热机循环对比Comparison_of_Otto,Diesel,dual_cycles
08工程热力学试卷2010答案

08⼯程热⼒学试卷2010答案-、单选题(40分,每题2分)1.⽐热是过程量,定压⽐热 B 。
A. 表⽰⽐体积⼀定时⽐内能随温度的变化率B. 是温度与压⼒的状态函数C. 与系统质量成正⽐D. 也是过程量 2.对闭⼝系任意微元过程, 若系统的熵变等于零, 则___ C ___。
A. 该过程可逆B. 该过程不可逆C. ⽆法判定过程的可逆与否D. 必为吸热过程 3.概括性卡诺循环热机的效率可以表⽰为____ A_____。
A. 1net W Q η=B. 122T T T η-=C. 1netQ W η=D. 212T T T η=-(下标“1”表⽰⾼温,“2”表⽰低温,“net ”表⽰循环) 4.理想⽓体多变过程的⽐热为 _ D __ 。
A. n p c n=-vB. n p c n=vC. 1n n k c c n -=-p D. 1n n k c c n -=-V5.在压缩⽐相同、吸热量相同时,定容加热循环(Otto )、定压加热循环(Diesel )和混合加热循环的效率(tV tp tm ηηη、、)⼤⼩依次为_____ B _____。
A. tp tm tV ηηη>>B. tV tm tp ηηη>>C. tp tV tm ηηη>>D. tV tp tm ηηη>>6.对于闭⼝系绝热过程,错误的表述是 D 。
A. 熵变等于熵产B. 过程功的⼤⼩等于内能差C. 熵变必⼤于零D. 必为等熵过程 7. 准平衡过程是指___ B ___的过程。
A. 弛豫时间很长B. 不平衡势差⽆限⼩C. 温差⽆限⼩D. 压差⽆限⼩ 8.理想⽓体的⽐内能和⽐焓_____ C ____。
A. 是温度与压⼒的函数B. 是压⼒的函数C. 在初终态压⼒不同,温度相同时的变化值相同D. 在初终态压⼒相同,温度不相同时的变化值相同 9.q du pd δ=+v 适⽤于____ C ___。
热力学循环的分析深入了解热机循环中的功率与效率计算

热力学循环的分析深入了解热机循环中的功率与效率计算热力学循环的分析——深入了解热机循环中的功率与效率计算本文将深入探讨热力学循环的分析,重点关注热机循环中的功率和效率计算方法。
热力学循环是一种将热能转化为功的过程,是热力学在实际应用中最常见的形式之一。
了解热力学循环中的功率与效率计算,对于研究和优化热力学系统具有重要意义。
热力学循环是通过在系统内进行热交换和功交换的过程来实现能量转化的。
常见的热机循环包括卡诺循环、斯特林循环、奥托循环等。
在研究热机循环时,我们通常关注的是两个关键参数:功率和效率。
功率是指单位时间内执行的功。
在热机循环中,功率计算常用的方法是通过热交换和机械功交换的加和来计算。
在卡诺循环中,功率可以表示为:P = Q1 - Q2其中P表示功率,Q1表示向工作物质提供的热量,Q2表示从工作物质中取走的热量。
斯特林循环和奥托循环中的功率计算类似,具体的计算方法可以根据循环的特点进行细化。
效率是指系统从输入热能中转化为有效功的比例。
在热机循环中,效率计算常用的方法是根据卡诺循环的理论效率来进行计算。
卡诺循环是一个理想化的循环,其效率由两个温度之比决定,可以表示为:η = 1 - T2 / T1其中η表示效率,T1表示高温热源的温度,T2表示低温热源的温度。
通过计算实际循环与卡诺循环的效率比值,可以得到实际循环的效率。
除了上述常用的功率和效率计算方法外,热机循环中还有其他衡量指标的分析方法。
例如,循环的过程中热机对外界的热量交换量可以用热机的热容量来表示,通过计算循环过程中的热量交换的差值,可以获得循环中的热容量。
此外,还可以通过热机的等熵指数来分析循环中的功率和效率。
等熵指数是对于压缩机和涡轮机等热机元件非常重要的参数,它描述了在等熵过程中因热能转化而引起的变化。
通过进一步对等熵指数进行计算和分析,可以得到更加准确的功率和效率。
总之,在研究热力学循环时,我们需要深入了解热机循环中的功率与效率计算方法。
热力学循环汽车引擎和蒸汽机的工作原理

热力学循环汽车引擎和蒸汽机的工作原理热力学循环(thermodynamic cycle)是指一系列连续的热力学过程,以实现能源转换和功率输出。
在汽车引擎和蒸汽机的工作原理中,热力学循环发挥着关键作用。
本文将通过简单介绍热力学循环的概念、汽车引擎和蒸汽机的工作原理以及它们之间的区别和联系来阐述这一主题。
一、热力学循环的概念热力学循环是在热力学原理基础上建立的一个理论模型,用于描述能量在系统中的转化和传递过程。
其基本原理是根据热力学第一和第二定律,以一定的顺序和方式进行热传递和功的输出。
常见的热力学循环包括卡诺循环、斯特林循环、奥托循环和布雷顿循环等。
