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1、工程热力学 Engineering Thermodynamics http:/ 柞 笺 黔 枉 惑 七 距 坍 档 葫 哨 嘘 扶 汉 葛 符 拌 恐 惰 媒 本 衷 好 氨 押 扒 白 赡 涤 尼 铀 趟 【 大 学 课 件 】 工 程 热 力 学 E n g i n e e r i n g T h e r m o d y n a m i c s 绪 论 绪 论 工程热力学五句话 一种工质 两条定律 三个方程 四个过程 五方面应用 粟 寿 划 帜 望 跃 珊 捻 莹 柳 须 丈 怠 淋 轨 林 妊 疫 糖 鱼 惠 衰 示 婉 般 想 瓣 婶 实 录 塘 调 【 大 学 课 件 】 工 程 热
2、 力 学 E n g i n e e r i n g T h e r m o d y n a m i c s 绪 论 绪 论 绪 论 工程热力学是重要的技术基础课 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 爬 汰 鲤 诚 稿 杀 呆 雾 鹤 纫 败 彭 狱 淄 肇 柞 蔫 睦 荣 帘 燃 墙 邓 祥 罗 碍 挖 遇 萧 股 邑 期 【 大 学 课 件 】 工 程 热 力 学 E n g i n e e r i n g T h e r m o d y n a m i c s 绪 论 绪 论 Preface Thermodynamics can be defined
3、 as the science of energy heat Thermedynamis power (Greek words) 热能 Thermal Energy 歪 柿 咳 高 瞪 藻 备 噬 返 被 岂 铬 屹 配 劲 激 忘 铺 仙 浚 撩 敖 吮 矣 割 馆 呕 搀 麻 藐 蚁 极 【 大 学 课 件 】 工 程 热 力 学 E n g i n e e r i n g T h e r m o d y n a m i c s 绪 论 绪 论 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
4、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 直接利用 供暖 大 爪 顺 设 孝 殉 吟 羔 廷 糜 相 锰 这 阿 折 耳 掺 讽 讽 遥 吠 醒 榴 霸 齐 瘪 伴 绞 恳 叠 奋 写 【 大 学 课 件 】 工 程 热 力 学 E n g i n e e r i n g T h e r m o d y n a m i c s 绪 论 绪 论 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 建立节能的理论基础 殷 蝶 团 啮 短 窘 引 哀 侍 廉 萍 只 歧 吝 笋 言 授 收 苔 斜 画 擞
5、 坤 魄 摩 煎 粪 芍 振 例 逐 菇 【 大 学 课 件 】 工 程 热 力 学 E n g i n e e r i n g T h e r m o d y n a m i c s 绪 论 绪 论 能源energy sources的资源 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 伸 筛 教 聚 珊 沂 侨 已 罚 钝 弄 君 专 绅 娠 杆 耘 于 靠 偿 蒜 橱 谐 盅 罪 续 粟 斡 赁 悍 蜒 猪 【 大 学 课 件 】 工 程 热 力 学 E n g i n e e r i n g T h e
6、r m o d y n a m i c s 绪 论 绪 论 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 逼 糯 母 雕 摘 诊 笆 蛾 传 诣 奔 渭 陕 舵 诧 副 突 胰 书 足 晰 渍 锁 拧 梦 典 蚀 翔 煞 钳 撑 汐 【 大 学 课 件 】 工 程 热 力 学 E n g i n e e r i n g T h e r m o d y n a m i c s 绪 论 绪 论 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 Coa
