【大学课件】工程热力学Engineering Thermodynamics 绪论.ppt

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1、工程热力学Engineering Thermodynamics,http:/,工程热力学五句话,一种工质两条定律三个方程四个过程五方面应用,绪 论,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及 热能和其它形式能量转换规律 的科学,Preface,Thermodynamics can be defined as the science of energy,heat,Therme,dynamis,power,(Greek words),热能,Thermal Energy,能源转换利用的关系,热 能,电 能,机 械 能,风能,水能,化学能,核能,地热能,太阳能,一次能源(天然存

2、在),二次能源,光电转换,燃料电池,光热,聚变,裂变,燃烧,水车,水轮机,风车,热机,电动机,发电机,90%,转换,直接利用,供暖,工程热力学与节能,工程热力学 是一门研究热能有效利用及 热能和其它形式能量转换规律 的科学,能源energy sources的资源,2000.12.30世界能源报道,我国探明可开采储量32.74亿吨 可开采1520年,石油 Petroleum,世界40-50年,能源的资源,2000.12.30世界能源报道,我国探明可开采储量11704亿m3 可开采2858年,天然气 Natural Gas,世界60年,能源的资源,2000.12.30世界能源报道,我国探明可开采储

3、量1145亿吨 可开采5481年,煤炭 Coal,世界220年,能源消费水平,日、德、俄等 5 6吨标煤/人年,美国11吨标煤/人年,我国规划：2030 2050 年 2.5 3吨标煤/人年,我国 1吨标煤/人年,发电为例,我国电力 2 亿 5 千万千瓦,中等发达国家 1 kW/人,发达国家 6 kW/人,2050 年 1 kW/人 15 亿千瓦,我国 0.2 kW/人,电的来源,煤：9 亿 kW,2050 年 1 kW/人 15 亿千瓦,水能：3 亿 7 千 6 百 kW,核能：2 亿 kW,风能、太阳能：1 亿 kW,Energy and Environment,SO2、粉尘、CO2（酸雨

4、）（温室效应）,acid rain,Greenhouse effect,燃煤：,车辆：,NOx、HC、CO,O3,雾Smog,SUN,缺氧,中国平均供电耗煤量的变化,g/kW.h,中国与日本工业能耗比较,节 能 Energy Saving,节能是近年来的基本国策“开发和节约并重”节能任重道远是我们的责任,热力学的分类,工程热力学：热能与机械能物理热力学化学热力学生物热力学溶液热力学,热力学,热 机 种 类,发电（火力、核能）40%车辆发动机（内燃机）2535%轮船发动机 2535%航空发动机 2030%制冷空调(非热机，同理）200%,能量利用率,heat engin,Energy effic

5、iency,火力发电装置基本特点,锅炉,汽轮机,发电机,给水泵,凝汽器,过热器,1、热源，冷源2、工质（水，蒸 汽）3、膨胀做功4、循环(加压、加热、膨胀做功、放热),燃气装置基本特点,1、热源，冷源2、工质（燃气）3、膨胀做功4、循环(加压、加热、膨胀做功、放热),压气机,燃气轮机,燃烧室,空气,废气,内燃机装置,空气、油,废气,吸气,压缩点火,膨胀,排气,internal combustion engine,内燃机装置基本特点,1、热源，冷源2、工质（燃气）3、膨胀做功4、循环(加压、加热、膨胀做功、放热),制冷空调装置基本特点,1、热源，冷源2、工质（制冷剂）3、得到容积变化功4、循环(

6、加压、放热、膨胀、吸热),热力装置共同基本特点,1、热源，冷源 heat reservoir 2、工质 medium 3、容积变化功 moving boundary work 4、循环 cycle,热机,高温热源,低温热源,Q1,Q2,W,动力循环简图,热效率,Thermal efficiency,思 考 题？,2、为何要有两个热源，能否不要低 温热源,不放热，W=Q是否可以 进行？,3、发电厂效率高的只有40%左右，可否 有途径提高，最高效率是否有极 限？极限为多少？,1、为什么永动机不能实现？,Perpetual motion machine,4、热能和机械能通过什么介质转换,工程热力学的

7、研究内容,1、能量转换的基本定律,2、工质的基本性质与热力过程,3、热功转换设备、工作原理,4、化学热力学基础,1、宏观方法：连续体(continuum)，用宏观物理量描述其状态，其基本规律是无数经验的总结 特点：可靠，普遍，不能任意推广 经典（宏观,平衡）热力学 classical(macroscopic,equilibrium),工程热力学研究方法,2、微观方法：从微观粒子的运动及相互作用角度研究热现象及规律 特点：揭示本质，模型近似 微观（统计）热力学 microscopic(statistical)thermodynamics,工程热力学研究方法,工程热力学传热学 Heat Trans

8、fer流体力学 Hydrodynamics燃烧学 Combustion热物性学 Thermophysical property,工程热力学所属学科,工程热物理,Engineering thermophysics,1、有几位科学家在热力学作出了贡献，获诺贝尔奖？,小 知 识（1）,2、中国哪位教授与美国教授合作提出 的状态方程得到普遍认可？,3、Entropy和Enthalpy是哪位中国人 译为“熵”和“焓”？,4、为什么恩格斯说“卡诺定理”是头重 脚轻的定理？,热力学方面获诺贝尔奖的科学家（1）,J.D.范.德瓦尔斯 Johannes van der Waals(1837-1923)荷兰 气体

9、和液体状态方程 1910年诺贝尔物理学奖,热力学方面获诺贝尔奖的科学家（2）,M.普朗克 Max Planck(1858-1947)德国 发现能量子（量子理论）热二律 1918年诺贝尔物理学奖,热力学方面获诺贝尔奖的科学家（3）,W.H.能斯脱 Walther Hermann Nernst(1864-1941)德国 热化学，熵基准 1920年诺贝尔化学奖,热力学方面获诺贝尔奖的科学家（4）,L.昂萨格 Lars Onsager(1903-1976)美国 不可逆过程热力学理论 1968年诺贝尔化学奖,热力学方面获诺贝尔奖的科学家（5）,I.普里戈金 Ilya Prigogine(1917-)比利

10、时 热力学的耗散结构理论 1977年诺贝尔化学奖,热力学方面获诺贝尔奖的科学家（6）,K.G.威尔逊 Kenneth G.Wilson(1936-)美国 临界重整化群理论 1982年诺贝尔物理奖,参 考 书,1、工程热力学 廉乐明等 建工出版社2、工程热力学 曾丹苓等 高教出版社3、工程热力学 沈维道等 高教出版社4、工程热力学 庞麓鸣等 高教出版社5、热力学分析 朱明善等 高教出版社6、工程热力学题型分析 朱明善等 清华出版社,教学要求,1、弄清基本概念，注意每章后的思考题2、独立完成作业，按时交3、发挥主观能动性，积极完成大作业4、有问题及时解决，不要拖至考试,clear understanding and firm grasp of the basic principles,考试成绩,1、平时作业10%2、实验5%3、考勤15%4、期末考试70%,绪 论 完End of Preface,