工程热物理与能源_97600718.ppt

生物质能的来源 柴薪，至今仍是许多发展中国家的重要能源。但由于柴薪的需求导致林地日减，应适当规划与广泛植林。 牲畜粪便，牲畜的粪便，经干燥可直接燃烧供应热能。若将粪便经过厌氧处理，可产生甲烷和肥料。 制糖作物，制糖作物可直接发酵，转变为乙醇。 水生植物，同柴薪一样，水生植物也可转化成燃料。 生物质能的来源 城市垃圾，主要成分包括：纸屑（占40％）、纺织废料（占20%）和废弃食物（占20%）等。将城市垃圾直接燃烧可产生热能，或是经过热分解处理制成燃料使用。 城市污水，一般城市污水约含有0.02％～0.03％的固体与99%以上的水分，下水道污泥有望成为厌氧消化槽的主要原料。 生物质能 薪材是继石油、煤和天然气之后的第四大能源，而且是发展中国家农村甚至城市低收入居民赖以烹饪、取暖的重要燃料。 薪材主要取自当地的自然资源。由于过度的采伐致使水土流失和土壤的沙漠化，不但造成河流淤塞、洪水泛滥，而且使全球气候恶化。因此合理使用森林资源，建立所谓“能源农场”是生物质能力臃肿非常重要的一环。 生物质能 所谓“能源农场”就是种植可快速生长的林木或植物以获取能源为目的的农场。 这种农场的优点是：能储存能量，可随时提供使用；能保持生态平衡，净化环境；能为21世纪生物质能大规模的生物和化学转换提供原料；投资少、管理费用低，每千焦耳燃料的生产成本仅为柴油的一半。 生物质能 醇能是由纤维素通过各种转换技术而获得的优质液体燃料，其中最重要的是甲醇和乙醇。 乙醇又称酒精，人们常将用作燃料的乙醇称之为“绿色石油”。这是因为各种绿色植物，如玉米芯、水果、甜菜、甘蔗、甜高粱、木薯、秸秆、稻草、木片、锯屑、草类及许多含纤维素的原料都可以用作提取乙醇的原料。 生物质能 采用乙醇作燃料，对环境的污染比汽油和柴油小的多，而生产成本却和汽油差不多。用20%的乙醇和汽油混合使用，汽车的发动机可以不必改装。因此作为化石燃料，特别是汽油、柴油的最佳替代能源，醇能产现了良好的前景。 生物质能 沼气是一种无色、有臭、有毒的混合气体。它的主要成分是甲烷。 沼气是有机物在厌氧条件下经过多种细菌的发酵作用而最终生成的产物。 氢能 氢能是一种人们期待的新的二次能源。 氢位于元素周期表之首，它的原子序数为1，在常温常压下为气态，在超低温高压下又可为液态。作为能源，氢有以下特点。 氢能的特点 除核燃料外氢的发热值是所有化石燃料、化工燃料中最高的，为汽油发热值的3倍。 氢燃烧性能好，点燃快，与空气混合时有广泛的可燃范围，而且燃点高，燃烧速度快。 氢能的特点 氢本身无毒，与其它燃料相比氢燃烧时最清洁，除生成水和少量氮化氢外不会产生诸如一氧化碳、二氧化碳、碳氢化合物、铅化物和粉尘颗粒等对环境有害的污染物质，而且燃烧生成的水还可继续制氢，反复循环使用。 氢能 早在第二次世界大战期间，氢即用作v-2火箭发动机的液体推进剂。 1960年液氢首次用作航天动力燃料。 1970年美国发射的“阿波罗”登月飞船使用的起飞火箭也是用液氢作燃料。现在氢已是火箭领域的常用燃料了。 氢能 现在科学家们正在研究一种“固态氢”的宇宙飞船。固态氢既做飞船的结构材料，又作为飞船的动力燃料。在飞行期间，飞船上所有的非重要零件都可以转做能源而“消耗掉”。这样飞船在宇宙中就能飞行更长的时间。 氢能 在交通运输方面，美、德、法、日等汽车大国早已推出以氢作燃料的示范汽车，并进行了几十万公里的道路运行实验。 美国和加拿大已联手合作拟在铁路机车上采用液氢作燃料。 结束语 实现能源的高效、清洁利用，不断开发新能源，是从事工程热物理学科的科技人员的神圣职责。 新的推进技术、高效可高的航天器热管理是航天航空飞行器发展的重要研究课题。 空间实验室模型 太阳能汽车 风能 风是地球上的一种自然现象，它是由太阳辐射引起的。太阳照射到地球表面，地球表面各处受热不同，产生温差，从而引起大气的对流运动形成风。 据估计，到达地球的太阳能中虽然只有大约2%转化成风能，但其总量仍十分可观。全球的风能约为2.74×109MW，其中可利用的风能为2×107MW，比地球上可开发利用的水能总量还要大10倍。 地热能 地球本身就是一座巨大的天然储热库。所谓地热能就是地球内部蕴含的热能。 据估计在地壳表层10km的范围内，地热资源就达12.6 ×1026J，相当于4.6×1016t标准煤，即超过世界技术和经济力量可采煤储量含热量的70000倍。 地热学上常把地热资源分为蒸汽型、热水型、干热岩型、地压型和岩浆型五大类。 地源热泵空调系统 不同型式的地源热泵 Galt House East Hotel Apartment (1984)Water Front Office Buildings (1992) 70,000m2, 1700 ton, 每年节省电费$270,000