熱力循環

熱力循環

熱力循環,熱力學中用以實現熱能與機械能轉換的封閉的熱力過程,簡稱循環。

熱力循環

在熱力循環中,工質由初始狀態出發,經歷一系列狀態變化後又回到初態。若所經歷的都是可逆過程,則循環可用壓-容(p-V)圖和溫-熵(T-S)圖上的封閉曲線表示,如圖1中的a-b-c-d-a。
熱力循環熱力循環
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循環有熱機循環和制冷機(熱泵)循環之分(圖2)。
熱機循環 工質從高溫熱源吸熱Q1,其中一部分轉變為對外的淨功W,其餘的熱量Q2排放給低溫熱源。典型的熱機循環包括卡諾循環蘭金循環狄塞爾循環奧托循環勃朗登循環斯特林循環等。它們的熱經濟性用熱效率(ηηt)衡量,等於循環輸出淨功W與輸入熱量Q1的比值:ηηt=W/Q1。
制冷機循環 工質從低溫熱源吸熱Q2 ,外界輸入淨功W,然後將熱量Q1 排放給高溫熱源,實現熱量由低溫熱源向高溫熱源的傳遞,達到使低溫熱源(如冷庫)保持低溫不變或使高溫熱源獲得熱量(供暖)的目的。制冷機循環是熱機循環的逆向循環。逆卡諾循環、逆勃朗登循環和逆斯特林循環等均為典型的逆向循環。制冷機熱泵循環的熱經濟性分別用製冷係數和供暖係數衡量。製冷係數(ε)等於從低溫熱源取出的熱量Q2 與外界輸入的淨功W 的比值:ε=Q2 /W。供暖係數(ε′)等於向高溫熱源傳遞的熱量Q1與外界輸入淨功W的比值:ε′=Q1/W。
為了有效利用能量,有時還將幾種循環組合起來形成聯合循環(或複合循環)。例如,以燃氣輪機裝置循環為頂循環、以蒸汽動力裝置循環為底循環所組成的燃氣-蒸汽聯合循環,已開始受到重視。

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