工程热力学义(西安交通大学版).docVIP

绪论 [第一讲] §0-1 自然界的能源及其利用 能源及其分类 能源是指可向人类提供各种能量和动力的物质资源。 1、按来源分：可分为来自太阳的辐射能；存储于地球内部的能量和来自其它天体的引力能量等区分。 2、按形态分：可分为一次能源和二次能源；一次能源又可分为再生和非再生能源。 3、按使用程度和技术分：可分为常规能源和新能源。 能源分类 类别 常规能源 新能源 一次能源 煤、石油、天然气、水力能等。 核能、太阳能、风能、地热能、海洋能、生物能等。 二次能源 煤气、焦炭、煤油、液化气、电力、蒸汽等。 沼气、氢能等。 对于能源工作者，更多的是采用一次能源和二次能源，常规能源和新能源的概念。 4、按污染程度分：可分为清洁能源和非清洁能源。 5、按性质分：可分为含能体能源和过程性能源。 能源的利用与社会历史发展 能源利用的三个历史时期：薪柴时期（麦节、动物的粪便等）、煤炭时期和石油时期。 能源的利用与国民经济和人民生活 *一个国家的国民经济与能源的开发与利用有着依存关系 *人民生活的改善离不开能源的开发与利用 能源消费弹性系数： 能源消费的年增长率 ξ= 国民经济生产总值的年增长率 世界主要国家能源消费概况 序号 国家 1993年（GDP/亿美元） 1980-1993年GDP年增长率%） 1980-1993年能源消耗年增长率% 1980-1993年能源消耗弹性系数 1993年人口/万人 1993年人均能源消费/kg 1 美国 62599 2.7 1.4 0.52 25700 7918 2 德国 19108 2.6 \ \ 8070 4170 3 法国 12517 2.1 2 0.95 57500 4031 4 英国 8190 2.5 1 0.4 5790 3718 5 俄罗斯 3294 -0.5 \ \ 14870 4438 6 日本 42142 4 2.7 0.68 12450 3462 7 中国 4256 9.6 5.1 0.53 11784 623 8 印度 2254 5.2 6.7 1.29 89820 242 全世界 231126 2.9 \ 550150 1421 能源的利用与环境 能源在其开发、输送、加工、转换、利用、利用和消费过程中，必然环境造成污染： 1、温室效应与热污染 2、酸雨 3、臭氧层的破坏 4、放射性污染 5、其它污染 能源的利用与人类社会的可持续发展 1、非再生能源的大量消耗 2、环境污染日趋严重 节能是解决可持续发展的战略措施之一，也是本学科研究的一个重要方面。 我国的能源事业 1、储量丰富、种类齐全 2、多种能源结构 [第二讲] §0-2 热能的利用 一、人类利用的主要能源有:水力能、风能、地热能、太阳能、燃料的化学能和原子能。 从某种意义上讲，能源的开发和利用就是热能的开发和利用。 世界一次能源消费结构 年份 煤炭 石油 天然气 水电及其它 1950 611 274 98 17 1960 520 320 140 20 1970 352 427 199 22 1980 308 442 215 35 1990 290 360 195 155 2020 240 270 290 200 二、热能利用的形式和热科学发展简史 1、热能利用的形式 直接利用：是指直接用热能加热物体，热能的形式不发生变化。 间接利用：是指把热能转换为机械能，以满足人类生产生活对动力的需要。（图热电厂工作原理图） 从某种意义上讲，能源的利用就是热能的利用。 如何实现热能向机械能转换？转换的基本规律是什么？ 动力 如何提高热能向机械能转换的能量利用率（经济性）？ 如何实现机械能向热能的转换？转换的基本规律是什么？ 制冷伙热泵 如何提高机械能向热能转换的能量利用率（经济性）？ 2、热力学发展史 1763---1784年间瓦特改进了蒸汽机使之用于生产，大大提高了生产力； 1842年、1843---1848年迈尔和焦耳各自独立发现热力学第一定律； 1824年卡若提出了卡若循环和卡若定理，奠定了热力学第二定律基础； 1850---1851年克劳修斯和开尔文先后对立提出了热力学第二定律； 1906---1912年能斯特提出了热力学第三定律。 §0-3 工程热力学的研究对象、内容和方法 研究对象 热力学是研究热能和机械能相互转换规律（即热力学第一定律和热力学第二定律），以提高能量利用经济性（节能或能量利用率）为主要目的的以门学科。 主要内容 （一）、热力