文档介绍：第四章 热力学第二定律
学习导引
热力学第二定律揭示了能量传递与转换过程进行的方
向、条件和限度。热力学第二定律与热力学第一定律是热力
学的两个最基本定律,共同组成了热力学的理论基础。
本章主要讲述了热力学第二定律的实质和表述,阐述了
热力循环、卡诺循环、卡诺定律、熵的基本概念及熵增原理
等有关知识。
学习要求
1. 了解热力循环、正向循环、逆向循环的概念,掌握评
价循环经济性的指标:热效率t、制冷系数、制热系数。
;明确热力学第二
定律在判断热力过程方向上的重要作用。
、逆卡诺循环、卡诺定律及其对工程实
际的指导意义。
。
本章难点
热力学第二定律比较抽象,较难理解。学习中应将抽象
的表述与日常生活及工程实际中的实例联系起来进行思
考就会容易理解一些。
熵的概念和熵增原理比较抽象,较难理解。学习中应结
合不可逆因素进行思考就会容易理解一些。
第一节热力循环
什么是热力循环?
可逆循环
不可逆循环
——工质经过一系列状态变化后,又回复到原来状态的全部过程称为热力循环,简称循环。
热力循环分类
全部由可逆过程组成的循环
组成循环的全部过程不均为可逆过程
正向循环
逆向循环
根据热力循环所产生的不同效果
可逆循环可以表示在状态参数坐标图
上,且为一条封闭的曲线。
热力循环
一、正向循环和热效率
——将热能转变为机械能的循环称为正向循环,也称为动力循环或热机循环。
1. 正向循环
一切热力发动机都是按正向循环工作的。
正向循环在p-v图上按顺时针方向进行。
设1kg工质在热机中进行一个正向循环1234l
1-2-3: 膨胀过程,作膨胀功123v3v11
3-4-1: 压缩过程,作压缩功341v1v33
工质从高温热源T1吸热q1,向T2放热q2
∵
∴循环净功w0
——在正向循环中,所获得的机械能与所付出的热量的比值称为热效率。
2. 热效率t
正向循环
循环热效率t用来评价正向循环的
热经济性。
显然, t < 1。
高温热源T1
q1
工质
W0=q1-q2
q2
低温热源T2
适用于
任何循环
二、逆向循环和工作系数
——消耗机械能(或其它能量),将热量从低温热源传递到高温热源的循环, 如制冷装置和热泵循环。
1. 逆向循环
消耗功是完成逆向循环的必要条件。
逆向循环在p-v图上按逆时针方向进行。
设1kg工质在热机中进行一个逆向循环14321
1-4-3: 膨胀过程,作膨胀功143v3v11
3-2-1: 压缩过程,作压缩功321v1v33
工质从低温热源T2吸热q2,向T1放热q1
或
∴消耗净功w0
逆向循环中向高温热源放出的热量,来自于从低温热源的吸热量和消耗的循环净功
——工作系数是所获得的收益与所花费的代价之比值,用以衡量逆向循环的热经济性。
2. 工作系数
逆向循环
制冷系数制冷装置的工作系数
高温热源T1
q1
工质
W0=q1-q2
q2
低温热源T2
制热系数热泵装置的工作系数
可能大于、等于或小于1,而
总是大于1。
适用于
任何循环
适用于
任何循环