PDF《以推广的 Red lich》

第3 4卷第1 1期西南大学学报(自然科学版)

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1 2年1 1月Vol.

34No.11JournalofS o u t h w e s tU n i v e r s i t y( N a t u r a lS c i e n c eE d i t i o n ) N o v .

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1 2 文章编号:1

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0 6 以推广的 R e d l i c h - K w o n g气体为工质的 斯特林热机循环性能特性 ① 郑世燕泉州师范学院 物理与信息工程学院,福建 泉州

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0 0 摘要:以推广的 R e d l i c h - Kw o n g状态方程表示的实际气体为工质研究斯特林热机循环的输出功和效率.它涵盖了 以理想气体、V DW 气体、 D i e t e r i c i气体、 R K 气体及低温气体为工质的斯特林循环的热力学性质.通过数值计算详 细分析了循环输出功和效率分别与体积和温度之间的关系.所得结论不仅能导出相关文献的主要结果,而且可为 热机的运行条件和优化设计提供理论参考. 关键词:推广的 R e d l i c h - Kw o n g气体;

斯特林热机;

输出功;

效率;

体积比;

温度比 中图分类号:O

4 1

4 文献标志码:A

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7 3年,范德瓦尔斯考虑了分子间的作用力,首先提出了第一个有实用意义的状态方程( 简称 V DW 方程) [ 1-4] ,从而开辟了实际气体状态方程研究的新纪元.在随后的1

0 0多年时间里,状态方程研究迅速发 展并受到了广泛的重视.科学家们先后提出了 D i e t e r i c i状态方程[ 5-8] 、 R e d l i c h - Kw o n g状态方程( 简称 R K 状态方程) [ 9-1 0] 等.为了使状态方程能描述不同温度( 如高温、常温及低温) 范围内的实际气体的热力学性 质,人们在总结前人提出的描述实际气体状态方程的基础上,又提出了一个非常一般的状态方程,即推广 的RK状态方程[

1 1-1 2] ,它囊括了理想气体、 V DW 气体、 D i e t e r i c i气体、 R K 气体及描述更接近真实低温气 体高精度的状态方程[

1 3-1 4] 等,因此研究以推广的 R K 状态方程表示的实际气体为工质的热力循环的性能 特性更具实际意义. 本文将以推广的 R K 气体为工质研究斯特林热机循环的性能特性.导出循环的输出功W 和效率η的一 般表达式,结果涵盖理想气体、 V DW 气体、 D i e t e r i c i气体、 R K 气体及低温气体为工质的斯特林循环的热 力学性质.这表明本文的结论具有一般的指导意义. 此外,在实际应用中,斯特林循环常常采用回热过程来回收和利用余热,不但使得循环的效率得以提 高,而且还有利于节能和环保,因此得到了广泛的应用[

1 0,

1 4 -

1 7] .为此本文进一步讨论了当斯特林热机循环 以理想气体或V DW 气体为工质时,每循环固有的回热损失ΔQ 为零,从而实现理想回热,其效率与卡诺循 环效率相同;

而如果工质是D i e t e r i c i气体或R K气体时,每循环固有的回热损失ΔQ 并不为零,因而回热器 需从高温热源补充热量,以保持正常工作,通过数值计算就可明显得到其循环的效率会比卡诺循环效率 小.文中所得结果不仅可推出已有文献中的一些重要内容,而且还可导出一些有意义的新结论.

1 推广的 R K 气体的热力学函数

1 m o l推广的 R K 气体状态方程[

1 1 -

1 2] 为①收稿日期:2

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8 基金项目:福建省教育厅 A 类科技资助项目( J A

1 2

2 7

9 ) ;

福建省服务海西建设重点资助项目( A

1 0

0 ) . 作者简介:郑世燕(