1035 热力学基础讲解-热力学第二定律

上一讲内容研讨与拓展

上一讲内容及语音讲解请参见“冷热平台”微信公众号第1032篇。

热效率范围

热机的热效率是否一定小于100%？

制冷机的热效率（制冷系数）是否一定小于100%？

热泵的热效率（制热系数）是否一定小于100%？

热力学第一定律应用-装备能量方程导出

以暖气片（换热器）为例：

属稳定流动开口系统，热力学第一定律通用方程为：

H₂-H₁=Q-W_S

对暖气片，W_S =0，因此可得暖气片能量方程为：

Q= H₂-H₁

热力学第一定律应用-装备能量衡算

设发动机平均功率50kW（kJ/s），热效率40%，汽油热值约31MJ/L，该发动机运行1小时需要消耗多少汽油？

运行1小时需要耗功量为：

50(kJ/s)*3600s=180000kJ=180MJ

发动机属热机，根据热效率定义，需消耗高温热能：

180MJ/0.4=450MJ

产生上述热能需要消耗的汽油量为：

450MJ/30(MJ/L)=15L

热泵理解

新型高效制热方式

可把无用的环境热能变为“热矿”

可与耗热装备集成为节能新型装备--热泵干燥、热泵蒸发等

双语研讨

第3章热力学第二定律

The Second Law of Thermodynamics

3.1熵Entropy

热力学状态参数

工质有序程度

s_水-s_冰=335(kJ/kg)/273K

=1.23kJ/(kg.K)

3.2热力学第二定律内涵

背景

能量品质：热<功，功=电

工程问题：热转换为功效率、途径、计算

过程方程性：自发过程不可逆

表述

热能不可能连续100%转换为功

热能不可能自发从低温物体流向高温物体

第二类永动机不可能

上述表述是等价的

卡诺循环

由四个可逆过程构成

相同运行温度下热效率最高的热力循环

热机卡诺循环-正循环

发动机卡诺循环热效率

1-(25+273)/(1000+273)=77%

制冷机卡诺循环-逆循环

冰箱卡诺循环热效率

(273-18)/((273+25)-(273-18))

=255/(298-255)=5.9=590%

热泵卡诺循环-逆循环

热泵热水器卡诺循环热效率

(40+273)/((40+273)-(0+273))

=313/(313-273)=7.8=780%