二、汽车引擎的工作原理汽车引擎是一种内燃机,利用化石燃料(如汽油和柴油)的燃烧来产生能量,进而驱动汽车。
它主要由气缸、活塞、连杆、曲轴和气门等部件组成。
汽车引擎的工作原理包括四个主要过程:进气、压缩、燃烧和排气。
1. 进气:进气过程中,汽车引擎通过进气阀和活塞下行的运动,将混合气体(燃料和空气的混合物)吸入到气缸内。
2. 压缩:压缩过程中,进气阀关闭,活塞向上运动,将混合气体压缩至高压状态,使其温度和压力升高。
3. 燃烧:在压缩过程达到最高点时,点火系统点燃混合气体,燃烧产生高温和高压气体,使活塞向下运动,从而转化为机械功。
4. 排气:排气过程中,排气阀打开,活塞向上运动,将排出的废气排出到环境中。
三、蒸汽机的工作原理蒸汽机是一种利用水的蒸汽能量转化为机械能的设备,广泛应用于发电厂、船舶和工业生产中。
它主要由锅炉、汽缸、活塞和旋转机构等组成。
蒸汽机的工作原理包括三个主要过程:蒸汽发生、膨胀和排气。
1. 蒸汽发生:蒸汽发生过程中,锅炉中的水被加热,形成高温高压蒸汽。
2. 膨胀:膨胀过程中,高温高压蒸汽进入汽缸内,推动活塞运动,将热能转化为机械功。
3. 排气:排气过程中,已用过的蒸汽排出到大气中,然后重新开始新的工作循环。
四、汽车引擎和蒸汽机的区别和联系汽车引擎和蒸汽机虽然都属于热力学循环设备,但在工作原理、环境适用性和效率上存在一些不同和联系。
九年级热机知识点精讲

九年级热机知识点精讲在我们日常生活中,热机是一个非常重要的工具。
从火车发动机到电脑散热器,热机的应用无处不在。
那么,我们该如何理解热机的工作原理以及相关的知识点呢?本文将以精讲的方式,深入了解九年级热机的知识。
1. 热机的定义和分类热机是将热能转化为机械能或电能的装置。
按照工作物质的不同,热机可以分为内燃机和蒸汽机两大类。
内燃机利用燃料在高温条件下燃烧产生的热能推动活塞来完成工作。
汽车引擎就是典型的内燃机。
蒸汽机则是利用汽化水产生的蒸汽来推动涡轮机转动,进而将热能转化为机械能。
2. 热机的工作循环热机的工作循环分别有Carnot循环、Otto循环和Diesel循环等。
其中Carnot循环是理论上效率最高的循环,但在实际应用中很难实现。
Otto循环主要用于汽车引擎。
它包括四个过程:吸入、压缩、爆燃和排出。
在吸入过程中,气缸内充满混合气;压缩过程中,气体被压缩,体积减小;爆燃过程中,点火使燃料燃烧;排出过程中,废气从气缸排出。
Diesel循环也是一种常见的循环,适用于柴油机。
它与Otto循环的主要区别在于,燃料不是被点燃,而是由高温高压的气体引燃。
3. 热力学效率热力学效率是热机评价指标之一,表示热机的工作所完成工作与吸收热量之比。
通常用η表示,即η = W/Qh (W为机械能的输出,Qh为吸收的热量)。
热力学效率的理论上限由Carnot效率确定,即ηcarnot = 1- Tc/Th(Tc为冷热源的温度,Th为热热源的温度)。
实际上,热机的效率往往由于摩擦损失、冷热源温度差等因素而降低。
4. 焓和熵的概念热力学中,焓和熵是非常重要的概念。
焓(H)是热力学系统在恒定压力下的内能和压力乘积。
在理解汽车引擎的工作原理时,焓是非常关键的概念。
汽车引擎在工作过程中,燃料的燃烧产生高温高压气体,该气体通过活塞向外推进,从而转化为机械能。
熵(S)则是衡量体系无序性的物理量。
熵增定律是热力学的基本定律,它描述了自然界的过程总是朝着熵增的方向进行。
活塞式内燃机各种理想循环的热力学比较

活塞式内燃机各种理想循环的热力学比较一、引言活塞式内燃机是一种广泛应用的发动机类型,它通过燃料的燃烧产生高温高压气体驱动活塞运动,从而提供机械能。
在设计和优化活塞式内燃机时,理想循环是一个重要的概念,因为它可以提供最高效率的理论基础。
本文将介绍几种常见的理想循环,并比较它们之间的热力学性能。
二、理想循环1. Otto循环Otto循环是一种常见的四冲程汽油发动机循环。
在该循环中,空气被压缩到极限压力后,点火器点火将混合物点燃。
然后,高温高压气体通过扩张过程转化为低温低压气体,并通过排气门排出。
Otto循环可以表示为以下四个过程:- 压缩(1-2):空气被等熵地压缩到最大压力。
- 点火(2-3):混合物被点火并等容地燃烧。
- 膨胀(3-4):高温高压气体被等熵地膨胀为低温低压气体。
- 排气(4-1):剩余的废气被等熵地排出。
2. Diesel循环Diesel循环是一种常见的柴油发动机循环。
在该循环中,空气被压缩到高压状态,然后喷入燃料并点燃。
然后,高温高压气体通过扩张过程转化为低温低压气体,并通过排气门排出。
Diesel循环可以表示为以下四个过程:- 压缩(1-2):空气被等熵地压缩到最大压力。
- 燃烧(2-3):燃料被喷入并等容地燃烧。
- 膨胀(3-4):高温高压气体被等熵地膨胀为低温低压气体。
