第一能量转换的基本概念和基本定律

1、第一能量转换的基本概念和第一能量转换的基本概念和基本定律基本定律教师介绍（教师介绍（2 2）研究方向：热力系统分析、仿真、信息管理研究方向：热力系统分析、仿真、信息管理系统系统办公地点：动力楼办公地点：动力楼228-4228-4联系方式：联系方式：E-mail:课程名称：火电厂热工与热力设备课程名称：火电厂热工与热力设备教教 材：发电厂热力设备及系统材：发电厂热力设备及系统 (谢誔梅等编谢誔梅等编)教学计划：总学时教学计划：总学时32，学，学 分：分：2.0扩展参考教材：工程热力学扩展参考教材：工程热力学 沈维道等编（第三版）沈维道等编（第三版） 传热学传热学 杨世铭等编杨世铭等编 (第三版第

2、三版) 锅炉原理锅炉原理 周克毅等编周克毅等编 汽轮机原理汽轮机原理 康松等编康松等编 热力发电厂热力发电厂 郑体宽等编郑体宽等编教学环节：教学环节：主讲、习题、作业、答疑、考试。主讲、习题、作业、答疑、考试。参考教材参考教材: 王培红主编王培红主编. 热工基础及热力设备热工基础及热力设备 成绩评定：成绩评定：平时平时10%+作业作业20%+考试考试70%热工基础热工基础是讲授热能和机械能相互转换是讲授热能和机械能相互转换基本理论和热量传递规律、以提高热能利用完基本理论和热量传递规律、以提高热能利用完善程度的一门技术基础课。善程度的一门技术基础课。 热力设备热力设备是讲授热能和机械能相互转换是

3、讲授热能和机械能相互转换设备结构、工作原理。设备结构、工作原理。 希望通过同学们和老师的共同努力，圆满希望通过同学们和老师的共同努力，圆满完成本学期的教学和学习任务。完成本学期的教学和学习任务。 第一章第一章能源概论能源概论第一节第一节 热能及利用热能及利用 (Thermal Energy and its Utilization)一、能源一、能源 (Energy Sources)为人类一生产和日常生活提供各种能量和动力的物质资源。为人类一生产和日常生活提供各种能量和动力的物质资源。能源转换利用的关系能源转换利用的关系热热 能能电电 能能机机 械械 能能 风风能能水水能能化化学学能能核核能能地地

4、热热能能太太阳阳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 光电转换光电转换燃料电池燃料电池光热光热聚变聚变裂变裂变燃烧燃烧水车水车水轮机水轮机风车风车热机热机电动机电动机发电机发电机90%转转换换直接利用直接利用利用利用生物质生物质能源的分类能源的分类类类 别别常常 规规 能能 源源新新 能能 源源一次能源一次能源煤、石油、天然气、水力能等煤、石油、天然气、水力能等 核能、太阳能、风能、地热能、核能、太阳能、风能、地热能、海洋能、生物质能等海洋能、生物质能等二次能源二次能源煤气、焦炭、汽油、柴油、液煤气、焦炭、汽油、柴油、液化气、电力、蒸汽等化气、电力、蒸汽等沼气、氢能

5、等沼气、氢能等 中国能源结构中国能源结构 中国原油需求预测中国原油需求预测 能源储备的比较能源储备的比较国家 原煤/t 原油/t 天然气/m3 水电/(kWh/a) 铀/103t 中国 1.1451011 3.3109 1.71012 1.9231012 美国 2.0451011 3.8109 4.61012 3.761011 356.1 世界合计 1.04391012 1.411010 1.421014 1.45461013 2083.7 中国人均 95 3 1.416103 1603 kWh/a 美国人均 962 15 1.184105 1504 kWh/a 世界人均 209 28 2.8

6、4104 2909 kWh/a 中国、美国与世界能源储备的比较（中国、美国与世界能源储备的比较（19941994） 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 能源利用率能源利用率(%)(%)各国能源利用效率各国能源利用效率 污染污染温室效应温室效应酸雨酸雨(SO2,NOx)臭氧层破坏臭氧层破坏放射性污染放射性污染粉尘粉尘二、热能的合理利用二、热能的合理利用1、直接利用、直接利用 冶金、化工、食品、干燥等工业和生活应用。冶金、化工、食品、干燥

7、等工业和生活应用。2、间接利用、间接利用 将热能转化成机械能或电能。将热能转化成机械能或电能。热能机械能（或电能）热能机械能（或电能）如：热力发电厂、车辆、船舶、飞机等动力装置。如：热力发电厂、车辆、船舶、飞机等动力装置。 为了有效、经济地利用热能，提高热能的利用率，需要掌为了有效、经济地利用热能，提高热能的利用率，需要掌握有关热能及其转换和热量传递有关规律的科学热工基础。握有关热能及其转换和热量传递有关规律的科学热工基础。(Thermal Energy - Mechanical Energy)三、能量转换装置简介三、能量转换装置简介1、热能动力装置、热能动力装置 如：（如：（1）蒸汽动力装置

8、）蒸汽动力装置 （2）内燃机）内燃机 （3）燃气轮机装置）燃气轮机装置 （4）核动力装置）核动力装置2、制冷装置、制冷装置 如（如（1）冰箱）冰箱 （2）空调）空调1、热能动力装置（热电厂）、热能动力装置（热电厂）Power Plant蒸汽动力装置原理图蒸汽动力装置原理图蒸汽动力装置简图蒸汽动力装置简图蒸汽动力装置简图蒸汽动力装置简图(Turbine)(Boiler)(Feed Pump)(Condenser)1netQWtnet21WQQ热效率热效率(Thermal Efficiency)2、制冷装置、制冷装置 冰箱冰箱(refrigerator)制冷系数制冷系数net2WQCoeffici

9、ent of Performance (COP)空调空调(Air-condition)空调空调第二节第二节 热工基础的主要内容及研究方法热工基础的主要内容及研究方法 热工基础与应用是研究热能利用的基本原理和规律，以提热工基础与应用是研究热能利用的基本原理和规律，以提高热能利用经济性为主要目的的一门学科。高热能利用经济性为主要目的的一门学科。一、研究内容一、研究内容 1、基本概念与基本定律。、基本概念与基本定律。二、研究方法二、研究方法热力学研究方法热力学研究方法1、宏观的研究方法、宏观的研究方法 （宏观方法研究的热力学叫做宏观热力学，也叫做（宏观方法研究的热力学叫做宏观热力学，也叫做经典热力学经典热力学）2、常用工质的热力性质。、常用工质的热力性质。3、热力过程和循环的分析研究及计算。、热力过程和循环的分析研究及计算。、热量传递的三种基本方式及换热器。、热量传递的三种基本方式及换热器。热力学第一定律、第二定律等基本定律是宏观方法的基础。热力学第一定律、第二定律等基本定律是宏观方法的基础