卡诺循环(Carnot cycle) 是只有两个热源(一个高温热源温度T1和一个低温热源温度T2)的简单循环。由于工作物质只能与两个热源交换热量,所以可逆的卡诺循环由两个等温过程和两个绝热过程组成。
卡诺循环是由法国工程师尼古拉·莱昂纳尔·萨迪·卡诺于1824年提出的,以分析热机的工作过程,卡诺循环包括四个步骤: 等温吸热, 绝热膨胀,等温放热,绝热压缩。
即理想气体从状态1(P1,V1,T1)等温吸热到状态2(P2,V2,T2),再从状态2绝热膨胀到状态3(P3,V3,T3),此后,从状态3等温放热到状态4(P4,V4,T4),最后从状态4绝热压缩回到状态1。这种由两个等温过程和两个绝热过程所构成的循环称为卡诺循环。
卡诺循环包括四个步骤:等温吸热,在这个过程中系统从高温热源中吸收热量; 绝热膨胀,在这个过程中系统对环境作功,温度降低; 等温放热,在这个过程中系统向环境中放出热量,体积压缩; 绝热压缩,系统恢复原来状态,在等温压缩和绝热压缩过程中系统对环境作负功。
循环效率 η = A/Q1 = 300/1000 = 30%
卡诺循环效率 η = 1 - T2/T1
30% = 1 - (273+7)/T1
求出 T1 = 429 K
推导过程:
首先卡诺循环是理想的可逆循环,且其效率k=1-(T1/T2),制冷系数η=1-Q1/Q2=1-T1/T2。正循环实质上是工质从高温热源吸热,对外做功,向低温热源放热。
那么对此循环进行时间反演(即逆向),工作方式将表现为外界对工质做功,从低温热源吸热,向高温热源放热,功热比仍等于k。而制冷效率的定义为Q/W,带入可得答案。
卡诺机是由四个准静态过程组成的,其中有两个是等温过程,两个是绝热过程。其原理是:热力学第一和第二定律(最基本的原理)因为都是从这里推出来的。
制冷系统原理示意图:
扩展资料:
逆卡诺循环奠定了制冷理论的基础,逆卡诺循环揭示了空调制冷系数(俗称EER或COP)的极限。一切蒸发式制冷都不能突破逆卡诺循环。逆卡诺循环是由四个循环过程组成,绝热压缩、等温压缩、绝热膨胀、等温膨胀。
假设低温热源(即被冷却物体)的温度为T0,高温热源(即环境介质)的温度为Tk,则工质的温度在吸热过程中为T0,在放热过程中为Tk,就是说在吸热和放热过程中工质与冷源及高温热源之间没有温差,即传热是在等温下进行的,压缩和膨胀过程是在没有任何损失情况下进行的。
其循环过程为:首先工质在T0下从冷源吸取热量q0,并进行等温膨胀4-1,然后通过绝热压缩1-2,使其温度由T0升高至环境介质的温度Tk,再在Tk下进行等温压缩2-3,并向环境介质放出热量qk,最后再进行绝热膨胀3-4,使其温度由Tk 降至T0即使工质回到初始状态4,从而完成一个循环。
参考资料:百度百科-卡诺冷机
卡诺循环以理想气体为工作物质的可逆卡诺循环,其热效率仅取决于高温及低温两个热源的温度。以热力学第二定律为基础,可以将之推广为适用于任意可逆循环的普遍结论。
卡诺定理在导出热力学第二定律的普遍判据-状态函数 "S"-中具有重要作用。热力学第二定律否定了第二类永动机,效率为1的热机是不可能实现的,热机的最高效率可以达到多少,从热力学第二定律推出的卡诺定理正是解决了这一问题。
扩展资料
卡诺循环包括四个步骤: 等温吸热, 绝热膨胀,等温放热,绝热压缩。即理想气体从状态1(P1,V1,T1)等温吸热到状态2(P2,V2,T2),再从状态2绝热膨胀到状态3(P3,V3,T3)。
此后,从状态3等温放热到状态4(P4,V4,T4),最后从状态4绝热压缩回到状态1。这种由两个等温过程和两个绝热过程所构成的循环称为卡诺循环。
参考资料来源:百度百科-卡诺循环