- 排气(4-1):剩余的废气被等熵地排出。
3. Brayton循环Brayton循环是一种常见的涡轮喷气式发动机循环。
在该循环中,空气经过压缩和加热后进入涡轮机,驱动涡轮机旋转并产生功。
然后,高温高压气体经过扩张过程转化为低温低压气体,并通过排气门排出。
Brayton循环可以表示为以下四个过程:- 压缩(1-2):空气被等熵地压缩到最大压力。
- 加热(2-3):空气被等压地加热。
- 膨胀(3-4):高温高压气体被等熵地膨胀为低温低压气体。
- 排气(4-1):剩余的废气被等熵地排出。
三、比较1. 热效率对于给定的入口条件,不同的理想循环具有不同的最大理论热效率。
热力循环比较.doc

斯特林循环Stirling cycle所热气机(即斯特林发动机)的理想热力循环,为19 世纪苏格兰人提出,因而得名。
图[斯特林循环的-R.斯特林和-图 ]- 和 - 图" class=image> 为斯特林循环在压 -容( - ) 图和温 -熵 (T-S)图上的表示。
它是由两个定容吸热过程和两个定温膨胀过程组成的可逆循环,而且定容放热过程放出的热量恰好为定容吸热过程所吸收。
热机在定温 (T1)膨胀过程中从高温热源吸热,而在定温 (T2)压缩过程中向低温热源放热。
斯特林循环的热效率为[0727-01] 式中W 为输出的净功; Q 1 为输入的热量。
根据这个公式,只取决于 T1 和 T2,T1 越高、 T 2 越低时,则越高,而且等于相同温度范围内的卡诺循环热效率。
因此,斯特林发动机是一种很有前途的热力发动机。
斯特林循环也可以反向操作,这时它就成为最有效的制冷机循环。
卡诺热机循环的效率让我们分析以理想气体为工作物质的卡诺热机循环并求其效率。
以v 表示理想气体的摩尔数,以 T1和2分别表示高温和低温热库的温度。
气体的循环过T程如图 10.12 所示。
它分为以下几个阶段,两个定温和两个绝热过程。
1→2:使温度为 T1的高温热库和气缸接触,气缸内的气体吸热作等温膨胀。
体积由 V1增大到2。
由于气体内能不变,它吸收的热量就等于它对外界做的功。
利用公式 (10.3)V 可得2→3:将高温热库移开,气缸内的气体作绝热膨胀,体积变为V3,温度降到T2。
3→4:使温度为 T2的低温热库和气缸接触,缸内的气体等温地被压缩到体积V4,使状态4和状态1位于同一条绝热线上,在这一过程中,气体向低温热库放出的热量为4→1:将低温热库移开,缸内的气体绝热地被压缩到起始状态 1,完成一次循环。
在一次循环中,气体对外做的净功为W=Q1-Q2卡诺循环中的能量交换与转化关系可用图10.13 那样的能流图表示。
根据热机效率的定义公式(10.23) ,可得理想气体卡诺热机循环的效率为根据理想气体的绝热过程方程,对两条绝热线应分别有两式相比,可得从而有(10.25)这就是说,以理想气体为工作物质的卡诺循环的效率只由两热库的温度决定。
热力学循环分析卡诺循环与斯特林循环的效率比较

热力学循环分析卡诺循环与斯特林循环的效率比较热力学循环是研究热能转化的重要理论基础。
在能源领域,卡诺循环和斯特林循环是两个常见的热力学循环模型。
本文将对这两种循环进行分析,并比较它们之间的效率。
一、卡诺循环卡诺循环是由尼古拉·卡诺提出的热力学循环模型,它是理想的热力学循环。
卡诺循环包含两个等温过程和两个绝热过程。
1. 等温膨胀过程:在温度为Th的高温热源中,工质从初始状态A 吸收热量Qh,由于等温过程,温度保持不变,工质膨胀到状态B。
2. 绝热膨胀过程:在绝热过程中,工质不与外界交换热量,从状态B膨胀到状态C。
3. 等温压缩过程:在温度为Tc的低温热源中,工质释放热量Qc,由于等温过程,温度保持不变,工质压缩到状态D。
4. 绝热压缩过程:在绝热过程中,工质不与外界交换热量,从状态D压缩回到初始状态A。
卡诺循环的效率可以用热机效率来表示,即η = 1 - Tc/Th,其中Tc 和Th分别为低温热源和高温热源的温度。
卡诺循环的效率是所有可能工作于相同两个温度的循环中最高的效率。
二、斯特林循环斯特林循环是由罗伯特·斯特林发明的一种热力学循环,它将膨胀和压缩的过程分离。
这种循环结构包含两个等温过程和两个等容过程。
1. 等温膨胀过程:在高温热源中,工质从初始状态A吸收热量Qh,在此过程中,工质膨胀到状态B,温度保持不变。
2. 等容膨胀过程:工质与热源隔绝,在等容过程中,工质继续膨胀到状态C,压强增加。
3. 等温压缩过程:在低温热源中,工质释放热量Qc,在此过程中,工质压缩回到状态D,温度保持不变。
4. 等容压缩过程:工质与热源隔绝,在等容过程中,工质继续压缩回初始状态A,压强降低。
斯特林循环的效率与卡诺循环类似,可以用热机效率来表示,即η= 1 - Tc/Th。
然而,斯特林循环的实际效率往往较卡诺循环低。
