1、熱工基礎(chǔ)與應(yīng)用主講人：趙紅玉tel一章 能源概述（緒論）第一節(jié) 自然界的能源及其利用能源及其分類能源及其分類 能源能源 (Energy Sources)(Energy Sources)提供提供能量能量 （EnergyEnergy）和和動力（動力（powerpower）的的物質(zhì)物質(zhì)資源。資源。）（熱能熱能地?zé)崮芴柲軣崮芰炎儯ň圩儯┖巳剂蠠崮埽ɑ瘜W(xué)能）燃燒（植物）生物質(zhì)天然氣石油煤9085 機(jī)械能海洋潮汐能風(fēng)能水力能 自然界的能源自然界的能源能源轉(zhuǎn)換利用的關(guān)系能源轉(zhuǎn)換利用的關(guān)系熱熱 能能電電 能能機(jī)機(jī) 械械 能能 風(fēng)風(fēng)能能水水能能化化學(xué)學(xué)能能核核能能地地?zé)釤崮苣芴栮?/p>

2、能能一次能源一次能源( (天然存在天然存在) )二次能源二次能源 光電轉(zhuǎn)換光電轉(zhuǎn)換燃料電池燃料電池光熱光熱聚變聚變裂變裂變?nèi)紵紵囁囁啓C(jī)水輪機(jī)風(fēng)車風(fēng)車熱機(jī)熱機(jī)電動機(jī)電動機(jī)發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)90%轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換換直接利用直接利用利用利用生物質(zhì)生物質(zhì)能源的利用與社會的發(fā)展 薪柴時期 煤炭時期 石油時期 核能與其他新能源能源現(xiàn)狀 2000.12.30世界能源報道世界能源報道：石油石油 Petroleum 世界世界40-50年年我國探明可開采儲量我國探明可開采儲量32.74億噸億噸 可開采可開采1520年年能源現(xiàn)狀 2000.12.30世界能源報道世界能源報道 天然氣天然氣 Natural Gas 世界世界

3、60年年我國探明可開采儲量我國探明可開采儲量1170411704億億m m3 3 可開采可開采2858年年能源現(xiàn)狀 2000.12.30世界能源報道世界能源報道煤煤炭炭 Coal 世界世界220年年我國探明可開采儲量我國探明可開采儲量1145億噸億噸 可開采可開采5481年年項(xiàng)目 中國 日本 美國 英國 總的能源利用效率 30 57 51 40 其中：工業(yè) 35 78 77 67 電力 24 30 30 27 交通 15 25 25 20 民用 25 80 30 70 各國能源利用效率各國能源利用效率 能源與環(huán)境能源與環(huán)境SO2、 粉塵、粉塵、 CO2（酸雨）（酸雨） （溫室效應(yīng)）（溫室效應(yīng)）

4、acid rainGreenhouse effect燃煤：燃煤：車輛：車輛： NOx、 HC 、 COO3霧霧SmogSUN缺氧缺氧第二節(jié)第二節(jié) 熱能的合理利用熱能的合理利用熱能的合理利用熱能的合理利用 直接利用直接利用冶金、化工、食品、干燥等工業(yè)和生活應(yīng)用。冶金、化工、食品、干燥等工業(yè)和生活應(yīng)用。 間接利用間接利用熱能熱能機(jī)械能（或電能）機(jī)械能（或電能） (Thermal Energy (Thermal Energy Mechanical Energy)Mechanical Energy)如：熱力發(fā)電廠、車輛、船舶、飛機(jī)等動力裝如：熱力發(fā)電廠、車輛、船舶、飛機(jī)等動力裝置。置。能量轉(zhuǎn)換裝置 熱

