能源與動(dòng)力工程基礎(chǔ)教學(xué)課件本課件旨在為學(xué)習(xí)能源與動(dòng)力工程基礎(chǔ)知識(shí)提供參考，涵蓋能源資源、能源轉(zhuǎn)換、動(dòng)力傳動(dòng)等重要內(nèi)容，并介紹相關(guān)技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用案例。希望通過(guò)學(xué)習(xí)，加深對(duì)能源與動(dòng)力工程領(lǐng)域的理解，并為未來(lái)在相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展奠定基礎(chǔ)。課程介紹11.課程目標(biāo)本課程旨在幫助學(xué)生掌握能源與動(dòng)力工程基礎(chǔ)知識(shí)，了解能源資源的種類、特性和利用方式，理解動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的基本原理和應(yīng)用，為后續(xù)專業(yè)課程學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。22.課程內(nèi)容課程內(nèi)容涵蓋能源資源、能源轉(zhuǎn)換、熱力循環(huán)、動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)、綠色動(dòng)力技術(shù)等方面。本課程采用理論講解、案例分析、實(shí)驗(yàn)演示等多種教學(xué)方式，幫助學(xué)生深入理解知識(shí)點(diǎn)。33.課程考核課程考核方式包括平時(shí)作業(yè)、期中考試和期末考試。平時(shí)作業(yè)占20%，期中考試占30%，期末考試占50%。為什么學(xué)習(xí)能源與動(dòng)力工程能源與動(dòng)力工程是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要支柱產(chǎn)業(yè)能源與動(dòng)力工程與人類社會(huì)發(fā)展息息相關(guān)，提供人類賴以生存的能源，驅(qū)動(dòng)社會(huì)發(fā)展，是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要支柱產(chǎn)業(yè)。能源與動(dòng)力工程面臨著重大挑戰(zhàn)和機(jī)遇當(dāng)前，能源與動(dòng)力工程領(lǐng)域面臨著能源短缺、環(huán)境污染、氣候變化等挑戰(zhàn)，但也蘊(yùn)藏著巨大機(jī)遇，例如可再生能源的開(kāi)發(fā)利用、節(jié)能減排技術(shù)的發(fā)展等。能源與動(dòng)力工程的發(fā)展歷程118世紀(jì)蒸汽機(jī)的發(fā)明，標(biāo)志著能源與動(dòng)力工程的開(kāi)端。蒸汽機(jī)利用煤炭作為燃料，驅(qū)動(dòng)機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)，推動(dòng)了工業(yè)革命的進(jìn)程。219世紀(jì)內(nèi)燃機(jī)的發(fā)明和應(yīng)用，使能源與動(dòng)力工程進(jìn)入新的發(fā)展階段。內(nèi)燃機(jī)體積小、效率高，推動(dòng)了汽車、飛機(jī)等交通工具的發(fā)展。320世紀(jì)核能的利用、電力系統(tǒng)的建設(shè)，以及可再生能源技術(shù)的進(jìn)步，推動(dòng)了能源與動(dòng)力工程的快速發(fā)展。421世紀(jì)能源與動(dòng)力工程面臨著節(jié)能減排、可持續(xù)發(fā)展等新的挑戰(zhàn)，綠色動(dòng)力技術(shù)、智能電網(wǎng)技術(shù)等新技術(shù)正在快速發(fā)展。能源資源的概況化石能源煤炭、石油和天然氣是目前人類社會(huì)的主要能源來(lái)源，但它們是不可再生資源，儲(chǔ)量有限，并會(huì)造成環(huán)境污染?？稍偕茉刺?yáng)能、風(fēng)能、水能、生物質(zhì)能、地?zé)崮艿瓤稍偕茉?