1、工程熱力學Engineering Thermodynamics清華大學熱能工程系Tsinghua UniversityDept. of Thermal Engineering1教師介紹主講教師: 吳曉敏 (工程熱物理研究所) Tel：6277-0558 E-mail: Address：熱能系 系館西側門 2樓A203主要科研興趣：強化傳熱與高效換熱器技術、 電子元器件冷卻、 相變傳遞微觀機理、 新型綠色制冷技術、 環(huán)保節(jié)水冷卻塔技術 教師介紹（續(xù)）助教博士：曹立勇 Tel： E-mail: caoly05 Address：熱能系 熱能工程研究所工程熱力學實驗聯系人：宋藝新老師 ： 627940

2、65Email: 房間號：C104地點： 熱能系館西側北角本周可補選，第4、5、6周有實驗答疑地點：熱能系 工程熱物理研究所會議室 系館西側門 2樓A201 答疑時間：？周六晚7:00-9:00A201，A203實驗教材：工程熱力學 朱明善等 清華大學出版社1、工程熱力學要分析及典型題解 何雅玲 西安交通大學出版社2、工程熱力學題型分析 朱明善等 清華出版社3、工程熱力學 沈維道等 高教出版社4、工程熱力學 曾丹苓等 高教出版社5、工程熱力學 龐麓鳴等 高教出版社6、Fundamentals of Classical Thermodynamics Gor

3、don J. et al. Fifth ed參考書：網絡學堂與教學資源教學大綱、日歷多媒體課件作業(yè)答案與簡要提示作業(yè)總結章后思考題參考答案通知外文原版教材(可借給同學)Thermodynamics An Engineering Approach, Tunus A. Cengel, Fourth Edition 網絡學堂教學要求等1、弄清基本概念，注意每章后的思考題2、獨立、認真完成作業(yè)，每周二按時交 （建議每人準 備2個作業(yè)本 ）3、有問題及時解決，不要拖至考試4、國家級精品課，有你的貢獻5、共建良好學風，提高個人綜合素質clear understanding and firm grasp o

4、f the basic principles考核方法（百分制）1、平時作業(yè)(實驗) 202、期中考試 203、期末考試 60，大作業(yè)論文10期末考試 50或？免期末考試：期中85+大作業(yè)優(yōu)秀+講演優(yōu)秀？有免試條件再參加期末筆試，超過80加5%工程熱力學是重要的技術基礎課工程熱力學 是一門研究熱能有效利用及 熱能和其它形式能量轉換規(guī)律 的科學PrefaceThermodynamics can be defined as the science of energyheatThermodynamispower(Greek words)熱能Thermal Energy緒 論0.1 熱能及其利用0.2

5、熱能轉換裝置的工作過程工程熱力學的研究內容及方法0.4 工程熱力學與中國能源戰(zhàn)略及環(huán)保0.5 熱力學方面獲諾貝爾獎的科學家能源轉換利用的關系熱 能電 能機 械 能 風能水能化學能核能地熱能太陽能一次能源(天然存在)二次能源 光電轉換燃料電池光熱聚變裂變燃燒水車水輪機風能利用熱機電動機發(fā)電機90%轉換直接利用利用生物質 熱 機 種 類 蒸汽動力裝置 : 40% 發(fā)電（火力、核能） 燃氣輪機裝置:2030% 航空發(fā)動機等 內燃機:2535% 車輛發(fā)動機、輪船發(fā)動機 制冷空調(非熱機，同理） 200% Heat engine能量利用率Energy efficiency蒸汽動力(火力發(fā)電)裝置基本特點