三、卡诺循环与斯特林循环的效率比较卡诺循环和斯特林循环都是理想的热力学循环模型,它们在热能转化效率上具有重要的价值。
工程热力学试卷与答案

一、是非判断:是在()内画“+"号,非在()内画“-”号,每题1分,共10分1、热力系是指所有参与热力过程的物体群().2、绝热闭口系的熵增就是孤立系的熵增()。
3、状态方程是描述状态参数之间关系的方程()。
4、平衡状态是指在没有外界作用的条件下,热力系宏观性质不随时间变化的状态()。
5、通用气体常数对实际气体和理想气体都是一个不变的常数()。
6、工质经过不可逆过程的熵变必然等于经历可逆过程的熵变()。
7、理想气体的热力学能、焓和熵都仅仅是温度的单值函数()。
8、理想气体绝热节流后温度不变().9、在φ=1时,干球温度t湿球温度tw 和露点温度td不相等()。
10、任何动力循环,循环净功w0总等于循环净热量q0,即总有w0=q0()。
二、选择填空:每题1分,共10分1、绝热系与外界没有()交换。
A、热量B、物质C、功2、在所列的压力中哪个不是状态参数().A、绝对压力B、分压力C、表压力3、功损来自于().A、不等温传热B、物质交换C、运动摩擦4、不可逆损失来源于()。
A、运动摩擦B、不等温传热C、任何耗散效应5、干度χ的取值可以是()。
A、χ=1B、χ〉1C、χ〈16、渐缩喷管出口气体的流速是()。
A、M〈1B、M>1C、M=17、不可逆循环的熵产必然是()。
A、等于零B、大于零C、小于零8、卡诺热机效率比实际热机效率().A、小B、二者相等C、大9、制冷系数ε可以是()。
A、大于1B、等于1C、小于110、供热系数ζ可以是()。
A、大于1B、等于1C、小于1三、指出下列各对概念之间主要的区别每题2分,共10分1、理想气体与实际气体2、定容比热与容积比热3、可逆过程与不可逆过程4、熵流与熵产5、饱和湿蒸气与饱和湿空气四、某容器被一刚性壁分成两部分,在容器的不同部位安装有压力表,如下图所示。
压力表B上的读数为75kPa, 压力表C上的读数为0.11MPa.如果大气压力为97kPa,试确定压力表A上的读数及容器两部分内空气的绝对压力.(10分)五、某热机在每个循环中从T1=600K的高温热源吸收Q1=419kJ的热量和可逆地向T 2=300K的低温热源假设分别排出(1)Q2=209.5kJ;(2) Q2=314.25kJ;(3) Q2=104。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
4.7 Comparison of Otto, Diesel and Dual Cycles:The important variable factors which are used as the basis for comparison of the cycles are compression ratio, peak pressure, heat addition, heat rejection and the net work. In order to compare the performance of the Otto, Diesel and Dual combustion cycles, some of the variable factors must be fixed. In this section, a comparison of these three cycles is made for the same compression ratio, same heat addition, constant maximum pressure and temperature, same heat rejection and net work output. This analysis will show which cycle is more efficient for a given set of operating conditions.Case 1: Same Compression Ratio and Heat Addition:The Otto cycle 1-2-3-4-1, the Diesel cycle 1-2-3'-4'-1 and the Dual cycle 1-2-2”-3”-4”-1 are shown in p-V and T-θ diagram in Fig.4.7.1 (a) and (b) respectively for the same compression ratio and heat input.