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1、多媒体教学课件,工程热力学,2,0-5 工程热力学的学习,绪论,0-1 火力发电厂的生产过程,0-2 热能及其利用,0-3 热力学发展简史,0-4 工程热力学的内容,3,什么是工程热力学？,Engineering Thermodynamics 热力学是研究物质的能量、能量传递和转换以及能量及物质之间普遍关系的科学。 工程热力学是在阐述热力学普遍原理的基础上，研究以上原理的技术应用的学科，主要研究热能与其他形式的能量（主要是机械能）之间的转换规律及其工程应用。,4,0-5 工程热力学的学习,绪论,0-1 火力发电厂的生产过程,0-2 热能及其利用,0-3 热力学发展简史,0-4 工程热力学的内容
2、,5,火力发电厂的生产过程,6,火力发电厂系统图,锅炉 Boiler（B） 汽轮机 Turbine（T） 凝汽器（冷凝器） Condenser（C） 水泵 Pump（P） 发电机 Generator（G）,7,思考,火力发电厂的热效率不高，只有40%左右，大量的热量通过凝汽器散发到环境中去了，那么,为什么不把凝汽器去掉呢？ 采用再热和回热的目的是什么？ 为什么火力发电厂只利用燃料的低位发热量而不利用燃料的高位发热量？ 蒸汽在汽轮机中作的功如何计算？ 将通过学习工程热力学的知识获得答案。,8,0-5 工程热力学的学习,绪论,0-1 火力发电厂的生产过程,0-2 热能及其利用,0-3 热力学发展简
3、史,0-4 工程热力学的内容,9,一次能源与二次能源,能源:能够直接或间接提供能量的物质资源。 一次能源:在自然界中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、水能、太阳能、地热能、海洋能等。 二次能源: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。,10,热能的重要性,地球一次能源中以热能形式利用的占85%。 燃料化学能（煤、石油、天然气、生物质）、太阳能、地热能、原子核能等基本是以热能的形式得到利用。,11,热能的利用方式,热能的直接利用 化工、冶金、食品、生活 分馏、加热、烘干、采暖、蒸煮 热能的动力应用 热能动力装置（热机） 蒸汽动
4、力装置：蒸汽机、蒸汽轮机 燃气动力装置：内燃机、燃气轮机、喷气发动机,12,热能的动力应用,热能机械能 车用内燃式发动机、船用燃气轮机、船用蒸汽轮机、飞机喷气式发动机 热能机械能电能 蒸汽轮机发电 内燃机发电 燃气轮机发电,13,我国的能源结构,煤是一次能源主体，石油天然气部分依靠进口。 2002年，我国煤炭产量13.8亿吨，居世界第一位；原油产量1.67亿吨，居世界第五位；天然气产量326.6亿立方米，居世界第十六位，发电量16540亿千瓦时，居世界第二位。 2002年，我国一次能源总消费中煤炭占66.1，石油23.4%，天然气2.7%，水电7.1%，核电0.7%。我国是世界第二大能源消费国
5、。,14,我国电力总装机容量,15,我国电力工业的结构规划,16,0-5 工程热力学的学习,绪论,0-1 火力发电厂的生产过程,0-2 热能及其利用,0-3 热力学发展简史,0-4 工程热力学的内容,17,热现象的利用和发展,原始人在争取自己生存条件的自然斗争中学会了取火和用火，这是人类取得的第一个巨大成就，是人类启蒙性地发掘利用热能的第一步，但这并不是热力学的开始，只是热现象的利用。 18世纪前瓦特发明蒸汽机前，热能的主要利用方式是直接利用。 1784年，瓦特对原始蒸汽机进行改造，增加了曲轴、进汽阀、排汽阀。蒸汽机的发明引发了欧洲产业革命，激发了人们对热现象的理论研究。,18,热力学的逐渐形