5、能動力裝置 制冷裝置Power Plant火力發(fā)電（火力發(fā)電（蒸汽動力蒸汽動力）裝置簡圖裝置簡圖蒸汽動力裝置蒸汽動力裝置原理原理圖圖(Turbine)(Boiler)(Feed Pump)(Condenser)蒸汽動力蒸汽動力裝置基本特點(diǎn)裝置基本特點(diǎn)發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī) 鍋鍋爐爐汽輪機(jī)汽輪機(jī) 給水泵給水泵 凝凝汽汽器器過熱器過熱器 鍋鍋爐爐汽輪機(jī)汽輪機(jī) 給水泵給水泵 凝凝汽汽器器過熱器過熱器 1、熱源，冷源熱源，冷源2、工質(zhì)、工質(zhì)（水，蒸汽）（水，蒸汽）3、膨脹做功、膨脹做功4、循環(huán)、循環(huán) ( (加壓、加熱、膨加壓、加熱、膨脹做功、放熱脹做功、放熱) )內(nèi)燃機(jī)裝置internal combustion

6、 engine內(nèi)燃機(jī)內(nèi)燃機(jī)裝置裝置空氣、油空氣、油廢氣廢氣吸氣吸氣壓縮壓縮點(diǎn)火點(diǎn)火膨脹膨脹排氣排氣internal combustion engine內(nèi)燃機(jī)內(nèi)燃機(jī)裝置裝置基本特點(diǎn)基本特點(diǎn)1、熱源，冷源熱源，冷源2、工質(zhì)工質(zhì)（燃?xì)猓ㄈ細(xì)猓?、膨脹做功膨脹做功4、循環(huán)循環(huán) (加壓、加熱、膨加壓、加熱、膨脹做功、放熱脹做功、放熱)熱機(jī)熱機(jī) 高溫?zé)嵩锤邷責(zé)嵩?低溫?zé)嵩吹蜏責(zé)嵩?Q1Q2W1WQ收 益代 價動力循環(huán)簡圖動力循環(huán)簡圖熱效率熱效率 Thermal efficiency壓縮壓縮制冷裝置制冷裝置 冰箱冰箱refrigerator空調(diào)空調(diào)(Air-condition)制冷系數(shù)制冷系數(shù)net2WQ

7、Coefficient of Performance (COP)制冷空調(diào)制冷空調(diào)裝置裝置基本特點(diǎn)基本特點(diǎn)1、熱源，冷源熱源，冷源2、工質(zhì)工質(zhì)（制冷劑）（制冷劑）3、得到容積變化功得到容積變化功4、循環(huán)循環(huán) (加壓、放熱、加壓、放熱、 膨膨脹、吸熱脹、吸熱)熱力熱力裝置裝置/ /制冷空調(diào)裝置制冷空調(diào)裝置共同基本共同基本特點(diǎn)特點(diǎn)熱源，冷源熱源，冷源 heat reservoir工質(zhì)工質(zhì) medium, working substance容積變化功容積變化功 moving boundary work循環(huán)循環(huán) cycle 熱熱 機(jī)機(jī) 種種 類類 發(fā)電（火力、核能）發(fā)電（火力、核能） 40% 車輛發(fā)動機(jī)

8、（內(nèi)燃機(jī)）車輛發(fā)動機(jī)（內(nèi)燃機(jī)） 2535% 輪船發(fā)動機(jī)輪船發(fā)動機(jī) 2535% 航空發(fā)動機(jī)航空發(fā)動機(jī) 2030% 制冷空調(diào)制冷空調(diào)(非熱機(jī)，同理）非熱機(jī)，同理） 200% 能量利用率能量利用率heat engineEnergy efficiency第三節(jié)第三節(jié) 熱工基礎(chǔ)的研究對象、熱工基礎(chǔ)的研究對象、內(nèi)容和方法內(nèi)容和方法熱工基礎(chǔ)的課程目的與內(nèi)容 課程目的課程目的 是講授是講授熱能和機(jī)械能相互轉(zhuǎn)換基本理論熱能和機(jī)械能相互轉(zhuǎn)換基本理論和和熱量熱量傳遞規(guī)律傳遞規(guī)律、以提高熱能利用完善程度的一門技、以提高熱能利用完善程度的一門技術(shù)基礎(chǔ)課。術(shù)基礎(chǔ)課。 課程內(nèi)容課程內(nèi)容 工程熱力學(xué)工程熱力學(xué) 傳熱學(xué)傳熱學(xué)

