1、课程简介课程简介n热力学学科的分支。热力学学科的分支。n工程热力学是热工、储运、建环、装控等专业的工程热力学是热工、储运、建环、装控等专业的一门必修的专业技术基础课程。一门必修的专业技术基础课程。n本课程主要围绕着热能与机械能相互转换的规律、本课程主要围绕着热能与机械能相互转换的规律、条件和方法，以及如何提高转换效率的途径展开条件和方法，以及如何提高转换效率的途径展开的。的。n3 3个学分，课内个学分，课内4444学时，两个实验。学时，两个实验。绪论绪论0-1 自然界的能源及其应用自然界的能源及其应用一、能量一、能量n能量是物质运动的度量。每一种运动能量是物质运动的度量。每一种运动形式对应着一
2、种能量形态。形式对应着一种能量形态。n世界由物质构成，一切物质都处于运动状态。世界由物质构成，一切物质都处于运动状态。 n一切物质都具有能量。一切物质都具有能量。 *能量形式能量形式*(1)(1)机械能机械能 主要包括物体的动能和势能，二者统主要包括物体的动能和势能，二者统称为宏观机械能。称为宏观机械能。(2)(2)热能热能 物质分子的热运动动能和分子间相互作物质分子的热运动动能和分子间相互作用力具有的位能之和。用力具有的位能之和。 温度温度是物体具有热能多少的宏观标志之一是物体具有热能多少的宏观标志之一(3)(3)电能电能 与电荷的运动与积蓄有关的能量。与电荷的运动与积蓄有关的能量。 (4)
3、(4)化学能化学能 与物质的化学结构有关，通过物质化与物质的化学结构有关，通过物质化学反应释放的能量。学反应释放的能量。(5)(5)核能核能 蕴藏在物质原子核的内部，通过核反应蕴藏在物质原子核的内部，通过核反应( (核裂变或核聚变核裂变或核聚变) )释放的能量。释放的能量。(6)(6)辐射能辐射能 物体以电磁波的形式向外发射的能量。物体以电磁波的形式向外发射的能量。二、能源及其分类二、能源及其分类能源是指能够直接或间接提供能量的物质资源。能源是指能够直接或间接提供能量的物质资源。(一一)根据初始来源根据初始来源 1、地球本身蕴藏的能源，、地球本身蕴藏的能源，如核能、地热能等如核能、地热能等；
4、2、来自地球以外天体的能源、来自地球以外天体的能源 如太阳能，如太阳能，风能、水力能、海洋能、生物质能以及化风能、水力能、海洋能、生物质能以及化石燃料石燃料( (如煤、石油、天然气等如煤、石油、天然气等) )； 3、地球与其他天体的相互作用产生的能源、地球与其他天体的相互作用产生的能源，如潮汐能，如潮汐能。间接来源间接来源于太阳能于太阳能 1、 一次能源一次能源 在自然界以自然形态存在可以直接开发利用的能源。在自然界以自然形态存在可以直接开发利用的能源。如煤、石油、天然气、风能、水力能、太阳能、地热如煤、石油、天然气、风能、水力能、太阳能、地热能、海洋能、生物能等。能、海洋能、生物能等。 2、
5、 二次能源二次能源 由一次能源直接或间接转化而来的能源。由一次能源直接或间接转化而来的能源。如电力、煤气、汽油、沼气、氢气、甲醇、酒精等。如电力、煤气、汽油、沼气、氢气、甲醇、酒精等。(二二)按照开发的步骤按照开发的步骤 1、 常规能源常规能源 在现有技术条件下已大规模生产和广泛利用的能源。在现有技术条件下已大规模生产和广泛利用的能源。如煤、石油、天然气、水力能等；如煤、石油、天然气、水力能等； 2、 新能源新能源目前科技水平条件下目前科技水平条件下尚未被大规模利用或尚在研究开尚未被大规模利用或尚在研究开 发阶段的能源。发阶段的能源。如太阳能、风能、地热能、海洋能、生物能及核能等。如太阳能、风
