力学循环的定义

典型的热力学循环包括一系列传热和做功的热力学过程。热力学循环有很多种类型。优德app热能工程

热力学循环

一般来说,w88优德app是一门研究能源生产、储存、转移和转换的科学。我们的目标是介绍w88优德app热力学是一门能量转换科学。目前,化石燃料仍然是世界主要的能源。但是化石燃料的燃烧产生只有热能,因此这些能源被称为主要能源“,必须被转换二次能源,所谓的能源载体电能ETC。)。将热能转换为另一种形式的能量a热机必须使用。

许多热引擎运行在一个循环的方式在循环的某一部分以热的形式增加能量,并在循环的另一部分利用这些能量做有用的功。

最终将系统返回到初始状态的过程称为A循环过程。在一个循环结束时,所有的性质都具有与开始时相同的值。典型的热力循环包括一系列热力学过程传输热量和工作,同时改变压力,温度和其他状态变量,最终将系统返回到其初始状态。

第一热力学定律w88优德app规定了在任何周期内输入的净热等于输出的净功。

封闭系统的内能增加等于提供给系统的热量减去系统所做的功。

∆Eint= Q - W

这是热力学第一定律w88优德app它是能量守恒原理,这意味着活力可以既不被创造也不被毁灭,而是转变成不同的形式,因为控制体积内的流体正在研究中。

这是对大多数系统进行分析的最重要的法则,也是量化如何进行分析的法则热能转变为其他能量形式

热力学循环可分为两大类:

  • 权力周期。电源周期是转换其中一些的循环输入进入一个机械工作输出。热力循环是热机运行的基础,热机运行着绝大多数的机动车辆,并产生了世界上大部分的电力。
  • 热泵循环。热泵循环输送从低到高温度使用机械工作输入。冰箱和热泵的热力学之间没有区别。w88优德app两者都通过从寒冷的空间移动到暖空间的热量。

以下分类热力学循环根据其组成的热力学过程进行。在实践中,通常由四种热力学过程中的简单理想化的热力学循环。通常,以下过程通常构成热力学循环:

卡诺循环

卡诺循环的pV图
卡诺循环的pV图。由完整循环路径界定的区域表示可以在一个循环期间完成的总工作。

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1824年,一位法国工程师兼物理学家,尼古拉斯Léonard萨迪卡诺通过形成一个原理(也称为第二定律)来推进第二定律的研究卡诺的统治)指定对的限制最大效率任何发动机可以获得。简而言之,这一原则表明热力学循环的效率完全取决于冷热温度储存器之间的差异。

卡诺原理:

  1. 没有一种发动机比可逆式发动机更有效率(一个卡诺热机)在相同的高温和低温水库之间运行。
  2. 所有可逆发动机的效率(卡诺热机)在相同的恒温储层之间的操作是相同的,不管使用的工作物质或操作细节是什么。

这种发动机的循环称为卡诺循环。一个系统正在进行的卡诺循环被称为卡诺热机。它不是实际的热力学循环,而是一种理论结构,不能建立在实践中。所有真正的热力学过程都以某种方式不可逆转的。它们还没有完成无限慢慢地无穷无胆的小步骤温度也是理论虚构。因此,由于它们使用的热发动机循环的固有不可逆性,热动发动机必须具有比其效率的效率更低。

奥托循环

奥托循环- PV图
奥托循环的光伏图。由完整循环路径界定的区域表示可以在一个循环期间完成的总工作。

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奥托式发动机的循环称为奥托循环。它是最常见的热力学循环可以找到汽车发动机和描述了典型的火花点火活塞发动机的功能。与Carnot循环相比,Otto循环不执行等温工艺,因为这些过程必须非常缓慢地执行。在理想的otto循环中,执行循环的系统经历了一系列四个内部可逆过程:两种等熵(可逆绝热)工艺交替,具有两个等级过程。

