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。

这里，我们再指出一点，卡诺循环被设想为是理想气体的准静态过程，此外还假设在循环过程中气缸和活塞以及热机各部件之间无摩擦。

这样工质推动活塞所做的功将全部向热机之外输出。

所以卡诺循环是无摩擦的准静态的理想循环。

卡诺热机是理想热机，是对实际热机抽象的结果。

卡诺采用科学抽象的方法，从复杂的热机中抽出一般的、本质的、普遍的属性进行研究，以便简化条件，突出它的主要矛盾。

恩格斯对卡诺的研究方法给予了很高的评价。

他写道：“萨迪·卡诺是第一个认真研究这个问题的人。

”“他研究了蒸汽机，分析了它，发现蒸汽机中的基本过程并不是以纯粹的形式出现，而是被各种各样的次要过程掩盖了；于是他撇开了这些对主要过程无关重要的次要情况而设计了一部理想的蒸汽机( 或煤油机 ) 。

的确，这样一部机器就像几何学上的线或面一样是决不可能制造出来的，但是它按照自己的方式起了像这些数学抽象所起的同样的作用，它表现为纯粹的、独立的、真正的过程。

”现代热电厂的汽轮机利用的水蒸汽温度可达 580℃，冷凝水的温度为 30℃，若按卡诺循环计算，其效率为实际汽轮机的效率比这低得多，最高只到 36％左右，这是因为实际的循环和卡诺循环差很多。

例如热库并不是恒温的，因而工质可以随处和外界交换热量，而且它进行的过程也不是准静态的。

尽管如此， (10.25) 式还是有一定的实际意义。

由于低温热库的温度受到大气温度的限制，所以由 (10.25) 式可知提高高温热库的温度是提高效率的途径之一。

狄塞尔循环：柴油机的一种理想的热力循环。

狄塞尔循环是19世纪德国工程师狄塞尔﹐R.提出的﹐因而得名。

图 1 狄塞尔循环为狄塞尔循环在压 -容 (-V ) 图和温 -熵(T -S ) 图上的表示。

它是由绝热压缩过程1-2﹑定压加热过程2-3 ﹑绝热膨胀过程3-4和定容放热过程4-1所组成的可逆循环。

狄塞尔循环的热效率为式中 W 为输出的净功﹔Q 1 为输入的热量﹔为比热容比。

这个公式说明﹕随压缩比的增大而提高﹔随预胀比的增大而降低。

图 2 与﹑的关系表示出＝ 1.35时与和的关係。

实际上这一类柴油机的压缩比是有限制的。

的下限值应保证燃料的可靠自燃﹐因而取决於燃料的自燃特性。

虽然增大可提高﹐但将使机械效率降低﹐因而值并非越大越好﹐而要选择适当﹐使实际效率最高。

蒸汽动力基本循环一朗肯循环朗肯循环是最简单的蒸汽动力理想循环，热力发电厂的各种较复杂的蒸汽动力循环都是在朗肯循环的基础上予以改进而得到的一、装置与流程蒸汽动力装置：锅炉、汽轮机、凝汽器和给水泵等四部分主要设备。

工作原理： p-v 、 T-s 和 h-s。

朗肯循环可理想化为：两个定压过程和两个定熵过程。

3’-4-5-1 水在蒸汽锅炉中定压加热变为过热水蒸气，1-2过热水蒸气在汽轮机内定煽膨胀，2-3湿蒸气在凝汽器内定压(也定温 )冷却凝结放热，3-3’凝结水在水泵中的定情压缩。

二、朗肯循环的能量分析及热效率取汽轮机为控制体，建立能量方程:三、提高朗肯循环热效率的基本途径依据：卡诺循环热效率提高平均吸热温度直接方法式提高蒸汽压力和温度。

降低排气温度..例 1：某朗肯循环的蒸汽参数取为 =550 ， =30bar，耗的功量，2) 汽轮机作功量 , 3) 汽轮机出口蒸汽干度 , 4)=0.05bar。

试计算 1) 水泵所消循环净功， 5) 循环热效率。

解：根据蒸汽表或图查得1、 2、3、 4各状态点的焓、熵值：=3568.6KJ/kg =7.3752kJ/kgK=2236kJ/kg=7.3752kJ/kgK=137.8kJ /kg=0.4762kJ/kgK=140.9kJ/kg则 1) 水泵所消耗的功量为=140.9-137.78=3.1kJ/kg2)汽轮机作功量=3568.6-2236=1332.6kJ/kg3)汽轮机出口蒸汽干度=0.05bar 时的=0.4762kJ/kgK=8.3952kJ/kgK.则0.87或查 h-s 图可得=0.87.4) 循环净功=1332.6-3.1=1329.5kJ/kg5)循环热效率=3568.6-140.9=3427.7KJ/kg故=0.39=39%（i ） p3a=6.867bar，t3a=490℃水泵的功=0.001(686.7-9.81)0.8=0÷.846kJ/kgwnet=923.57-0.846=922.72kJ/kg(ii) p3b=58.86 bar ， t3b=490℃水泵的功=0.001(5886-9.81)0.8=7÷.34 kJ/kgwnet=1057.5-7.34=1050.16 kJ/kg11． 2再热循环与回热循环一、再热循环再热的目的：克服汽轮机尾部蒸汽湿度太大造成的危害。