6、成,人类对热现象的本质认识逐渐形成了热力学这一科学分支。 热质说（热素说） 热是一种运动学说 焦耳提出热功当量彻底否定了热质说。,19,热力学的建立热一律,1842年，迈耶提出了能量守恒原理。 十九世纪中叶，焦耳前后用了20多年时间，做过多种多样的实验，测定了热功当量。1850年焦耳在第一篇总结论文中，以各种精确的实验结果的一致性，给出了能量守恒定律的实验基础，使得热力学第一定律得到充分的证实。 此外，赫姆霍兹等人也都对热力学第一定律作出了贡献。,20,热力学的建立热二律,1824年，卡诺提出了卡诺循环和卡诺定理，发现了热能转变为机械能的根本条件，即必须有温度不同的热源和冷源，这从本质上说明了
7、热力学第二定律。 开尔文在1848年根据卡诺定理制定了“热力学温标”，克劳修斯在1850年根据卡诺定理提出了“熵”。 在卡诺研究的基础上，1850-1851年间，克劳修斯和开尔文先后提出了热力学第二定律。,21,焦耳：热一律的发现者之一,英国物理学家。1818年12月24日生于英国的索尔福。他父亲是酿酒厂的厂主，焦耳从小体弱不能上学，在家跟父亲学酿酒，并利用空闲时间自学化学、物理。他很喜欢电学和磁学，对实验特别感兴趣。后来成为英国曼彻斯特的一位业余科学家。可以说焦耳是一位自学成才的杰出的科学家。,22,卡诺：热二律的奠基者,卡诺的父亲是拿破仑第一执政手下的战争部长及滑铁卢战争前百日政权的内政部
8、长。 1812年，卡诺考入巴黎理工学院，在那里受教于泊松、盖吕萨克、安培和阿喇戈这样一批卓有成就的老师。他主要攻读了分析数学、分析力学、画法几何和化学。 28岁时发表关于火的动力，36岁去世。,23,热力学的完善热三律,1906年，能斯特根据低温下化学反应的大量实验事实归纳出了新的规律，并于1912年将之表述为绝对零度不能达到，即热力学第三定律。热力学第三定律的建立，使经典热力学理论更加完善。,24,热力学的理论基础,热力学第一定律 热力学第二定律 热力学第三定律 热力学第零定律 使热力学成为一门逻辑性强而完整的科学。,25,0-5 工程热力学的学习,绪论,0-1 火力发电厂的生产过程,0-2
9、 热能及其利用,0-3 热力学发展简史,0-4 工程热力学的内容,26,工程热力学的研究方法,热力学的宏观研究方法，以热力学基本定律为基础，采用理想化、简化方法，抽出问题的共性，建立模型，推导公式，得出结论。,27,工程热力学的主要内容,基本概念和基本定律 热力系统、热力循环、状态参数、平衡状态、可逆过程、比容、比热、焓、熵等 热一律、热二律 典型工质的热力性质 理想气体、水蒸气、实际气体 根据概念和定律，结合工质热力性质，分析各种热力过程和热力循环 气体动力循环、蒸汽动力循环、压气机的热力过程、气体和蒸汽的流动、制冷循环、湿空气,28,0-5 工程热力学的学习,绪论,0-1 火力发电厂的生产
10、过程,0-2 热能及其利用,0-3 热力学发展简史,0-4 工程热力学的内容,29,工程热力学的学习方法,公认的较难掌握的专业课：概念抽象、内容繁多、专业基础知识缺乏。 基本概念要清楚，每章后的思考题有助于理解。 除基本理论概念外，要注意计算技能和重要公式的推导。 明确各章节的作用和相互的联系，解决什么问题，得出什么结论。 热力学的直观语言很重要：p-v图、T-s图、h-s图、h-d图。,30,工程热力学的学习方法,课前预习，上课认真听讲，做笔记。 课后复习，积极思考，认真完成作业。 作业要求工整，步骤清晰，思路明确，采用国际单位制。 发挥主动性，积极答疑，有问题及时解决。 适当地看一些参考书。,31,参考书目,工程热力学 沈维道等 高等教育出版社 工程热力学 庞麓鸣等 高等教育出版社 工程热力学 严家录等 中国电力出版社 工程热力学 朱明善等 清华大学出版社 工程热力学题型分析 朱明善等 清华大学出版社,32,课程安排和要求,总课时为72课时，其中课堂66课时，实验6课时 平时成绩：20%-30% 平时成绩：出勤、作业、实验,33,课后思考题,一次能源中哪些属于常规能源，哪些属于新能源？ 一次能源中哪些属于非可再生能源，哪些属于可再生能源？ 回顾热能动力工程概论，结合本次课的内容，加深对火力发电厂的认识。,