，?chǔ)量豐富，清潔環(huán)保，是未來(lái)能源發(fā)展的重要方向。核能核能是一種高效清潔的能源，但核電站的建設(shè)和運(yùn)行需要嚴(yán)格的安全措施，核廢料的處理也是一個(gè)難題。氫能氫能是一種清潔高效的能源，但氫氣的生產(chǎn)和存儲(chǔ)成本較高，技術(shù)仍需進(jìn)一步突破。常見(jiàn)的能源轉(zhuǎn)換方式光伏發(fā)電利用太陽(yáng)能電池將太陽(yáng)光直接轉(zhuǎn)換為電能。風(fēng)力發(fā)電利用風(fēng)力驅(qū)動(dòng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)發(fā)電。水力發(fā)電利用水流的勢(shì)能驅(qū)動(dòng)水輪機(jī)發(fā)電。火力發(fā)電利用燃料燃燒產(chǎn)生的熱能驅(qū)動(dòng)蒸汽輪機(jī)發(fā)電。能源的生產(chǎn)與利用能源生產(chǎn)能源生產(chǎn)主要包括能源資源的開(kāi)采、加工和轉(zhuǎn)化過(guò)程。1能源輸送能源生產(chǎn)后需要通過(guò)輸送管道、電網(wǎng)等方式將能源輸送到用戶。2能源利用用戶利用能源進(jìn)行各種活動(dòng)，例如發(fā)電、供熱、交通運(yùn)輸?shù)取?化石能源的開(kāi)發(fā)與利用勘探利用地球物理探測(cè)技術(shù)尋找地下油氣資源。開(kāi)采采用鉆井等技術(shù)開(kāi)采地下油氣資源。加工對(duì)開(kāi)采的原油和天然氣進(jìn)行加工提煉，生產(chǎn)各種燃料和化工產(chǎn)品。利用化石能源被廣泛用于發(fā)電、供熱、交通運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域?；茉吹膬?yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)1.儲(chǔ)量豐富，價(jià)格相對(duì)便宜2.技術(shù)成熟，開(kāi)發(fā)利用經(jīng)驗(yàn)豐富3.可用于多種用途，應(yīng)用廣泛缺點(diǎn)1.不可再生資源，儲(chǔ)量有限2.燃燒排放二氧化碳等溫室氣體，造成環(huán)境污染3.開(kāi)采過(guò)程會(huì)造成土地破壞、水污染等環(huán)境問(wèn)題可再生能源的種類與特點(diǎn)太陽(yáng)能清潔、可再生，但受天氣影響，需要大面積土地。風(fēng)能清潔、可再生，但需要風(fēng)力充足的地區(qū)，對(duì)鳥(niǎo)類有一定影響。水能清潔、可再生，但受地形限制，對(duì)河流生態(tài)有一定影響。生物質(zhì)能清潔、可再生，但受原料供應(yīng)限制，需要處理生物質(zhì)廢料。地?zé)崮芮鍧?、可再生，但受地質(zhì)條件限制，開(kāi)發(fā)難度較大。水能的利用水力發(fā)電利用水流的勢(shì)能驅(qū)動(dòng)水輪機(jī)發(fā)電，是目前應(yīng)用最廣泛的可再生能源。抽水蓄能利用水力發(fā)電的剩余電量將水抽到高處，在用電高峰時(shí)再釋放水發(fā)電，起到調(diào)節(jié)電網(wǎng)負(fù)荷的作用。水能梯級(jí)開(kāi)發(fā)在一條河流上建設(shè)多個(gè)水電站，充分利用水資源，提高水能利用效率。風(fēng)能的利用1風(fēng)力發(fā)電利用風(fēng)力驅(qū)動(dòng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)發(fā)電，是目前發(fā)展最快的新能源之一。2風(fēng)力資源評(píng)估對(duì)風(fēng)能資源進(jìn)行評(píng)估，選擇適宜建設(shè)風(fēng)電場(chǎng)的地區(qū)。3風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)建設(shè)風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)，并將其并入電網(wǎng)。