工程热力学：第0章 绪论

1、南京航空航天大学工程热力学工程热力学南京航空航天大学l 教材教材 工程热力学工程热力学，沈维道等编，第三版，高等教育出版社，沈维道等编，第三版，高等教育出版社l 参考书参考书 工程热力学工程热力学，曾丹龄等编，高等教育出版社，曾丹龄等编，高等教育出版社 工程热力学工程热力学，朱明善等编，清华大学出版社，朱明善等编，清华大学出版社工程热力学学习辅导与习题解答工程热力学学习辅导与习题解答，童钧耕等编，高等，童钧耕等编，高等教育出版社教育出版社 南京航空航天大学l 成绩评定成绩评定 平时作业、考勤、实验占平时作业、考勤、实验占 30 期末考试占期末考试占 7 70（闭卷）（闭卷） 无故旷课无故旷课

2、3 3 次取消考试资格次取消考试资格l 南京航空航天大学第章第章 绪论绪论南京航空航天大学0-1 热能及其利用热能及其利用0-2 热力学发展简史热力学发展简史0-3 工程热力学的研究内容与方法工程热力学的研究内容与方法1. 工程热力学是什么东西？2. 工程热力学能解决什么问题?3. 如何学好工程热力学南京航空航天大学工程热力学是重要的技术基础课工程热力学是一门研究热能有效利用、热能和其它形式能量转换规律以及物质热力性质的科学南京航空航天大学0-1 热能及其利用热能及其利用南京航空航天大学能能 量量n 能量是能量是物质运动的度量物质运动的度量n 能量是人类生存与社会进步的动力能量是人类生存与社会

3、进步的动力n 一切物质都处于运动状态。一切物质都处于运动状态。一切物质都具有能量一切物质都具有能量南京航空航天大学n 能量的主要形式能量的主要形式l 机械能机械能l 热能热能l 电能电能l 化学能化学能l 核能核能l 辐射能辐射能：物体的动能和势能物体的动能和势能：物质分子的热运动动能和位能之和；物质分子的热运动动能和位能之和；不涉及化学变化和原子核反应的热力学能；不涉及化学变化和原子核反应的热力学能；也称内热能，以温度为宏观标志也称内热能，以温度为宏观标志：与电荷的运动与积蓄相关的能量与电荷的运动与积蓄相关的能量：通过化学反应释放的能量通过化学反应释放的能量：通过核反应释放的能量通过核反应释

4、放的能量：物体以电磁波形式发射的能量物体以电磁波形式发射的能量能能 量量南京航空航天大学n 定义：定义：能够直接或间接提供能量的物质资源能够直接或间接提供能量的物质资源n 分类：分类：l 按开发利用的情况按开发利用的情况 常规能源：常规能源：煤、石油、天然气、水能等煤、石油、天然气、水能等 新能源：新能源：太阳能、风能、地热能、海洋能、核能等太阳能、风能、地热能、海洋能、核能等l 按开发的步骤按开发的步骤 一次能源：一次能源：煤、石油、天然气、风能、水能、太阳能等煤、石油、天然气、风能、水能、太阳能等 二次能源：二次能源：电力、煤气、汽油、沼气、氢气、酒精等电力、煤气、汽油、沼气、氢气、酒精等

5、能能 源源l 其他分类其他分类.南京航空航天大学n 能量的利用过程，实质上是能量的传递与转化过程能量的利用过程，实质上是能量的传递与转化过程氢、酒精等二次能源氢、酒精等二次能源 燃料电池燃料电池 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 机机 械械 机械能机械能直接利用直接利用发电机发电机 煤、石油、天然气煤、石油、天然气 热热 能能热机热机直接利用直接利用核核 能能核反应核反应 太阳能太阳能光合作用光合作用生物质能生物质能燃烧燃烧食物利用食物利用集热器集热器光电池光电池90燃烧燃烧能量的转化与利用能量的转化与利用南京航空航天大学0-2 热力学发展简

6、史热力学发展简史南京航空航天大学“冷冷”、“热热”的概念的概念钻木取火：最早的人为的热钻木取火：最早的人为的热- -功转换功转换南京航空航天大学 最早的热最早的热- -功转换机械功转换机械（hero engine hero engine ）南京航空航天大学Thomas SaveryThomas Savery的蒸汽机的蒸汽机(1650-1715)1698年南京航空航天大学NewcomenNewcomen的蒸汽机的蒸汽机AB(1664-1729)1710年南京航空航天大学瓦特的蒸汽机瓦特的蒸汽机单独冷凝室单独冷凝室(1736-1819)1765年南京航空航天大学需要回答的重要问题需要回答的重要问题

