卡诺定理和燃气轮机的冷却技术

bookish

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。

醉乡常客

（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。

resonance

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

长存此心

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～～