太陽(yáng)能的利用1光伏發(fā)電利用太陽(yáng)能電池將太陽(yáng)光直接轉(zhuǎn)換為電能，是目前應(yīng)用最廣泛的太陽(yáng)能利用方式。2太陽(yáng)能熱水器利用太陽(yáng)能加熱水，可用于生活熱水和工業(yè)生產(chǎn)。3太陽(yáng)能建筑利用太陽(yáng)能進(jìn)行建筑采暖、制冷、照明，提高建筑節(jié)能效果。生物質(zhì)能的利用1生物質(zhì)發(fā)電利用生物質(zhì)燃料燃燒發(fā)電，是目前生物質(zhì)能利用的主要方式。2生物質(zhì)燃料生物質(zhì)燃料主要包括木屑、秸稈、農(nóng)作物殘?jiān)取?生物質(zhì)氣化將生物質(zhì)燃料轉(zhuǎn)化為可燃性氣體，用于發(fā)電或供熱。地?zé)崮艿睦煤四艿睦煤穗娬纠煤朔磻?yīng)堆產(chǎn)生的熱能發(fā)電，是目前主要的核能利用方式。核能應(yīng)用核能除了發(fā)電，還可以用于醫(yī)療、農(nóng)業(yè)、工業(yè)等領(lǐng)域。氫能的利用1制氫利用電解水、天然氣重整等技術(shù)生產(chǎn)氫氣。2儲(chǔ)氫采用高壓氣態(tài)儲(chǔ)氫、液態(tài)儲(chǔ)氫、固態(tài)儲(chǔ)氫等技術(shù)儲(chǔ)存氫氣。3氫燃料電池利用氫氣和氧氣反應(yīng)發(fā)電，是目前氫能利用的主要方式。能源利用的環(huán)境影響大氣污染能源燃燒排放的二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物等污染物會(huì)造成大氣污染。水污染能源生產(chǎn)和利用過(guò)程中的廢水排放會(huì)造成水體污染。土壤污染能源生產(chǎn)和利用過(guò)程中的廢渣排放會(huì)造成土壤污染。噪聲污染能源生產(chǎn)和利用設(shè)備的運(yùn)行會(huì)產(chǎn)生噪聲污染?；茉吹沫h(huán)境影響石油泄漏石油泄漏會(huì)導(dǎo)致海洋生物死亡，破壞海洋生態(tài)環(huán)境。溫室氣體排放化石燃料燃燒會(huì)排放大量二氧化碳等溫室氣體，加劇全球氣候變暖。酸雨化石燃料燃燒產(chǎn)生的二氧化硫會(huì)形成酸雨，對(duì)森林、湖泊等生態(tài)環(huán)境造成破壞。核能的環(huán)境影響核泄漏核泄漏會(huì)造成放射性物質(zhì)泄漏，對(duì)人體健康和環(huán)境造成嚴(yán)重危害。核廢料處理核反應(yīng)堆產(chǎn)生的核廢料具有放射性，需要進(jìn)行長(zhǎng)期安全儲(chǔ)存和處理?？稍偕茉吹沫h(huán)境影響優(yōu)點(diǎn)可再生能源利用對(duì)環(huán)境的影響相對(duì)較小，是解決環(huán)境問(wèn)題的有效途徑。缺點(diǎn)可再生能源開(kāi)發(fā)利用也會(huì)帶來(lái)一些環(huán)境影響，例如對(duì)生物多樣性、土地利用、景觀等的影響。能源利用中的可持續(xù)發(fā)展1節(jié)約能源提高能源利用效率，減少能源消耗，實(shí)現(xiàn)能源的節(jié)約利用。2開(kāi)發(fā)清潔能源大力開(kāi)發(fā)利用太陽(yáng)能、風(fēng)能、水能等可再生能源，減少對(duì)化石能源的依賴。3環(huán)境保護(hù)加強(qiáng)能源生產(chǎn)和利用過(guò)程中的環(huán)境保護(hù)，減少污染排放，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。能源利用與碳中和碳排放控制通過(guò)節(jié)能減排、開(kāi)發(fā)清潔能源等措施減少碳排放。碳匯通過(guò)植樹(shù)造林、海洋碳匯等方式吸收大氣中的二氧化碳。碳中和實(shí)現(xiàn)碳排放量和碳匯量平衡，達(dá)到碳中和目標(biāo)。能源利用的前景展望可再生能源技術(shù)持續(xù)發(fā)展太陽(yáng)能、風(fēng)能、水能等可再生能源技術(shù)不斷進(jìn)步，成本下降，應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大。