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热力学循环计算器

实时可视化卡诺、奥托、狄塞尔、布雷顿四种循环的P-V图和T-s图。即时计算热效率、功量和热交换量。

$$\eta = 1 - \frac{Q_L}{Q_H} = 1 - \frac{T_L}{T_H} \text{ (Carnot)}$$
参数设置
循环类型
比热比 γ 1.40
空气: 1.40 / 单原子理想气体: 1.67
低温热源 T_L / 入口温度 T₁ [K] 300 K
高温热源 T_H / 最高温度 T₃ [K] 1200 K
压缩比 r_c 9.0
奥托: 8–12 / 狄塞尔: 14–22
初始压力 p₁ [kPa] 101 kPa
奥托循环
假设等容燃烧的汽油发动机理想循环。
实际发动机热效率30～35%，理论值较高。
热效率 η
—
%
净功 W_net
—
kJ/kg
吸热量 Q_in
—
kJ/kg
放热量 Q_out
—
kJ/kg
状态点 1
—
状态点 2
—
状态点 3
—
状态点 4
—
P-V 图（状态方程）
T-s 图（熵）
理论 — 热力学循环效率公式

卡诺效率（理论上限）

$$\eta_\text{Carnot} = 1 - \frac{T_L}{T_H}$$

在相同温度间运行的所有可逆循环中效率最高

奥托效率

$$\eta_\text{Otto} = 1 - \frac{1}{r_c^{\,\gamma-1}}$$

由压缩比 $r_c = V_1/V_2$ 决定。$r_c=9,\gamma=1.4$ → η≈58%

狄塞尔效率

$$\eta_\text{Diesel} = 1 - \frac{1}{r_c^{\gamma-1}}\cdot\frac{r_\text{CO}^\gamma - 1}{\gamma(r_\text{CO}-1)}$$

高压缩比、等压燃烧为其特点

布雷顿效率

$$\eta_\text{Brayton} = 1 - r_p^{\,(1-\gamma)/\gamma}$$

由压力比 $r_p$ 决定。燃气轮机与喷气发动机的基础