卡诺原理指出任何发动机都不能比可逆发动机更有效率(一个卡诺热机)在相同的高温和低温热源之间工作时,奥托发动机的效率必然低于卡诺效率。一个典型的汽油汽车发动机运行在25%到30%热效率。大约有70-75%被作为废热丢弃,而没有转化成有用的功,即传递到车轮上的功。

狄塞尔循环

柴油循环- pV图
柴油循环- pV图

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狄塞尔循环是最常见的吗热力学循环可以找到汽车发动机和介绍了一种典型的压缩点火活塞式发动机的工作原理。柴油机的工作原理与汽油机相似。最重要的区别是:

  • 压缩行程开始时气缸中没有燃料,因此在柴油发动机中不会发生自动。
  • 柴油发动机使用压缩点火而不是火花点火。
  • 由于绝热压缩过程中产生的高温,燃料在喷射时自燃。因此,不需要火花塞。
  • 在动力冲程开始之前,喷油器开始直接向燃烧室注入燃料,因此动力冲程的第一部分大约是在恒压下发生的。
  • 更大的压缩比可以在柴油发动机相比于奥托引擎

布雷顿循环

闭合布雷顿循环- pV图
封闭的布雷顿周期

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1872年,一位美国工程师,乔治贝利布雷顿推进对…的研究热引擎通过为一种恒压内燃机申请专利,最初使用汽化气体,但后来使用了煤油等液体燃料。这个热机被称为布雷顿的准备马达。这意味着原始气涡轮机引擎二手A.活塞式压缩机活塞膨胀机而不是燃气轮机和燃气压缩机。

今天,现代燃气轮机吹气喷射发动机也是一个恒定压力的热风发动机,因此我们描述了它们的热力学w88优德app布雷顿循环。一般来说,布雷顿循环描述了a定压热引擎

它是最常见的热力学循环可以在燃气轮机发电厂或飞机上找到。相比卡诺循环, 这布雷顿循环不执行等温过程,因为这些必须非常缓慢地进行。在A.理想的布雷顿循环系统在循环过程中经历了四个过程:两个等熵(可逆绝热)过程与两个等压过程交替。

郎肯循环

兰金循环- Ts图
rankine周期 - TS图

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1859年,一位苏格兰工程师,威廉·约翰·麦夸恩·兰金通过出版《蒸汽机和其他原动机的说明书”。兰金提出了一个完整的理论蒸汽机并确实是所有热风发动机。和...一起鲁道夫·克劳修斯威廉汤姆逊(Kelvin勋爵),他是热力学的贡献者,特别是专注于三个热力学法的第一个。w88优德app郎肯循环以他的名字命名,并描述了汽轮机系统虽然这一理论原理也适用于往复式发动机,如蒸汽机车。一般来说,郎肯循环是一个理想的热力学循环的恒压热机,把部分热量转换成机械功。在这个循环中,热量从外部供应到一个封闭的回路,该回路通常使用水(液相和气相)作为工作流体。与…相反布雷顿循环,工作流体在郎肯循环经历了相变从液相到气相,反之亦然。

虽然许多物质可以用作兰氏藻循环中的工作流体(无机甚至有机),是通常选择的流体,由于其有利的性质,如无毒和不反应的化学,丰度,和低成本,以及它的热力学性质。例如,最高的比热任何普通物质的含量为4.19 kJ/kg k,而且它的含量很高汽化热,所以它是有效的冷却剂媒介在火力发电厂和其他能源行业。在兰金循环的情况下理想气体定律(蒸汽不服从pV=nRT),因此水和蒸汽的所有重要参数都用所谓的“蒸汽表”。

其中一个优点郎肯循环那是压缩泵中的过程发生在液体上。通过将工作蒸汽冷凝到液体(冷凝器内)涡轮机出口处的压力降低,并且进料泵所需的能量仅消耗1%至3%的涡轮机输出功率,并且这些因素有助于更高的效率周期。

今天,这是郎肯循环基本面运行周期是什么所有火力发电厂工作流体不断地蒸发和冷凝。它是最常见的热力学循环,因为世界上大多数地方的涡轮机都是由蒸汽驱动的。

引用:
核与反应堆物理:
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