热机效率的研究论文2000字

热机的效率：η=W/Q×100% 这是热机机械效率的定义式。W指的是热机使机器做的有用功；Q指的是燃料完全燃烧所放出的热量。

热机效率，热力学定律的发现与提高热机效率的研究有密切关系。蒸汽机虽然在18世纪就已发明，但它从初创到广泛应用，经历了漫长的年月，1765年和1782年，瓦特两次改进蒸汽机的设计，使蒸汽机的应用得到了很大发展，但是效率仍不高。如何进一步提高机器的效率就成了当时工程师和科学家共同关心的问题。

热机在工作过程中，发热器（高温热源）里的燃料燃烧时放出的热量并没有全部被工作物质（工质）所吸收，而工质从发热器所得到的那部分热量也只有一部分转变为机械功，其余部分随工质排出，传给冷凝器（低温热源）。工质所作的机械功中还有一部分因克服机件摩擦而损失。根据热机的工作特点，下面对热机中热量的利用和损耗情况作说明。

以蒸汽轮机为例，蒸汽对汽轮膨胀做功的同时，汽轮对蒸汽产生一个反作用力使其压缩，不能完全做功，由于这对作用力大小相等，且压缩的膨胀能又等于蒸汽冷却释放的热量，即w胀=w缩=q放，也就是说这三者各占总能量的三分之一，这就是蒸汽轮机效率只有30%的原因，也是热电厂只有60%的原因，而压缩的30%的能量白白释放掉了。

热机的效率是热机问世以来科学家、发明家和工程师们一直研究的重要问题。内燃机和喷气机跟最初的蒸汽机相比，效率虽然提高了很多，但从节约能源的要求来看，热机的效率还远远不能满意。最好的空气喷气发动机，在比较理想的情况下其效率也只有60%。用的最广的内燃机，其效率最多只达到40%。

法国数学家和工程学家萨迪·卡诺的父亲拉札尔·卡诺（Lazre Nico－las Carnot，1753—1823）率先研究了这类问题，在他的著作中讨论了各种机械的效率，隐讳地提出这样一个观念：设计低劣的机器往往有“丢失”或“浪费”。当时，在水力学中有一条卡诺原理，就是拉札尔·卡诺提出的，说的是效率最大的条件是传送动力时不出现振动和湍流，这实际上反映了能量守恒的普遍规律。他的研究对他的儿子有深刻影响。1824年萨迪·卡诺发表了著名论文《关于火的动力及适于发展这一动力的机器的思考》，提出了在热机理论中有重要地位的卡诺定理，这个定理后来成了热力学第二定律的先导。他写道①：“为了以最普遍的形式来考虑热产生运动的原理，就必须撇开任何的机构或任何特殊的工作物质来进行考虑，就必须不仅建立蒸汽机原理，而且要建立所有假想的热机的原理，不论在这种热机里用的是什么工作物质，也不论以什么方法来运转它们。”卡诺取最普遍的形式进行研究的方法，充分体现了热力学的精髓。他撇开一切次要因素，径直选取一个理想循环，由此建立热量和其转移过程中所作功之间的理论联系。他首先作了如下假设：“设想两个物体A与B，各保持于恒温，A的温度高于B；两者不论取出热或获得热，均不引起温度变化，其作用就象是两个无限大的热质之库。我们称A为热源，称B为冷凝器。”如图2－4。