热工基础与应用PPT课件

1、第一节 自然界的能源及其利用第1页/共39页 能源 ( (Energy Sources) ) 提供能量（Energy）和动力（power）的物质资源。 分类： 来源 形态：一次能源、二次能源 使用程度和技术 污染程度 性质：含能体能源、过程性能源能源的概念与分类第2页/共39页能源的利用与社会的发展 薪柴时期 煤炭时期 石油时期 核能与其他新能源第3页/共39页第4页/共39页能源现状世界能源报道：石油 Petroleum 世界40-50年 我国探明可开采储量32.74亿吨 可开采1520年第5页/共39页能源现状世界能源报道 天然气 Natural Gas 世界60年 我国探明可开采储量11

2、70411704亿m m3 3 可开采2858年第6页/共39页能源现状世界能源报道煤炭 Coal 世界220年 我国探明可开采储量1145亿吨 可开采5481年第7页/共39页项目 中国 日本 美国 英国 总的能源利用效率 30 57 51 40 其中：工业 35 78 77 67 电力 24 30 30 27 交通 15 25 25 20 民用 25 80 30 70 各国能源利用效率 第8页/共39页能源与环境 SO2、 粉尘、 CO2（酸雨） （温室效应）acid rainGreenhouse effect 燃煤： 车辆： NOx、 HC 、 COO3雾SmogSUN缺氧第9页/共39

3、页第二节 热能的合理利用第10页/共39页能源转换利用的关系能源转换利用的关系热 能电 能机 械 能 风能水能化学能核能地热能太阳能一次能源( (天然存在) )二次能源 光电转换燃料电池光热聚变裂变燃烧水车水轮机风车热机电动机发电机90%转换直接利用利用生物质第11页/共39页第12页/共39页能量转换装置 热能动力装置 制冷装置第13页/共39页Power Plant第14页/共39页第15页/共39页 火力发电（蒸汽动力）装置简图第16页/共39页 蒸汽动力装置原理图(Turbine)(Boiler)(Feed Pump)(Condenser)第17页/共39页蒸汽动力装置基本特点发电机

4、锅炉汽轮机 给水泵 过热器 锅炉汽轮机 给水泵 冷凝器过热器 1、热源，冷源2、工质（水，蒸汽）3、膨胀做功4、循环 ( (加压、加热、膨胀做功、放热) )第18页/共39页内燃机装置internal combustion engine第19页/共39页内燃机装置internal combustion engine空气油废气Q1Q2第20页/共39页内燃机装置基本特点1、热源，冷源2、工质（燃气）3、膨胀做功4、循环 (加压、加热、膨胀做功、放热)第21页/共39页热机 高温热源（热源） 低温热源（冷源） Q1Q2W1WQ收 益代 价动力循环简图 热效率 Thermal efficiency第

5、22页/共39页 压缩制冷装置 冰箱 refrigerator第23页/共39页 空调(Air-condition)第24页/共39页制冷空调装置基本特点1、热源，冷源2、工质（制冷剂）3、容积变化功4、循环 (加压、放热、 膨胀、吸热)第25页/共39页 制冷系数netWQ2代价收益Coefficient of Performance (COP)制冷循环简图第26页/共39页热力装置/ /制冷空调装置共同基本特点 热源，冷源 heat reservoir 工质 medium, working substance 容积变化功 moving boundary work 循环 cycle第27页/

6、共39页 热 机 种 类 发电（火力、核能） 40% 车辆发动机（内燃机） 2535% 轮船发动机 2535% 航空发动机 2030% 制冷空调(非热机，同理） 200% 能量利用率heat engineEnergy efficiency第28页/共39页第三节 热工基础的研究对象、内容和方法第29页/共39页热工基础的课程目的与内容 课程目的 是讲授热能和机械能相互转换基本理论以及热量传递规律、以提高热能利用完善程度的一门技术基础课。 课程内容 工程热力学 传热学第30页/共39页 工程热力学是一门研究热能有效利用及热能和其它形式能量转换规律的科学。 研究内容包括： 热能与机械能转换的基本原

7、理与规律热力学第一定律和热力学第二定律。 工质的基本性质 热力过程与热力循环第31页/共39页 工程热力学的主要研究方法是宏观方法。 特点： 不考虑物质的微观结构，把物质视为一个宏观的连续的整体，并且用宏观物理量（如：压力、温度、体积、质量）对其状态进行描述。 通过大量的实验和观察总结出基本规律，再以基本规律为依据，经过严密的逻辑推导，导出描述物质性质的宏观物理量之间的普遍关系及其他一些重要推论。 由于热力学基本定律是无数经验的总结，因而具有高度的可靠性和普遍性。 但是，宏观研究不涉及物质的微观结构，因此不能解释热现象的本质。第32页/共39页 传热学是研究热量传递规律的一门科学。 基本内容：

8、 导热 对流换热 热辐射及辐射换热 传热过程与换热器 理论基础： 热力学第一定律 热力学第二定律 研究方法： 理论分析 数值计算 实验研究第33页/共39页传热学与工程热力学的关系 工程热力学： 热能的性质、热能与机械能及其他形式能量之间相互转换的规律 热力学研究平衡态 以热力学第一定律和第二定律为基础 传热学： 热量Q 传递过程的规律 传热学研究过程和非平衡态 以热力学第一定律和第二定律为基础第34页/共39页第35页/共39页本章小结第36页/共39页本章主要内容 能源的概念与分类 能源转换利用关系 能源的利用与社会的发展 中国的能源结构与能源现状 能源与环境 能源利用与人类社会的可持续发展 热能的合理利用 能量转