7、如何提高热能机械的效果？工程热力学粉墨登场早期蒸汽机的热效率只有早期蒸汽机的热效率只有1 1 2 2，现代燃气轮，现代燃气轮机装置的热效率大约只有机装置的热效率大约只有3737 4242，蒸汽电站，蒸汽电站的热效率也只有的热效率也只有4040左右。如何更有效地实现左右。如何更有效地实现热热能和机械能之间的转换能和机械能之间的转换，提高热机的热效率，是，提高热机的热效率，是十分重要的课题！十分重要的课题！南京航空航天大学0-3 工程热力学的研究内容和方法工程热力学的研究内容和方法南京航空航天大学n 热力学：热力学：研究物质的能量、能量的传递与转换以及能量与物质研究物质的能量、能量的传递与转换以及

8、能量与物质 之间普遍关系的学科之间普遍关系的学科n 工程热力学工程热力学l 热力学的一个分支，是热力学理论在工程上的应用热力学的一个分支，是热力学理论在工程上的应用l 主要研究主要研究热能和机械能及其他形式的能量之间相互转换的热能和机械能及其他形式的能量之间相互转换的 规律规律l 研究内容：研究内容：工质的热力性质、基本定律、能量转换过程工质的热力性质、基本定律、能量转换过程研究内容研究内容Thermo dynamicsHeat Power南京航空航天大学经典热力学（宏观）经典热力学（宏观）视物质为整体，用宏观物理量描述；以基本定律等为基础演视物质为整体，用宏观物理量描述；以基本定律等为基础演

9、绎和推理，抽出共性，得到结论绎和推理，抽出共性，得到结论统计热力学（微观统计热力学（微观- -宏观）宏观）从物质的微观结构出发，用量子力学、统计法则和概率法则从物质的微观结构出发，用量子力学、统计法则和概率法则分析物质的热力性质和能量转化规律。分析物质的热力性质和能量转化规律。热力学的研究方法热力学的研究方法l 不考虑微观结构，不能说明热现象的本质及内在原因不考虑微观结构，不能说明热现象的本质及内在原因l 弥补宏观方法不足，但结论与实际不完全符合，手段很复杂弥补宏观方法不足，但结论与实际不完全符合，手段很复杂南京航空航天大学n 采用经典热力学的采用经典热力学的宏观研究方法宏观研究方法，有时利用

10、有时利用分子运动论和分子运动论和统计热力学统计热力学基本观点和研究成果基本观点和研究成果n 还普遍采用抽象、概括、理想化和简化处理方法还普遍采用抽象、概括、理想化和简化处理方法工程热力学的研究方法工程热力学的研究方法南京航空航天大学工程热力学涉及的领域工程热力学涉及的领域 燃烧系统燃烧系统(Combustion systems) (Combustion systems) 动力的产生动力的产生发动机，电厂等。（发动机，电厂等。（ Power Power production engines, power plants, etc. production engines, power plants,

11、 etc. ） 驱动系统驱动系统航行器，火箭等。（航行器，火箭等。（Propulsion Propulsion systems aircraft, rockets, etc.systems aircraft, rockets, etc.）可再生能源的利用可再生能源的利用燃料电池，太阳能加热系统，燃料电池，太阳能加热系统，地热系统，风能，海洋能（地热系统，风能，海洋能（Alternative energy Alternative energy systems fuel cells, solar heating, systems fuel cells, solar heating, geother

12、mal, wind energy, ocean thermal, etc.geothermal, wind energy, ocean thermal, etc.）南京航空航天大学工程热力学涉及的领域工程热力学涉及的领域 流体压缩和运动流体压缩和运动风机，泵，压缩机等。风机，泵，压缩机等。 （Fluid Fluid compression and movement fans, pumps, compression and movement fans, pumps, compressors, etc.) compressors, etc.) 供热通风与空调工程供热通风与空调工程制冷系统，热泵等。

13、制冷系统，热泵等。（HVAC refrigeration systems, heat pumps, HVAC refrigeration systems, heat pumps, etc.etc.）低温低温气体分离及液化。（气体分离及液化。（Cryogenics gas Cryogenics gas separation and liquefactionseparation and liquefaction）生物医学应用。生物医学应用。（Biomedical applicationsBiomedical applications）南京航空航天大学工程热力学的学习方法工程热力学的学习方法 公认的较难掌握的专业课：概念抽象、内容繁多、专业基础知识缺乏。 基本概念要清楚，每章后的思考题有助于理