工程热力学00概论.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,工程热力学,Engineering Thermodynamics,工程热力学是研究什么的？,What the Engineering Thermodynamics study for?,我们为什么要学习工程热力学？,Why we study Engineering Thermodynamics?,绪 论,Introduction,第一节 热能及其利用,第二节 热能在热机中的转化过程,第三节 工程热力学的研究对象、内容和方法,第一节 热能及其利用,热能的直接利用,热能的动力利用,直接利用：烘干、蒸煮、采暖、溶化等。,间接利用,：热能,其他形式的能量（如：机械能、电能,热力发电厂、以及车辆、船舶、飞机等的动力装置）,热能的间接利用中，能量的转换是能量利用的前提。,热动力装置工作的实质（热能动力过程的任务）：热能,机械能（电能）,历史上，蒸汽机的应用，引起了历史上著名的“工业革命”。,现代社会中，所消耗的机械能（电能）绝大多数是由热能转换而来的（热力发电厂、核电厂、汽轮机、内燃机、燃气轮机以及火箭发动机等）。,第二节 热能在热机中的转换过程,一、热能动力装置中热能转换为机械能的过程,热能动力装置,气体动力装置,蒸汽动力装置,热能动力装置,(Thermal power plant),定义：从燃料燃烧中获得热能并利用热能得到动力的整套设备,。,内燃机,燃气轮机,喷气式发动机,1.,内燃动力装置,燃气进口,排入大气,内燃动力装置,进气过程,：进气阀开，排气阀关，活塞下行，将空气吸入气缸。,压缩过程,：进、排气门关，活塞上行压缩空气，使其温度和压力得以升高。,燃烧过程,：喷油嘴喷油，燃料燃烧，气体压力和温度急剧升高（燃料的化学能转换为热能）。,膨胀过程,：高温高压气体推动活塞下行，曲轴向外输出机械功。,排气过程,：活塞接近下死点时，排气门开，在压差的作用下废气流出气缸。随后，活塞左行，将残余气体推出气缸。,重复上述过程，将热能转换为机械能。,四,冲,程,内燃机工作过程,(four-stroke cycle engine),进气,排气,内燃机（汽油机）,工作物质：,燃气,燃气,热能,机械能,燃料,化学能,排入大气,压缩,燃烧、膨胀,吸气,排气,工作过程：,能量转换：,燃气轮机装置示意图,喷气发动机,涡扇喷气发动机,2.,蒸汽动力装置,550 C,0,过,热,器,锅,炉,给水泵,冷凝器,冷,却,水,汽,轮,机,发电机,Q,Q,1,2,W,20 C,0,高温高压蒸汽,W,p,锅炉,产生蒸汽（将燃料的化学能转换为热能并传递给工质）。,汽轮机,将蒸汽的热能转换为机械能。,冷凝器,将乏汽冷凝成水。,水泵,使得工作介质循环（保证系统内部的高压）。,工质（水、蒸汽）周而复始地循环，进而实现将热能转换为机械能的任务。,热能 机械能 电能,原理，构造均不同。但是,共同本质：由媒介物通过吸热,膨胀作功,排热,1,相同的能量转换形式,化学能 热能 机械能,2,工质,3,排热,二、制冷装置中热量从低温处传递到高温处的过程,制冷,：以消耗机械功或其它形式的能量为代价，使物体获得低于环境的温度并维持该低温。,蒸发器,q,2,压缩机,q,1,w,冷凝器,膨胀阀,1,2,3,4,压缩机,吸入来自蒸发器的低压蒸汽，将其压缩,(,耗功,),产生高温高压的蒸汽。,冷凝器,使气体冷凝，得到常温高压的液体。,节流阀,使液体降压，产生低压低温的液体（含少量汽体）。,蒸发器,工质吸收冷藏库内的热量，汽化为低压气体，使冷库降温或保持低温。,工质（气态或液态制冷剂）在压气机的作用下周而复始地循环，进而实现了制冷的任务。,工质,(working substance;working medium),对工质的,要求,:,1,）,膨胀性,2,）,流动性,3,）,热容量,4,）,稳定性，安全性,5,）,对环境友善,6,）,价廉，易大量获取,物质三态中,气态,最适宜。,定义,：实现热能和机械能相互转换的媒介物质。,第三节 工程热力学的研究对象、内容和方法,研究对象：,热能与机械能相互转换的,规律,和,方法,以及提高转换效率的,途径,。,基本内容：,1,）基本概念和定律；,2,）工质的性质和过程；,3,）工程应用。,方法：,1,）宏观方法；,(,宏观热力学或经典热力学,),2,）微观方法；,(,微观热力学或统计热力学,),宏观方法,:,即不考虑物质的微观结构，而是从宏观现象出发来描述客观规律。用宏观物理量（状态参数）来描述物质所处的状态。优点是直观、可靠。,统计热力学采用,微观方法,，优点是物理概念清楚,。,热力学（经典热力学）：研究能量（特别是热能）性质及其转换规律的科学。,工程热力学：热力学的一个分支，着重研究热能与机械能相互转换（热功转换）的规律及工程应用。,具体的工程应用,节能潜力的评估,露点及控制,油船中剩余舱容的确定,