9、工程熱力學(xué)工程熱力學(xué)是一門研究是一門研究熱能有效利用熱能有效利用及及熱能熱能和其它形式能量轉(zhuǎn)換規(guī)律和其它形式能量轉(zhuǎn)換規(guī)律的科學(xué)的科學(xué)。其研究。其研究內(nèi)容包括：內(nèi)容包括： 熱能與機(jī)械能轉(zhuǎn)換的基本原理與規(guī)律熱能與機(jī)械能轉(zhuǎn)換的基本原理與規(guī)律熱力熱力學(xué)第一定律和熱力學(xué)第二定律。學(xué)第一定律和熱力學(xué)第二定律。 工質(zhì)的基本性質(zhì)工質(zhì)的基本性質(zhì) 熱力過程與熱力循環(huán)熱力過程與熱力循環(huán) 工程熱力學(xué)的主要研究方法是工程熱力學(xué)的主要研究方法是宏觀方法宏觀方法。其特點(diǎn)是：其特點(diǎn)是： 不考慮物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)，把物質(zhì)視為一個宏觀不考慮物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)，把物質(zhì)視為一個宏觀的連續(xù)的整體，并且用宏觀物理量（如：壓力、的連續(xù)的整體，并且

10、用宏觀物理量（如：壓力、溫度、體積、質(zhì)量）對其狀態(tài)進(jìn)行描述。溫度、體積、質(zhì)量）對其狀態(tài)進(jìn)行描述。 通過大量的實(shí)驗(yàn)和觀察總結(jié)出基本規(guī)律，再以通過大量的實(shí)驗(yàn)和觀察總結(jié)出基本規(guī)律，再以基本規(guī)律為依據(jù)，經(jīng)過嚴(yán)密的邏輯推導(dǎo)，導(dǎo)出基本規(guī)律為依據(jù)，經(jīng)過嚴(yán)密的邏輯推導(dǎo)，導(dǎo)出描述物質(zhì)性質(zhì)的宏觀物理量之間的普遍關(guān)系及描述物質(zhì)性質(zhì)的宏觀物理量之間的普遍關(guān)系及其他一些重要推論。其他一些重要推論。 由于熱力學(xué)基本定律是無數(shù)經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)，因而由于熱力學(xué)基本定律是無數(shù)經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)，因而具有高度的可靠性和普遍性具有高度的可靠性和普遍性。 但是，宏觀研究不涉及物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)，因此但是，宏觀研究不涉及物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)，因此不能解釋熱現(xiàn)象的本質(zhì)不能解釋熱現(xiàn)象的本質(zhì)。 傳熱學(xué)傳熱學(xué)是是研究研究熱量傳遞規(guī)律熱量傳遞規(guī)律的一門科學(xué)的一門科學(xué)。其基本內(nèi)容包括：其基本內(nèi)容包括： 導(dǎo)熱導(dǎo)熱 對流換熱對流換熱 熱輻射及輻射換熱熱輻射及輻射換熱 傳熱過程與換熱器傳熱過程與換熱器 研究方法：研究方法： 理論分析理論分析 數(shù)值計算數(shù)值計算 實(shí)驗(yàn)研究實(shí)驗(yàn)研究傳熱學(xué)與工程熱力學(xué)的關(guān)系 工程熱力學(xué)： 熱能的性質(zhì)、熱能與機(jī)械能及其他形式能量之間相互轉(zhuǎn)換的規(guī)律 熱力學(xué)研究平衡態(tài) 以熱力學(xué)第一定律和第二定律為基礎(chǔ) 傳熱學(xué)： 熱量Q 傳遞過程的規(guī)律 傳熱學(xué)研究過程和非平衡態(tài) 以熱力學(xué)第一定律和第二定律為基礎(chǔ)本章小結(jié)本章主要