6、能、地热能、海洋能、生物能及核能等。 (三三)按照开发利用的情况按照开发利用的情况 针对一次能源：针对一次能源： 1、可再生能源可再生能源不会因被开发利用而减少，具有天然恢复能力的能源。不会因被开发利用而减少，具有天然恢复能力的能源。如太阳能、风能、海洋能、生物能等。如太阳能、风能、海洋能、生物能等。 2、非再生能源非再生能源指储量有限，随着被开发利用而日益减少，最终将会指储量有限，随着被开发利用而日益减少，最终将会枯竭的能源枯竭的能源。如如煤、石油、天然气等煤、石油、天然气等。 (四四)按照能否再生按照能否再生 1、清洁能源清洁能源即对环境无污染或污染很小的能源。即对环境无污染或污染很小的能
7、源。如太阳能、风能、水能、海洋能等如太阳能、风能、水能、海洋能等。 2、非清洁能源非清洁能源即对环境污染较大的能源即对环境污染较大的能源。如如煤、石油、天然气等煤、石油、天然气等。 (五五)按照污染程度按照污染程度通常的分类方法：通常的分类方法：类别类别常规能源常规能源新能源新能源一次能源一次能源煤、石油、天然气、煤、石油、天然气、水力能等水力能等核能、太阳能、风能、核能、太阳能、风能、地热能、海洋能、生地热能、海洋能、生物能等物能等二次能源二次能源电力、汽油、柴油、电力、汽油、柴油、煤气、焦炭、液化煤气、焦炭、液化石油气、蒸汽等石油气、蒸汽等 沼气、氢能等沼气、氢能等三、能源利用与人类社会的
8、关系三、能源利用与人类社会的关系n能源是人类社会生存的基础n能源的开发和利用是人类社会发展的动力，而能源开发和利用水平又是人类社会文明的重要标志之一。n三个能源时期：n都与人类社会生产力的发展密切地联系在一起n 薪柴时期薪柴时期 n 煤炭时期煤炭时期n 石油时期石油时期钻木取火钻木取火“薪柴、秸杆薪柴、秸杆 等等”18世纪工业革命世纪工业革命“煤炭煤炭”蒸汽机蒸汽机 、电能；、电能；电动机、电灯等电动机、电灯等20世纪世纪50年代年代 “石油、天然气石油、天然气”内燃机械内燃机械飞机、汽车等飞机、汽车等 熟食、取暖等熟食、取暖等人力、畜力、水力人力、畜力、水力 21世纪，世纪，“核能核能” 将
9、成为世界能源的重要角色将成为世界能源的重要角色 能源与国民经济关系能源与国民经济关系 n首先，能源是现代生产的动力来源。现代化生产是建立在机械化、电气化和自动化基础上的高效生产，所有生产过程都与能源的消费同时进行着。现代国防也需大量的电力和石油。n其次，能源是珍贵的化工原料。n一个国家的国民经济发展与能源开发和利用的依存一个国家的国民经济发展与能源开发和利用的依存关系，可以说没有能源就不可能有国民经济的发展。关系，可以说没有能源就不可能有国民经济的发展。 n一个国家的国民经济发展与能源消耗增长率之间存一个国家的国民经济发展与能源消耗增长率之间存在正比例关系在正比例关系能源消费弹性系数能源消费弹
10、性系数 率国民生产总值的年增长能源消费的年增长率能源与人民生活关系n发展生产和国民经济需要能源，重要目的是不断改进人民生活。n一般而言，从一个国家的能源消耗状况可以看出一个国家人民的生活水平。n根据不同的发展水平，现代化生活需要消耗的能源大致有三种：（1 1）维持生存所必需的能源消费量）维持生存所必需的能源消费量 每人每年约每人每年约400kg400kg标准煤标准煤（2 2）现代化生产和生活最低限度的能源消费量）现代化生产和生活最低限度的能源消费量 每人每年约每人每年约120012001600kg1600kg标准煤标准煤（3 3）更高级的现代化生活所需要的能源消费量）更高级的现代化生活所需要的能源消费量 每人每年约每人每年约200002000030000kg30000kg标准煤。标准煤。【工业发达国家水平工业发达国家水平】能源与环境能源与环境环境污染：环境污染：n（一）温室效应与热污染（一）温室效应与热污染n（二）酸雨（二）酸雨(pH QL制冷装置或热泵制冷装置或热泵制冷机或热泵高温热源吸热输入功放热低温热源QHQLW0