(a)VolumeIsentropic Process122'33"3'44'4"Entropyconstant VolumeConstant Pressure122'33"3'44"4'56'6"6(b)Fig.4.7.1. Same compression ratio and heat additionFrom the T -s diagram, it can be seen that Area 5-2-3-6 = Area 5-2-3'-6’ = Area 5-2-2"-3"-6" as this area represents the heat input which is the same for all cycles. All the cycles start from the same initial state point 1 and the air is compressed from state 1 to 2 as the compression ratio is same. It is seen from the T -s diagram for the same heat input, the heat rejection in Otto cycle (area 5-1-4-6) is minimum and heat rejection in Diesel cycle (5-1-4'-6') is maximum.. Consequently, Otto cycle has the highest work output and efficiency. Diesel cycle has the least efficiency and Dual cycle having the efficiency between the two.One more observation can be made i.e., Otto cycle allows the working medium to expand more whereas Diesel cycle is least in this respect. The reason is heat is addedbefore expansion in the case of Otto cycle and the last portion of heat supplied to the fluid has a relatively short expansion in case of the Diesel cycle.Case 2: Same Compression Ratio and Heat Rejection:Isentropic Process(a)Volume 12343'Entropy 1233'4(b)Fig.4.7.2. Same compression ratio and heat rejectionEfficiency of Otto cycle is given by [Figs.4.7.2 (a) and (b)],R otto SQ1 - Q η=Where, Q s is the heat supplied in the Otto cycle and is equal to the area under the curve 2-3 on the T-s diagram [Fig.4.7.2 (b)]. The efficiency of the Diesel cycle is given by,R Diesel sQ1 - Q η=′Where Q’s is heat supplied in the Diesel cycle and is equal to the area under the curve 2-3' on the T-s diagram [Fig.4.7.2. (b)]. From the T-s diagram in Fig.4.7.2, it is clear that Q s > Q’s i.e., heat supplied in the Otto cycle is more than that of the Diesel cycle. Hence, it is evident that, the efficiency of the Otto cycle is greater than the efficiency of the Diesel cycle for a given compression ratio and heat rejection.Case 3: Same Peak Pressure, Peak Temperature and Heat Rejection:Figures 4.7.3 (a) and (b) show the Otto cycle 1-2-3-4 and Diesel cycle 1-2'-3-4 