能源互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展能源互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將實(shí)現(xiàn)能源生產(chǎn)、傳輸、消費(fèi)的智能化管理，提高能源利用效率。能源存儲(chǔ)技術(shù)突破儲(chǔ)能技術(shù)不斷突破，為可再生能源的規(guī)?；瘧?yīng)用提供保障。綠色動(dòng)力技術(shù)推廣應(yīng)用電動(dòng)汽車、氫燃料電池汽車等綠色動(dòng)力技術(shù)將得到推廣應(yīng)用，推動(dòng)交通領(lǐng)域向低碳化轉(zhuǎn)型。熱力循環(huán)的基本概念熱源提供熱能的裝置或系統(tǒng)，例如鍋爐、燃燒器等。工作介質(zhì)在熱力循環(huán)中傳遞熱能的物質(zhì)，例如水、空氣、蒸汽等。熱機(jī)將熱能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的裝置，例如汽輪機(jī)、內(nèi)燃機(jī)等。冷源吸收熱能的裝置或系統(tǒng)，例如冷卻塔、冷凝器等。熱機(jī)的分類和工作原理汽輪機(jī)利用高溫高壓蒸汽驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)葉片旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生機(jī)械能。內(nèi)燃機(jī)在發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部將燃料燃燒產(chǎn)生的熱能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能。汽輪機(jī)的工作原理蒸汽膨脹高溫高壓蒸汽進(jìn)入汽輪機(jī)，在葉片間膨脹做功。機(jī)械能轉(zhuǎn)換汽輪機(jī)葉片的旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)，將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能。內(nèi)燃機(jī)的工作原理吸氣沖程活塞向下運(yùn)動(dòng)，吸入空氣和燃料混合氣。壓縮沖程活塞向上運(yùn)動(dòng)，壓縮混合氣。做功沖程混合氣燃燒爆炸，推動(dòng)活塞向下運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生機(jī)械能。排氣沖程活塞向上運(yùn)動(dòng)，將燃燒后的廢氣排出。制冷循環(huán)的基本原理1234蒸發(fā)制冷劑在蒸發(fā)器中吸收熱量，從被冷卻物體中帶走熱量。壓縮壓縮機(jī)將蒸發(fā)后的制冷劑壓縮，提高制冷劑的壓力和溫度。冷凝制冷劑在冷凝器中釋放熱量，將熱量傳遞給周圍環(huán)境。膨脹制冷劑通過(guò)節(jié)流閥膨脹，降低壓力和溫度，為下一個(gè)循環(huán)做好準(zhǔn)備。熱泵的工作原理1吸熱熱泵從低溫?zé)嵩矗ɡ缈諝?、水、土壤）中吸收熱量?壓縮壓縮機(jī)將吸收的熱量壓縮，提高溫度。3釋放熱泵將高溫?zé)崃酷尫诺礁邷責(zé)嵩矗ɡ绶块g、水箱）中。動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)力源提供動(dòng)力的裝置，例如發(fā)動(dòng)機(jī)、電動(dòng)機(jī)等。傳動(dòng)機(jī)構(gòu)將動(dòng)力傳遞到工作機(jī)構(gòu)的裝置，例如齒輪、鏈條、帶等。工作機(jī)構(gòu)執(zhí)行工作的裝置，例如車輪、螺旋槳等。常見(jiàn)的動(dòng)力傳動(dòng)設(shè)備齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)齒輪傳動(dòng)利用齒輪嚙合傳遞動(dòng)力，可實(shí)現(xiàn)速度、扭矩的變換。行星齒輪行星齒輪傳動(dòng)結(jié)構(gòu)緊湊，效率高，可實(shí)現(xiàn)大減速比。蝸輪蝸桿蝸輪蝸桿傳動(dòng)可實(shí)現(xiàn)大減速比，但效率較低。