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热力学绪论课件

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1、工程热力学 Engineering Thermodynamics,华东理工大学材控专业用,教师介绍,办公地址：机械学院实验17楼419 电话号码：64252940 电子邮件: ,邢改兰,教材及参考书,教材：工程热力学沈维道等高教出版社参考书：、工程热力学曾丹苓等高教出版社、工程热力学刘桂玉等高教出版社、工程热力学庞麓鸣等高教出版社、工程热力学题型分析朱明善等清华出版社,工程热力学传热学流体力学燃烧学热物性学,工程热力学所属学科,工程热物理,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,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,节能,我国能源利用率32% (先进42%),工程热力学是建立节能的理论基础,节能是近年来的基本国策“开发和节约并重”,节能的重要性（1）,电力为例：

2、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,节能的重要性（2）, 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,节能的重要性（3）,燃煤：SO2、粉尘、CO2 （酸雨）（温室效应）,57%城市总悬浮颗粒超标 48个城市SO2浓度超标 82%城市出现过酸雨,目前,中国与日本工业能耗比较,热机种类,发电（火力、核能）蒸汽动力装置车辆发动机（内燃机）轮船发动机（燃气轮机）燃气动力装置航空发动机制冷、空调,火电厂系统图,实际火电厂布置图,元宝山火电厂,大型坑口电站(陕西韩城电厂),德国1.35MW核电站,首台国产20万千瓦机组(辽宁朝阳电厂),660MW发电机内部（邯郸发电厂),石横发电厂30万千瓦机组集控室,扬州第二发电厂600MW监控系统,变电站500kV出线,火力发电装置,锅炉,汽轮机,发电机,给水泵,凝汽器,过热器,基本特点： 1、热源，冷源 2、工质（水

3、，蒸汽） 3、膨胀做功 4、循环 (加压、加热、膨胀做功、放热),单缸汽油发动机构造（内燃机）,图6-15 单缸汽油机构造示意图 -火花塞 2-气缸盖 3-出水口 4-气缸 5-活塞 6-水套 7-水泵 8-活塞销 9-进水口 10-连杆 11-飞轮 12-曲轴 13-机油管 14-曲轴箱 15-机油泵 16-曲轴正时齿轮 17-凸轮正时齿轮 18-凸轮轴 19-排气管20-进气管 21-进气门 22排气门 23-化油器,内燃机装置,空气、油,废气,吸气,点火,膨胀,排气,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),燃气轮机装置,活塞,燃气轮机(重型、多用于舰船）,活塞,1连接发电机 2进气道主轴固定支架 3轴颈轴承 4压气机叶片 5压气机模块 6燃气轮机固定支架 7叶轮叶轮贯穿螺栓进气道定位 1水平缸封 11燃烧室防护罩 12逆流燃烧室 13燃料注入系统 14燃烧室（火焰筒） 15燃烧室冷却部件 16喷嘴构造 17一级涡轮固定构造 18动力涡轮构造 19排气扩散构造 20 排气烟气探测器,燃气轮机（轻型多

4、用于航空发动机）,活塞,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,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 (加压、放热、膨胀、吸热),热能动力装置,共同特点： 1、热源，冷源 2、工质 3、容积变化功 4、循环,热机,高温热源,低温热源,Q1,Q2,W,热效率,1、可否不要热源而作功,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%，可否有途径提高，最高效率是否有极限？极限为多少？,4、工质与热功转换的关系,工程热力学的研究内容,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，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，不能任意推广宏观热力学，平衡热力学 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：揭示本质统计热力学

5、,工程热力学的研究方法,1. 掌握学科主线热能转化为机械能的规律、方法及如何提高转化率及热能利用率； 2.运用抽象简化方法抽出各种具体问题的本质，并应用热力学基本原理、方法进行分析研究； 3. 重视习题、实验等环节。,如何学好工程热力学？,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，每次按时交 3、有问题及时解决，不要拖至考试,考试成绩,1、平时(作业+考勤)20% 、期末考试0%,绪论完,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-) 比利时热力学的耗散结构理论 1977年诺贝尔化学奖,

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