工程热力学-第零章-绪论..pptVIP

工程热力学 第零章 概述 0.1 热能及其利用 0.1.1热能利用概述 能源——指为人类生产与日常生活提供各种能量和动力的物质资源。 能源种类：风能、水能、海洋潮汐能、太阳能、地热能、核能、燃料的化学能。风能、水能、海洋潮汐能以机械能的形式(动能、势位能)提供外，其余的各种能源往往以热能的形式提供给人们。 人们从自然能源中获得能量的主要形式是热能。我国90％以上，外国85%是用热能形式利用能量。因此，热能的研究和利用对整个人类的生产与生活有着重要的意义。 0.1.2热能利用的基本形式 1．直接利用 2．间接利用 采用直接利用的方法虽然重要，但间接利用热能更为重要。在热能的间接利用中，能量的转换往往是能量利用的前提。各种热能动力装置工作的实质，都是将热能转化为机械能，或再通过动力机带动发电机，将其最终转换成为电能。 目前，各种热能动力装置(热机)仍然是为人类提供动力的重要形式。 0.2 热能动力装置简介 0.2.1 蒸汽动力装置 燃料化学能→热能→机械能→电能 吸热、增压→膨胀作功→放热→吸热、增压 在这个循环过程中，为什么要有一个放热的过程？如果没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 0.2.2 内燃机(柴油机、汽油机) 以四冲程汽油机为例，介绍内燃机的热功转换过程。 热能动力装置还有许多， 如致冷装置(机械能→热能)。 0.2.3 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，热能转换为机械能的效率不可能达到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。 0.3 工程热力学的研究内容 工程热力学的主要研究内容包括热力学基本定律，工质的热力性质以及热力过程与热力循环，热力学是研究能量(特别是热能)性质及其转换规律的科学。 0.3.1热力学基本定律 热力学的理论基础：热力学第一定律和热力学第二定律。为了衡量是否获得了有效利用以及有效利用的程度，工程热力学建立了相应的评价方法： ①以能量平衡理论，即以热力学第一定律为依据的用能理论进行评价。热力学第一定律实质上就是把能量守恒定律运用到热力学中而得到的一个定律。 ②从能量品位(能的质量)角度进行评价。也就是以热力学第二定律为依据进行用能评价。 0.3.2工质的热力性质 工质要具有良好的流动性和膨胀性。各种热工装置的结构，组成及其效率都与工质性质有关，当进行热力分析和计算也要涉及工质的热力性质，因而常用工质的热力性质是工程热力学的重要内容之一。工质主要热力性质： 。 0.3.3热力过程和热力循环 要达到有效利用能量的目的，就必须对能量转换过程和其它各种用能过程有所了解才行。各种能量的转换和传递都是通过工质状态发生变化的热力过程或热力循环来实现的。对热力过程和热力循环进行分析和计算，探讨能量利用率，并以此为基础找出提高能量利用率的途径，这是工程热力学的主要内容。 0.4 工程热力学的研究方法 热力学的研究方法分宏观方法和微观方法。工程热力学主要运用热力学的宏观研究方法。这种方法的特点： ①根据热力学的两个定律，运用严密的逻辑推理，对物体的宏观现象进行分析研究，而不涉及物质的微观结构和微观粒子的运动情况。 ②普遍采用抽象，概括、理想化和简化的方法。 参考书 《工程热力学》吴君理等编 石油工业出版社 《工程热力学》曾丹岺等编 高等教育出版社 《工程热力学习题集》霍尔曼 《工程热力学题型分析》 朱明善 《工程热力学解疑》 * 石油工程学院储运研究所 叶 峰 * *