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热工基础 张学学 编著 石油工程学院流体热工教研室 贾 敏 工程热力学 (Engineering Thermodynamics) 研究热能的性质；热能与机械能以及其它形式能量之间的相互转换规律 传热学 (Heat Transfer) 研究热量传递的规律 绪 论 能量 能 源 定义：人类采用各种手段获取各类能量的物质资源 分类：非再生能源（耗竭能源） 再生能源（非耗竭能源） 我国能源现状 集中在非再生能源的有效利用上 能源资源蕴藏量和产量居世界第3位 人均占有：世界平均值的1/4， 工业发达国家的1/15～1/20 中国能源开发利用过程中对生态环境的压力和破坏力非常大，每年因污染造成的经济损失在1000亿元以上 热能的利用 热能的利用 两种基本方式 直接利用：将热能直接用于加热物体 如：烘干、蒸煮、采暖、熔化等等； 间接利用：将热能转变为其它形式的能 * 如：热能向机械能的转换 热能向机械能转换后再由机械能转换为电能 热能向电能直接转换 1.工程热力学的研究内容与研究方法 2.传热学的研究内容与研究方法 热力学涉及领域 Combustion systems 燃烧系统 Power production — engines, power plants, etc. 动力的产生——发动机，电厂等。 Propulsion systems — aircraft, rockets, etc. 驱动系统——航行器，火箭等。 Alternative energy systems — fuel cells, solar heating, geothermal, wind energy, ocean thermal, etc. 可再生能源的利用——燃料电池，太阳能加热系统，地热系统，风能，海洋能等等 Fluid compression and movement — fans, pumps, compressors, etc. 流体压缩和运动——风机，泵，压缩机等 HVAC — refrigeration systems, heat pumps, etc. 供热通风与空调工程——制冷系统，热泵等 Cryogenics — gas separation and liquefaction 低温——气体分离及液化 Biomedical applications 生物医学应用 Steam Power Transportation- Rail Road Transportation- Automobiles Transportation- Automobiles Aviation: 1900 The world’s first power-driven, controlled and sustained flight invented and built by Wilbur and Orville Wright flown by them at Kitty Hawk, North Carolina December 17, 1903 .They opened the era of aviation. 活塞，汽轮机，火箭引擎Piston, Gas Turbine Rocket Engines 热电厂Power Plants Air Conditioning 在这个循环过程中，为什么要有一个放热的过程？ 如果设有放热过程它不是能更好地利用能源吗？ 这将是一个工程热力学研究的问题。 工程热力学重点研究热能转换成机械能的过程 热能动力装置的特点 从能量转换的角度分析，具有以下几个特点： 1．需要有某些物质作为工质，协助能量转换的实施； 2．依靠工质膨胀作功产生动力； 3．工质从热源吸收的热能中，只有一部分转换为功，其余的部分放给冷却水或大气。 在实际的能量转换过程中，转换的效率不可能达到100%，工程热力学所要研究的就是怎样使这个效率达到最大，以更好地利用热能。 内容： “一种工质、两个基本定律、三个守恒方程、四个热力过程、五方面应用” 一种工质是指理想气体,包括理想气体的定义、性质、状态参数、状态方程等; 两个基本定律是热力学第一定律和第二定律,包括了定律的定性和定量表达及有关应用等; 三个守恒方程是指质量守恒方程、能量守恒方程和熵守恒方程等,这是热工分析计算的基础; 四个热力过程指的是定温、定压、定容和绝热等四个基本热力过程。包括过程的特点、过程中状态参数的变化、热量和功量(机械功)的转化情况等; 五方面的应用包括了气体