on p-V and T -s coordinates, where the peak pressure and temperature and the amount of heat rejected are the same.The efficiency of the Otto cycle,R otto SQ1 - Q η=Where, Q s in the area under the curve 2-3 in Fig.4.7.3 (b). The efficiency of the Diesel cycle, 1-2-3'-3-4 is,R Diesel sQ1 - Q η=′122'34Volume (a)122'3456Entropy(b)Fig.4.7.3. Same peak pressure and temperatureIt is evident from Fig.4.7.3 that Q s > Q’s . Therefore, the Diesel cycle efficiency is greater than the Otto cycle efficiency when both engines are built to withstand the same thermal and mechanical stresses.Case 4: Same Maximum Pressure and Heat Input:122'3'44'3Volume(a)1234566'4'3'2'Entropy(b)Fig.4.7.4. Same maximum pressure and heat input.For same maximum pressure and heat input, the Otto cycle (1-2-3-4-1) and Diesel cycle (1-2'-3'-4'-1) are shown on p-V and T-s diagrams in Fig.4.7.4 (a) and (b) respectively. It is evident from the figure that the heat rejection for Otto cycle (area 1-5-6-4 on T-sdiagram) is more than the heat rejected in Diesel cycle (1-5-6'-4'). Hence Diesel cycle is more efficient than Otto cycle for the condition of same maximum pressure and heat input. One can make a note that with these conditions, the Diesel cycle has higher compression ratio than that of Otto cycle. One should also note that the cycle which is having higher efficiency allows maximum expansion. The Dual cycle efficiency will be between these two.Case 5: Same Maximum Pressure and Work Output:The efficiency, η can be written asWork done Work doneHeat sup plied Work done Heat rejectedη==+Refer to T-s diagram in Fig.4.7.4 (b). For same work output the area 1-2-3-4 (work output of Otto cycle) and area 1-2'-3'-4' (work output of Diesel cycle) are same. To achieve this, the entropy at 3 should be greater than entropy at 3' .It is clear that the heat rejection for Otto cycle is more than that of diesel cycle. Hence, for these conditions, the Diesel cycle is more efficient than the Otto cycle. The efficiency of Dual cycle lies between the two cycles.。