卡诺定理和燃气轮机的冷却技术
尼科拉斯·莱奥纳德·萨迪·卡诺(Nicolas Léonard Sadi Carnot ,June 1 1796 - August 24 1832) 是法国(军事)工程师,在1824年提出了卡诺循环和卡诺定理。卡诺循环是热机循环,由可逆的等温膨胀、等熵膨胀、等温压缩和等熵压缩4个过程组成。它的效率
eta = (Q1 - Q2) / Q1 = (T1 - T2) / T1 (不好意思,原来的 eta = (T1 - T2) / T2 写错了,谢谢醉兄指出)
其中,T1 是高温热源的温度,T2 是低温热源的温度。
卡诺定理告诉我们:“在两个不同温度的恒温热源之间工作的所有热机中,以可逆机的效率为最高。”由此可以得出两个推论:
推论一:在两个不同温度的恒温热源间工作的一切可逆热机,具有相同的热效率,且与工质性质无关。
推论二:在两个不同温度的恒温热源间工作的任何不可逆热机,其热效率总小于在这两个热源间工作的可逆热机的热效率。
根据卡诺定理可知,如果热源温度越高,热机的效率也就越高。燃气轮机的特点之一就是燃气的燃烧温度极高,因此有可能获得较高的热机效率和比功率。
现代燃气轮机的转子进口温度一般为1370摄氏度,已远高于叶片材料所能承受的温度。因此,叶片的冷却技术就成了制约燃气轮机功率和效率进一步提高的关键。
对于航空发动机,人们的研究目标是将转子进口温度提高到2000摄氏度,如果冷却技术能够保证叶片的强度,那么,发动机的功率可增加一倍,显然,这是十分诱人的前景。
对于民用燃气轮机,进一步提高转子进口温度将受到环保要求的限制,在高温下,氮气和氧气会形成氧化氮(NOx,一氧化氮和二氧化氮),污染环境,所以,要求转子进口温度维持在1370-1430摄氏度的范围。尽管如此,叶片的冷却也是必须的,先进的冷却技术有利于提高燃气轮机的效率。
《燃气轮机传热和冷却技术》着重介绍了叶片冷却技术和相关理论,对于相关研究人员应该很有帮助,但在对具体装置的描述上似乎略有欠缺,这或许是因为企业的技术保密缘故。
感谢协与兄为我下载了此书。
续个貂~
(T1-T2)/T1老哥笔误了。卡诺没有摆脱热质说,因此,其推导过程是有问题的。(不过,话说回来,用“热质”看起来还怪直观的,可惜啊:)
他去世2年后(1834年),卡诺的《谈谈火的动力和能发动这种动力的机器》才有了第一个认真的读者——克拉柏龙(Benoit Paul Emile Clapeyron,1799-1864),克拉柏龙在学院出版的杂志上发表了题为《论热的动力》的论文,用P-V曲线翻译了卡诺循环(就是我们所熟知的那种形式)。
卡诺定理的两个重要意义:
1、告诉人们,别老想从机械角度去提高热机的热效率,到一定程度就没戏了。
2、为后来的克劳休斯(Rudolph Julius Emmanuel Clausius,1822-1888)和开尔文①提出自己的热二律表述、完善热二律垫了个好底。
①Lord Kelvin,1824-1907,原名William Thomson,节流效应“焦耳-汤姆逊效应”的汤姆逊就是他,绝对温标就是以他的爵号命名的,1866年受封,爵号Lord Kelvin。 两位都是学工程的阿
呵呵,那可要多多请教咯
我一直都没觉得卡诺定理这么有用撒 我想燃气轮机的叶片热问题应该包括两个方面吧,一个是使用冷却技术。还有一个应该是耐高温材料的制造使用吧,在如今的材料科技水平下,这个课题应该是可以拓展的哈~
?????
那个冷却技术应该有相应的冷却设备设在燃气轮机中的吧 BOOKISH老师把图片贴出来 让我们见见哈~~
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