热工基础PPT课件

1、1 工程热力学 (Engineering Thermodynamics) 研究热能的性质；热能与机械能以及其它形式能量之间的相互转换规律研究热能的性质；热能与机械能以及其它形式能量之间的相互转换规律 传热学 (Heat Transfer) 研究热量传递的规律研究热量传递的规律热工理论基础包括热工理论基础包括如何有效利用热能第1页/共32页2绪绪 论论0-1 0-1 能量与能源能量与能源0-2 0-2 热工基础的研究内容热工基础的研究内容第2页/共32页3 能量是物质运动的度量。能量是物质运动的度量。 能量是人类社会进步的动力。能量是人类社会进步的动力。 世界是由物质构成的，一切物质都处于世界是

2、由物质构成的，一切物质都处于运动状态，所以一切物质都具有能量。运动状态，所以一切物质都具有能量。0-1 能量与能源第3页/共32页4机械能机械能电能电能化学能化学能核能核能辐射能辐射能热能热能：第4页/共32页5能能 源源 定义：人类采用各种手段获取各类能量的物质资源 分类：非再生能源（耗竭能源） 再生能源（非耗竭能源）第5页/共32页6我国能源现状我国能源现状 集中在非再生能源的有效利用上 能源资源蕴藏量和产量居世界第3位 人均占有：世界平均值的1/4， 工业发达国家的1/151/20 中国能源开发利用过程中对生态环境的压力和破坏力非常大，每年因污染造成的经济损失在1000亿元以上能源供需矛

3、盾十分突出能源供需矛盾十分突出节能节能第6页/共32页7热能的利用热能的利用能量的利用过程，实质上是能量的传递与转换过程。能量的利用过程，实质上是能量的传递与转换过程。*氢、酒精等二次能源氢、酒精等二次能源 燃料电池 电电 能能 机械能机械能 辐射能辐射能热热 能能风能、水能、海洋能风能、水能、海洋能 机 械 机械能机械能直接利用发电机 煤、石油、天然气煤、石油、天然气 热热 能能热机直接利用核核 能能核反应 太阳能太阳能光合作用生物质能生物质能燃烧食物利用集热器光电池90燃烧第7页/共32页8热能的利用热能的利用l两种基本方式两种基本方式 直接利用：将热能直接用于加热物体 如：烘干、蒸煮、采

4、暖、熔化等等； 间接利用：将热能转变为其它形式的能 * 如：热能向机械能的转换 热能向机械能转换后再由机械能转换为电能 热能向电能直接转换第8页/共32页9 1.工程热力学的研究内容与研究方法 2.传热学的研究内容与研究方法0 02 2 热工基础的研究内容热工基础的研究内容第9页/共32页10热力学涉及领域热力学涉及领域 Combustion systems 燃烧系统 Power production engines, power plants, etc. 动力的产生发动机，电厂等。 Propulsion systems aircraft, rockets, etc. 驱动系统航行器，火箭等。

5、 Alternative energy systems fuel cells, solar heating, geothermal, wind energy, ocean thermal, etc. 可再生能源的利用燃料电池，太阳能加热系统，地热系统，风能，海洋能等等第10页/共32页11 Fluid compression and movement fans, pumps, compressors, etc. 流体压缩和运动风机，泵，压缩机等 HVAC refrigeration systems, heat pumps, etc. 供热通风与空调工程制冷系统，热泵等 Cryogenics g

6、as separation and liquefaction 低温气体分离及液化 Biomedical applications 生物医学应用第11页/共32页12Steam Power第12页/共32页13第13页/共32页14Transportation- Rail Road第14页/共32页15Transportation- AutomobilesThe first car that ever mastered a drive was built by the German engineer and inventor Carl Benz in 1885 .第15页/共32页16Trans

7、portation- Automobiles第16页/共32页17Aviation: 1900 The worlds first power-driven, controlled and sustained flight invented and built by Wilbur and Orville Wright flown by them at Kitty Hawk, North Carolina December 17, 1903 .They opened the era of aviation.第17页/共32页18活塞，汽轮机，火箭引擎活塞，汽轮机，火箭引擎Piston, Gas T

8、urbine & Rocket Engines第18页/共32页19热电厂Power Plants第19页/共32页20Air Conditioning第20页/共32页211 1、蒸汽动力装置蒸汽动力装置2 2、内燃机内燃机 能量转换装置工作过程简介能量转换装置工作过程简介第21页/共32页22锅炉汽轮机发电机给水泵冷凝器过热器q吸热、升压、膨胀作功、放热吸热、升压、膨胀作功、放热q蒸汽动力装置蒸汽动力装置q燃料化学能燃料化学能热能热能机械能机械能电能电能第22页/共32页23在这个循环过程中，为什么要有一个放热的过程？在这个循环过程中，为什么要有一个放热的过程？如果设有放热过程它不

9、是能更好地利用能源吗？如果设有放热过程它不是能更好地利用能源吗？这将是一个工程热力学研究的问题。这将是一个工程热力学研究的问题。 工程热力学重点研究热能转换成机械能的过程工程热力学重点研究热能转换成机械能的过程第23页/共32页24机械能热能能量转换：燃料化学能排气膨胀作功燃烧压缩热力过程：进气火花点火q内燃机内燃机第24页/共32页25热能动力装置的特点热能动力装置的特点从能量转换的角度分析，具有以下几个特点： 1需要有某些物质作为工质，协助能量转换的实施； 2依靠工质膨胀作功产生动力； 3工质从热源吸收的热能中，只有一部分转换为功，其余的部分放给冷却水或大气。 在实际的能量转换过程中，转换

10、的效率不可能达到100%，工程热力学所要研究的就是怎样使这个效率达到最大，以更好地利用热能。第25页/共32页26 内容： “一种工质、两个基本定律、三个守恒方程、四个热力过程、五方面应用” 一种工质是指理想气体,包括理想气体的定义、性质、状态参数、状态方程等; 两个基本定律是热力学第一定律和第二定律,包括了定律的定性和定量表达及有关应用等; 三个守恒方程是指质量守恒方程、能量守恒方程和熵守恒方程等,这是热工分析计算的基础;第26页/共32页27 四个热力过程指的是定温、定压、定容和绝热等四个基本热力过程。包括过程的特点、过程中状态参数的变化、热量和功量(机械功)的转化情况等; 五方面的应用包

11、括了气体的流动压缩、水蒸汽及其热力过程、湿空气及空调过程、动力循环和制冷循环等。第27页/共32页28 工程热力学的研究方法工程热力学的研究方法 Macroscopic point of view Classical Thermodynamics 宏观方法经典热力学 根据热力学的两个定律，运用严密的逻辑推理，对物体的宏观现象进行分析研究，而不涉及物质的微观结构和微观粒子的运动情况。 普遍采用抽象，概括、理想化和简化的方法 Microscopic point of view Statistical Thermodynamics 微观方法统计热力学第28页/共32页29传热学传热学三种传热方式 热传导 热对流 热辐射第29页/共32页30传