再热循环：将汽轮机高压段中膨胀到一定压力的蒸汽重新引到锅炉的中间加热器 (称为再热器) 加热升温，然后再送入汽轮机使之继续膨胀作功。

二、回热循环抽气回热循环：用分级抽汽来加热给水的实际回热循环。

设有 1kg 过热蒸汽进入汽轮机膨胀作功。

当压力降低至时，由汽轮机内抽取α1kg蒸汽送入一号回热器，其余的(1-α1) kg 蒸汽在汽轮机内继续膨胀，到压力降至时再抽出α2kg 蒸汽送入二号回热器，汽轮机内剩余的(1-α1-α2) kg蒸汽则继续膨胀，直到压力降至时进入凝汽器。

凝结水离开凝汽器后，依次通过二号、一号回热器，在回热器内先后与两次抽汽混合加热，每次加热终了水温可达到相应抽汽压力下的饱和温度。

注意：电厂都采用表面式回热器(即蒸汽不与凝结水相混合),其抽汽回热的作用相同。

例 2：某蒸汽动力循环。

汽轮机进口蒸汽参数为 p1=13.5bar ， t1=370℃ ,汽轮机出口蒸汽参数为p2=0.08bar 的干饱和蒸汽，设环境温度 t0=20 ℃ ,试求：（1）汽轮机的实际功量、理想功量、相对内效率；（ 2）汽轮机的最大有用功量、熵效率；（ 3）汽轮机的相对内效率和熵效率的比较。

解：先将所研究的循环表示在 h-s 图（图 10.3）上，然后根据已知参数在水蒸气图表上查出有关参数：h1=3194.7kJ/kg s1=7.2244kJ/(kg K) ·kJ/kgkJ/(kg K)·kJ/kg kJ/(kg K)·(1) 汽轮机的实际功量：w12=h1-h2=3194.7-2577.1=617.6 kJ/kg汽轮机的理想功量：kJ/kg汽轮机的相对内效率（2）汽轮机的最大有用功和熵效率汽轮机的最大有用功汽轮机的熵效率：（3）汽轮机的相对内效率和熵效率的比较计算结果表明，汽轮机的对内效率小于熵效率。

因为这两个效率没有直接联系，它们表明汽轮机完善性的依据是不同的。

汽轮机的相对内效率是衡量汽轮机在给定环境中，工质从状态可逆绝热地过渡到状态 2 所完成的最大有用功量（即两状态熵的差值）利用的程度，即实际作功量与最大有用功量的比值。

注意：汽轮机内工质实现的不可逆过程1-2，可由定熵过程 1-2’和可逆的定压定温加热过程2’-2两个过程来实现。

定熵过程1-2’的作功量为kJ/kg在可逆的定压定温加热过程2′-2中，使x2′=0.8684的湿蒸汽经加热变为相同压力下的干饱和蒸汽，其所需热量为 q2=h2- h2′。

因为加热过程是可逆的，故可以想象用一可逆热泵从环境（T0=293K ）向干饱和蒸汽（T2=314.7K ）放热。

热泵消耗的功量为w2′ 2=q2-T0kJ/kg。

故1-2过程的最大有用功为kJ/kg与前面计算结果相同。

显见，与的差别为而11． 3 热电循环背压式热电循环优点：热能利用率高缺点：热负荷和电负荷不能调节调节抽气式热电循环实质：利用气轮机中间抽气来供热。

重点：郎肯循环的组成与分析难点：抽气回热循环中回热器的能量平衡分析布雷顿制冷循环等熵膨胀制冷高压气体绝热可逆膨胀过程，称为等熵膨胀。

气体等熵膨胀时，有功输出，同时气体的温度降低，产生冷效应。

这是获得制冷的重要方法之一，尤其在低温技术领域中。

常用微分等熵效应来表示气体等熵膨胀过程中温度随压力的变化，其定义为：（1）因总为正值，故气体等熵膨胀时温度总是降低，产生冷效应。

对于理想气体，膨胀前后的温度关系是：（2）由此可求得膨胀过程的温差（3）对于实际气体，膨胀过程的温差可借助热力学图查得，如图1所示。

图 1 等熵过程的温差由于等熵膨胀过程有外功输出，所以必须使用膨胀机。

当气体在膨胀机内膨胀时，由于摩擦、漏热等原因，使膨胀过程成为不可逆，产生有效能损失，造成膨胀机出口处工质温度的上升，制冷量下降。