鏈條傳動(dòng)系統(tǒng)鏈條傳動(dòng)利用鏈條和鏈輪嚙合傳遞動(dòng)力，可實(shí)現(xiàn)速度、扭矩的變換。優(yōu)點(diǎn)1.傳動(dòng)效率高2.可承受較大的載荷3.運(yùn)行平穩(wěn)，噪音低缺點(diǎn)1.安裝和維護(hù)成本較高2.對(duì)鏈條潤(rùn)滑要求較高帶傳動(dòng)系統(tǒng)帶輪帶輪是帶傳動(dòng)系統(tǒng)中的重要部件，用于傳遞動(dòng)力。傳動(dòng)帶傳動(dòng)帶是帶傳動(dòng)系統(tǒng)中的關(guān)鍵部件，用于連接帶輪，傳遞動(dòng)力。張緊裝置張緊裝置用于調(diào)整傳動(dòng)帶的松緊度，保證傳動(dòng)效率。液壓傳動(dòng)系統(tǒng)1液壓泵液壓泵將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為液壓能。2液壓閥液壓閥用于控制液壓油的流量、壓力和方向。3液壓缸液壓缸將液壓能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，用于驅(qū)動(dòng)機(jī)械部件。電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，用于驅(qū)動(dòng)機(jī)械部件。電機(jī)控制電機(jī)控制系統(tǒng)用于控制電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，例如速度、扭矩等。電力傳動(dòng)電力傳動(dòng)系統(tǒng)利用電力驅(qū)動(dòng)機(jī)械部件，效率高、污染小。綠色動(dòng)力技術(shù)電動(dòng)汽車技術(shù)電動(dòng)汽車電動(dòng)汽車采用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，以蓄電池為動(dòng)力源，是目前應(yīng)用最廣泛的綠色動(dòng)力技術(shù)。充電技術(shù)電動(dòng)汽車的充電技術(shù)不斷發(fā)展，充電時(shí)間越來(lái)越短，充電方式越來(lái)越多樣化。電池技術(shù)電池技術(shù)是電動(dòng)汽車的核心技術(shù)，電池的續(xù)航里程、安全性能和成本等因素都對(duì)電動(dòng)汽車的發(fā)展至關(guān)重要。氫燃料電池技術(shù)1氫燃料電池氫燃料電池利用氫氣和氧氣反應(yīng)發(fā)電，是一種清潔高效的能源技術(shù)。2儲(chǔ)氫技術(shù)氫氣存儲(chǔ)技術(shù)是氫燃料電池汽車的關(guān)鍵技術(shù)，需要解決氫氣存儲(chǔ)的安全性和效率問(wèn)題。3氫能基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展氫能基礎(chǔ)設(shè)施，包括制氫、儲(chǔ)氫、加氫站等，是氫能推廣應(yīng)用的關(guān)鍵。分布式能源系統(tǒng)分布式發(fā)電在用戶附近建設(shè)小型發(fā)電裝置，例如光伏發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電等，滿足用戶的電力需求。能源管理分布式能源系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)能源的智能管理，提高能源利用效率，降低能源成本。能源安全分布式能源系統(tǒng)可以提高能源供應(yīng)的安全性，減少對(duì)集中式能源系統(tǒng)的依賴。智能微電網(wǎng)技術(shù)智能微電網(wǎng)智能微電網(wǎng)是一種集成了分布式電源、儲(chǔ)能系統(tǒng)、負(fù)荷管理等技術(shù)的智能電力系統(tǒng)。能源互聯(lián)網(wǎng)智能微電網(wǎng)是能源互聯(lián)網(wǎng)的重要組成部分，將實(shí)現(xiàn)能源的智能化管理和高效利用。數(shù)據(jù)分析智能微電網(wǎng)利用數(shù)據(jù)分析技術(shù)，優(yōu)化能源調(diào)度，提高能