工程热力学00-绪论.ppt

工质不可少 载能体、气体 - 膨胀性、流动性 热力过程是途径 - 能量转换 热变功不完全 - 受制热力学第二定律 五、热机中能量转换的共性 0-4 工程热力学的研究对象 和主要研究内容 研究对象 热能和机械能转换规律及其应用的科学 从理论上阐明提高热机效率和热能利用率的途径是工程热力学的主要任务 主要研究内容 1、热功转换定律 热力学第一定律 热功可以相互转换与转移,能量数量守恒 热力学第二定律 热动转化有方向、有条件、有限度 热功转化不对称、不等价、能量质量不守恒 2、常用工质的热力性质 工质的状态变化完成了热功转换 常用工质：水蒸气、空气、燃气、湿空气、低沸点工质蒸汽 热力性质：温度、压力、比体积、热力学能、焓、熵、比热容等 3、热力过程(循环) 工质的状态变化形成过程,通过热力过程完成热功转换 过程的首尾相接构成热力循环,周而复始的循环持续了热功转换 4、基本概念(定义、术语) 热功转换现象实践与认识的结晶,热力学分析的基础与起点 基本概念包括热力系、热力状态、状态参数、平衡状态、可逆过程等 5、工程应用 动力工程、制冷空调工程、化学工程 热机-动力-化工-冶金-制冷-空调 低温-超导-反应堆-气象-物理化学 生物-电-磁-辐射 工程热力学的应用演示 0-5 热力工程及热力学发展简史 1、蒸汽机的发明与应用刺激了热力学的建 立推动了热力学的发展 2、热力学研究成果的应用反过来又促进了 热力工程的进步 社会需要是热力学建立和发展的真正动因 工程热力学的重要性 0-6 热力学的研究方法 * 工程热力学 Engineering Thermodynamics 绪 论 0-1 能源的地位及我国能 源面临的主要问题 人类社会三大支柱 能源、材料、信息 能源 人类社会物质和精神文明的物质基础 军事、政治、经济斗争的重要战略资源 主要问题 人均能源拥有量低 原煤不到美国的十分之一,低于世界的二分之一 原油只有美国的五分之一,低于世界的九分之一 天然气低于美国八分之一,低于世界二十分之一 地大而人均能源薄是中国的真正国情 Percentage shares of world population, world GDP, and world commercial energy consumption for selected countries 人均能耗水平低 电力装机容量和电力消耗只有世界水平的三分之一 消耗标准煤低于世界的二分之一居世界第89位 树立能源忧患意识 能源利用率低 能源终端利用率33%,比发达国家低十个百分点 燃煤火电煤耗400g/kW.h,高出国际水平50g/kW.h 工业锅炉效率仅为西方发达国家的80% 鼓风机和水泵效率仅为国际水平的85% 单位产值能耗为发达的家的两倍 节能任重道远 大有作为 中国与日本工业能耗比较 中国平均发电耗煤量的变化 g / kW. h 环境污染严重 城市空气污染 呼吸道癌发病率上升50% 肺癌死亡率上升近20% 空气室内污染每年早亡11.1万例 酸雨危及40%陆地和19%耕地,减产损失50亿 二氧化碳排放量占世界七分之一,居世界第二加剧温室效应和地球变暖 CO2与全球变暖 温室效应 0-2 热能的利用 一、六大能源 地热能 化学能 核能 风能 水能 太阳能 二、热能在能量中的利用比例与方式 我国占90% 世界平均超过85% 热能的热利用 – 直接利用 热能动力利用 – 间接利用 热能的热利用 直接利用冶炼、分馏、加热、蒸煮、烘干、采暖 特点： 能量（除辐射外）形式不变化 热能→热能 理论上可以100% 的利用,无能量损失 传热学 - 热量传递方式和规律 热能动力利用 间接利用 机械能、电能 特点： 能量形式变化 热能 - 机械能 (热机) 理论上不能100%的利用, 受第二定律限制 工程热力学 - 能量性质及转换 三、热能动力装置能量转换效率 燃气轮机装置 20% ~ 25% 内燃机 25% ~ 35% 蒸汽动力装置 35% ~ 40% 0-3 热能动力装置中能量转换 一、蒸汽动力装置中能量转换 锅 炉 汽轮机 发电机 给水泵 凝汽器 过热器 演示 二、燃气轮机装置能量转换 压气机 燃气轮机 燃烧室 空气 废气 演示 三、内燃机能量转换 空气、油 废气 吸气 点火 膨胀 排气 演示 四、制冷装置 演示 *