混合加热循环是一种热力循环,可以提高发电厂的热效率。其热效率公式的推导过程如下:
首先,我们需要知道混合加热循环的基本工作原理。混合加热循环包括两个循环:一是空气循环,将空气压缩、加热后送入燃烧室中燃烧,产生高温高压的燃气;二是废气循环,将燃气中的一部分废气抽出,通过热交换器将其余热传递给空气循环中的压缩空气,从而提高压缩空气的温度和压力,提高空气循环的热效率。
设空气循环的工质是空气,废气循环的工质是燃气,其循环过程分别如下:
空气循环:
1. 压缩:工质从状态 1 进行等熵压缩至状态 2。
2. 加热:工质从状态 2 加热至状态 3。
3. 膨胀:工质从状态 3 进行等熵膨胀至状态 4。
4. 冷却:工质从状态 4 冷却至状态 1。
废气循环:
1. 抽气:工质从状态 5 抽出一部分气体,达到状态 6。
2. 加热:工质从状态 6 加热至状态 7。
3. 膨胀:工质从状态 7 进行等熵膨胀至状态 8。
4. 冷却:工质从状态 8 冷却至状态 5。
现在我们来推导混合加热循环的热效率公式。假设混合加热循环的热效率为 $\eta$,则有:
$$\eta = \frac{ext{输出的净功}}{ext{输入的燃料热值}}$$
在混合加热循环中,净功输出来自于空气循环中的膨胀过程,即:
$$ext{输出的净功} = ext{空气循环中的净功输出}$$
根据空气循环的过程,其净功输出为:
$$ext{空气循环中的净功输出} = (h_3 - h_4) - (h_2 - h_1)$$
其中,$h_1$、$h_2$、$h_3$、$h_4$ 分别为空气循环中状态 1、2、3、4 的比焓。
输入的燃料热值来自于燃气的燃烧,即:
$$ext{输入的燃料热值} = ext{燃气的燃烧热值}$$
根据燃气的燃烧过程,其燃烧热值为:
$$ext{燃气的燃烧热值} = m_{ext{燃料}} \cdot h_{ext{燃料}} - m_{ext{废气}} \cdot h_8$$
其中,$m_{ext{燃料}}$ 和 $h_{ext{燃料}}$ 分别为燃料的质量和比焓,$m_{ext{废气}}$ 为废气循环中抽出的气体质量,$h_8$ 为废气循环中状态 8 的比焓。
将上述公式代入热效率公式中,可以得到混合加热循环的热效率公式:
$$\eta = \frac{(h_3 - h_4) - (h_2 - h_1)}{m_{ext{燃料}} \cdot h_{ext{燃料}} - m_{ext{废气}} \cdot h_8}$$
以上就是混合加热循环热效率公式的推导过程。
混合加热循环的热效率公式可以表示为η= - (r^γ-,其中r为循环相对较高温度与相对较低温度的比值,γ为该工质的比热容比,这个公式的结果通常约为40%至60%之间热效率公式的推导源于Carnot循环理论,Carnot循环是一种有理想的热效率的循环,然而在实际情况下,不可能实现一个完美的Carnot循环,因为温度差必须非常小,同时这也会导致循环过程变得非常缓慢同时,混合加热循环可以用于车辆,飞机和电厂等能量转换设施,而其热效率公式的在应用与混合加热循环的吸收型制冷系统以及高效能的发电机等领域也有着广泛的应用
混合加热循环的热效率公式是: η = (- T4/T/(- TT这个公式的原因是,混合加热循环的过程总是在高温的热源与低温的热源之间进行,因此热效率比较复杂为了得出混合加热循环的热效率公式,需要对循环的各个阶段进行分析,包括交叉点的温度、热机效率等多个因素此外,热机效率越高,混合加热循环的热效率也就越高因此,在设计混合加热循环时需要尽可能地提高热机效率,从而获得更高的热效率
混合加热循环是一种在汽车、火箭等发动机中广泛应用的循环系统。其热效率是衡量其能量利用效率的重要指标。
下面是混合加热循环热效率公式的推导过程:
1. 首先,我们定义混合加热循环的热效率为$\eta$,也就是能够转化为功的热量与进入系统的总热量之间的比值,即:
$$\eta=\dfrac{W_{m out}}{Q_{m in}}$$
其中,$W_{m out}$表示系统输出的功,$Q_{m in}$表示进入系统的总热量。
2. 接下来,我们要计算进入系统的总热量$Q_{m in}$。根据热力学排名较好定律,系统内能变化等于进入系统的热量减去离开系统的热量,即:
$$\Delta U=Q_{m in}-Q_{m out}$$
其中,$\Delta U$表示系统内能的变化量,$Q_{m out}$表示离开系统的总热量。
当系统以混合加热循环运转时,系统的工作物质(通常是空气)从压缩机进入高温燃气中进行加热,再由高温燃气中流出,并在涡轮机中释放能量,比较后面进入冷却器进行冷却。因此,我们可以将系统内能的变化量$\Delta U$表示为以下形式:
$$\Delta U=c(T_3-T_4)-c(T_2-T_1)$$
其中,$T_1$为空气从压缩机进入系统时的温度,$T_2$为空气从涡轮机离开系统时的温度,$T_3$为空气在高温燃气中受加热后的温度,$T_4$为空气在冷却器中冷却后的温度,$c$为空气的定压比热容。
3. 接下来,我们要计算系统输出的功$W_{m out}$。根据热力学排名较好定律,系统输出的功等于输入的热量减去由系统排放到低温环境中的无用热量,即:
$$W_{m out}=Q_{m in}-Q_{m out}-Q_{m lost}$$
其中,$Q_{m lost}$表示由系统排放到低温环境中的无用热量。
由热力学排名较好定律可得,$Q_{m out}$等于空气在涡轮机中释放的能量,可以表示为:
$$Q_{m out}=c(T_2-T_1)$$
由热力学排名较好定律可得,无用热量$Q_{m lost}$等于输入到冷却器中的热量,即:
$$Q_{m lost}=c(T_3-T_4)$$
因此,将$Q_{m in}$、$Q_{m out}$和$Q_{m lost}$代入公式(2)可得:
$$W_{m out}=c(T_3-T_4)-c(T_2-T_1)-c(T_3-T_4)=c(T_3-T_4-T_2+T_1)$$
4. 综合公式(1)和公式(3),可得混合加热循环的热效率$\eta$:
$$\eta=\dfrac{c(T_3-T_4-T_2+T_1)}{c(T_3-T_4)-c(T_2-T_1)}=\dfrac{T_3-T_4-T_2+
热效率计算公式为:
对于加热器来讲:η=Q吸/Q放。
对于热机来讲:η=W功/Q吸。