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1、工程热力学 Engineering Thermodynamics,哈尔滨理工大学 热能与动力工程系,Harbin University of Science and Technology Dept. of Thermal Engineering,绪 论,工程热力学是重要的专业平台课,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,
2、直接利用,利用,生物质,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,我国探明可开采储量1145亿吨 可开采5481年, 煤炭 Coal,世界220年,Energy and Environme
3、nt,SO2、 粉尘、 CO2 （酸雨） （温室效应）,acid rain,Greenhouse effect,燃煤：,车辆：,NOx、 碳氢化合物 、 CO,O3层： N2O、氟氯烃类物质,雾Smog,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,钢铁工业 24% 建材工业 13-22% 石化 10-24% 合成氨 6-18% 有色金属 4-10% 交通部门: 公路 20-50% 铁路 10-30% 民航 16-34% 政府机构： 15-20%,我国主要部门节能潜力,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
4、责任,可持续发展 科学发展观,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 engine,Energy efficiency,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,燃气温度180023
5、00K,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 (加压、放热、 膨胀、吸热),湿蒸汽,饱和蒸汽,过热蒸汽,饱和液,热力装置共同基本特点,1、热源，冷源 heat reservoir 2、工质 medium, working substance 3、容积变化功 moving boundary work 4、循环 cycle,热机,
6、高温热源,低温热源,Q1,Q2,W,动力循环简图,热效率,Thermal efficiency,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(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
7、 (statistical) thermodynamics,工程热力学研究方法,工程热力学 传热学 Heat Transfer 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,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-
8、1947) 德国 发现能量子（量子理论） 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 (1917-2003) 比利时 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 Ke
9、nneth 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 沈维道等 高教出版社 2、工程热力学 曾丹苓等 高教出版社 3、工程热力学 刘桂玉等 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 7、Fundamentals of Classical Thermodynamics Gordon J. et al. Fifth ed 8 、Thermodynamics, Yunus A. Gengel et al. Fourth Edition,教学要求,1、弄清基本概念，积极思考 2、独立完成作业，按时交 3、有问题及时解决，不要拖至考试 4、省级精品课，积极配合,clear understanding and firm grasp of the basic principles,考试成绩,1、平时20% 其中：考勤10，作业10 2、期末考试80%,绪 论 完 End of Preface,