6、鍋爐汽輪機 發(fā)電機 給水泵 凝汽器過熱器 1、熱源，冷源2、工質（水，蒸汽）3、膨脹做功4、循環(huán) (加壓、加熱、 膨脹做功、放熱)燃氣裝置基本特點1、熱源，冷源2、工質（燃氣） 3、膨脹做功4、循環(huán) (加壓、加熱、 膨脹做功、放熱)壓氣機燃氣輪機燃燒室空氣廢氣內燃機裝置基本特點1、熱源，冷源2、工質（燃氣）3、膨脹做功4、循環(huán) (加壓、加熱、 膨脹做功、放熱)制冷空調裝置基本特點1、熱源，冷源2、工質（制冷劑）3、得到容積變化功4、循環(huán) (加壓、放熱、 膨脹、吸熱)熱力裝置共同基本特點 1、熱源，冷源 heat reservoir 2、工質 medium, working substance

7、3、容積變化功 moving boundary work 4、循環(huán) cycle熱機 高溫熱源 低溫熱源 Q1Q2W動力循環(huán)簡圖熱效率 Thermal efficiency思 考 題 ？2、為何要有兩個熱源，能否不要低 溫熱源, 不放熱，W=Q是否可以 實現？3、發(fā)電廠效率高的只有40%左右，可否 有途徑提高? 最高效率是否有極限？ 極限為多少？1、為什么永動機不能實現？ Perpetual motion machine4、熱能通過什么介質轉換為機械能？工程熱力學的研究內容 1、能量轉換的基本定律 2、工質的基本性質與熱力過程3、熱功轉換設備、工作原理4、化學熱力學基礎1、宏觀方法：連續(xù)體(co

8、ntinuum)，用宏 觀物理量描述其狀態(tài)，其基本規(guī)律是無數經驗的總結 特點：可靠，普遍，不能任意推廣 經典 （宏觀,平衡）熱力學工程熱力學研究方法classical (macroscopic, equilibrium) 2、微觀方法：從微觀粒子的運動及相互作用角度研究熱現象及規(guī)律 特點：揭示本質，模型近似 微觀（統(tǒng)計）熱力學 工程熱力學研究方法microscopic (statistical)工程熱力學傳熱學 Heat Transfer流體力學 Hydrodynamics燃燒學 Combustion熱物性學 Thermophysical Property工程熱力學所屬學科工程熱物理Engin

9、eering Thermophysics 熱力學的分類工程熱力學：熱能與機械能物理熱力學化學熱力學生物熱力學溶液熱力學熱力學工程熱力學與節(jié)能工程熱力學 是一門研究熱能有效利用及 熱能和其它形式能量轉換規(guī)律 的科學建立節(jié)能的理論基礎世界礦物能源的資源BP世界能源統(tǒng)計2006 石油 Petroleum 40年 天然氣 Natural Gas 65年 煤炭 Coal 162年中國人均能源資源與世界平均水平相比7 %50 %50 %(1) 中國能源資源缺乏中國平均供電耗煤量的變化g / kW. h(2) 中國能源利用效率低下中國與日本工業(yè)能耗比較中國與世界一次能源結構比較（2004年）（3）、能源環(huán)境

10、問題突出Energy and Environment SO2、 粉塵、 CO2 （酸雨） （溫室效應）acid rainGreenhouse effect燃煤：車輛： NOx、 HC 、 COO3霧SmogSun缺氧 節(jié) 能 Energy Saving節(jié)能與可持續(xù)發(fā)展是近年來的基本國策“開發(fā)和節(jié)約并重”節(jié)能任重道遠是我們的責任2006年國家首次明確提出單位GDP能耗降低4%的約束性發(fā)展指標，但2006年上半年，全國單位GDP能耗同比上升0.8%每人每年節(jié)約效果舉例： 人節(jié)約項目 全國節(jié)能10kWh電0.5kg紙城市家電不待機 節(jié)電， 億 kWh 130 25 54 節(jié)煤， 萬t 507 100 210節(jié)約資源從你我做起！ -Arnold SommerfeldThermodynamics is a funny subject. The first time you go through it, you dont understand it at all. The second time you go through it, you think you understand it, except for one or two poi