第四章 能量的转换和储存.ppt

第四章 能量的转换和储存;主要内容;; “量”的多少 能量守恒与转换定律 “质”的高低 能量贬值原理;一、能量守恒与转换定律 自然界一切物质都具有能量；能量既不能创造，也不能消灭，而只能从一种形式转换成另一种形式，从一个物体传递到另一个物体；在能量转换与传递过程中能量的总量恒定不变。;热力学第一定律 热能作为一种能量，可以与其它形式的能量相互转换，在转换过程中能量总量保持不变。 ;中世纪时代设想的永动机;装有自由滚的钢球的永动机;;见怪不怪;二、能量贬值原理; 能量转换是有方向性的;机械能;“量”的属性遵循热力学第一定律 “质”的属性遵循热力学第二定律;热力学第二定律各说法;第二类永动机的例子;第二节 能量转换的主要燃料;一、定义 燃料：能够通过燃烧过程而将化学能转换为热能的物质。 所有化石燃料及由化石燃料加工而成的其它含能体； 所有生物燃料以及由生物燃料加工而成的含能体。;二、主要燃料的转换过程及设备或系统;能源;能源;第三节 热能的产生;一、热能的获取;1. 燃料燃烧;2.核能转换 核裂变和核聚变。 反应堆是将核裂变能转换成热能的装置，是核电站的核心。 3.太阳能转换 物体吸收太阳辐射后就会发热。可以通过各种集热器将太阳能转换成热能。;4.地热 以热水或者蒸汽的形式提供热能。 5.电能转换 通过电阻将电能转换成热能。;二、有关燃烧的知识;2.燃烧所需的空气量 理论空气量 根据燃烧的化学反应是，单位燃料完全燃烧时理论上所需的干空气量。 实际空气量 实际燃烧时，燃料中的可燃元素与空气中的氧不可能有理想的混合、接触或化合。;3.燃烧产生的烟气量 理论烟气量 燃烧过程产生的热能都包含在烟气中。只有CO2、SO2、N2、H2O。 实际烟气量 实际的燃烧过程是在不同的过量空气系数下进行的。;4.燃烧温度 燃料燃烧时燃烧产物达到的温度。 燃烧温度与燃料的种类和成分、燃烧条件、传热情况等多种因素有关。;三、燃烧设备（将化学能转化为热能的装置）;1.锅炉分类 按锅炉所用的燃料分：固体燃料锅炉（煤）、液体燃料锅炉（重油）、气体燃料锅炉（天然气）、废料锅炉（垃圾、甘蔗渣等）; 按锅炉的用途分： 电站锅炉（发电） 采暖及工业锅炉 船用锅炉 车用锅炉 按锅炉工质出口的状态分： 蒸汽锅炉 热水锅炉; 按锅炉出口的压力分： 低压锅炉（1.27MPa） 高压锅炉（3.822MPa） 超高压锅炉（13.72MPa） 亚临界压力锅炉（16.66MPa） 超临界压力锅炉（22.11MPa） 。; 按锅炉排渣的方式分为： 固体排渣锅炉、液态排渣锅炉 按锅炉锅筒的数目可分为： 单锅筒锅炉、双锅筒锅炉;2.锅炉的主要部件 燃烧设备 将燃料和助燃空气送入炉膛，并保证着火稳定和燃烧良好。 炉膛 使燃料在其内燃尽，并使出口烟气冷却到对流受热面能安全工作的温度。 锅筒 与上升及下降管一起组成自然循环锅炉的循环回路；其内储存汽水，以适应负荷的变化。; 水冷壁 布置在炉膛四周，吸收炉膛的辐射热，用以加热其内的工质，并对炉墙起保护作用。 过热器 饱和蒸汽在其内加热成具有额定温度的过热蒸汽。 省煤器 布置在锅炉尾部，利用尾部烟气的余热加热给水，以降低排烟温度，节约燃料。; 空气预热器 布置在锅炉尾部，利用尾部烟气的余热加热助燃空气，用以强化着火和燃烧，达到进一步降低排烟温度，提高锅炉效率。 再热器 将汽轮机高压缸的排气在加热到较高的温度，然后送入汽轮机的中、低压缸做功，借以提高发电站的热效率。 炉墙构架 锅炉的外壳，用以支撑和固定锅炉的各部件，并起密封和保温作用。;大型自然循环锅炉示意图;第四节 机械能的获取;机械能的获取 ;一、热能的转换;热机工作过程： 气体从高温热源吸收热量后体积膨胀，膨胀气体推动活塞做功，同时气体温度下降；然后气体再将部分热量传给低温冷源，再经适当压缩即可使气体回到原来的状态，从而完成一个热力循环。; 根据卡诺定律有一系列可逆工作过程组成的理想热力循环，当采用理想气体作为工质时，其最大的理论热效率为：;（二