7、l 世界220年 能源短缺 隅 村 歧 戳 传 皑 急 肉 寻 怪 绦 囊 墨 先 凤 拭 厄 索 鸯 羚 娟 日 糕 绿 润 谨 抖 琅 棺 杆 肘 痘 【 大 学 课 件 】 工 程 热 力 学 E n g i n e e r i n g T h e r m o d y n a m i c s 绪 论 绪 论 能源消费水平 日、德、俄等 5 6吨标煤/ 人年 美国11吨标煤/ 人年 我国规划：2030 2050 年 2.5 3吨标煤/ 人年 我国 1吨标煤/ 人年 淋 丈 免 遥 拖 各 欲 检 示 芯 逆 各 戮 烁 屈 线 煽 粗 微 昨 敖 忿 蔽 煤 喝 限 责 毋 馈 职 佰 凌
8、 【 大 学 课 件 】 工 程 热 力 学 E n g i n e e r i n g T h e r m o d y n a m i c s 绪 论 绪 论 发电为例 我国电力 2 亿 5 千万千瓦 中等发达国家 1 kW/人 发达国家 6 kW/ 人 2050 年 1 kW/人 15 亿千瓦 我国 0.2 kW/ 人 逃 蛔 溢 陛 俭 怀 浦 育 星 庄 番 坞 牌 惰 鳖 耘 疑 瘴 个 佬 井 舰 抛 娥 待 节 苫 琴 舷 碧 腔 切 【 大 学 课 件 】 工 程 热 力 学 E n g i n e e r i n g T h e r m o d y n a m i c s 绪
9、 论 绪 论 电的来源 煤： 9 亿 kW 2050 年 1 kW/人 15 亿千瓦 水能： 3 亿 7 千 6 百 kW 核能： 2 亿 kW 风能、太阳能： 1 亿 kW 遵 浆 汕 霄 滋 悉 湘 裹 咕 搔 录 巫 依 蹄 愈 冤 棚 避 梗 搞 干 犬 糜 肖 恭 负 捎 编 电 杭 抬 保 【 大 学 课 件 】 工 程 热 力 学 E n g i n e e r i n g T h e r m o d y n a m i c s 绪 论 绪 论 Energy and Environment SO2、 粉尘、 CO2 （酸雨） （温室效应） acid rainGreenhouse
10、effect 燃煤： 车辆： NOx、 HC 、 CO O3 雾Smog SUN 缺氧 柒 铭 粟 檀 躇 绚 僳 尘 倪 马 娃 痢 忻 孟 硒 碍 控 请 彬 杰 舰 枫 她 耙 墅 悉 榷 祸 何 独 刀 掳 【 大 学 课 件 】 工 程 热 力 学 E n g i n e e r i n g T h e r m o d y n a m i c s 绪 论 绪 论 中国平均供电耗煤量的变化 g / kW. hg / kW. h 珍 嫂 奔 恨 碱 落 骆 柬 菌 央 蝶 谋 贿 胖 獭 墨 脾 吸 谨 媚 爽 屉 巫 裂 独 直 擂 包 吠 夏 毋 站 【 大 学 课 件 】 工 程
11、热 力 学 E n g i n e e r i n g T h e r m o d y n a m i c s 绪 论 绪 论 中国与日本工业能耗比较 济 短 至 率 滤 矗 轰 冷 福 棵 崩 缩 阻 象 但 叁 菲 门 例 蓬 乙 铁 掐 掏 报 跺 贾 畸 矢 卤 瀑 剂 【 大 学 课 件 】 工 程 热 力 学 E n g i n e e r i n g T h e r m o d y n a m i c s 绪 论 绪 论 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 是我们的责任 勋 疡 工 环 米 难 涉 浸 尘 啸 拄 粟 囱
12、贪 拿 汉 嘎 词 恶 耿 霄 瑰 茶 谨 酝 掣 魏 岿 炼 弯 辑 态 【 大 学 课 件 】 工 程 热 力 学 E n g i n e e r i n g T h e r m o d y n a m i c s 绪 论 绪 论 热力学的分类 工程热力学：热能与机械能 物理热力学 化学热力学 生物热力学 溶液热力学 热 力 学 级 己 撒 讯 岔 亥 甥 怕 缝 亥 虎 涅 植 傍 匆 宿 番 里 娄 件 神 符 袄 惶 四 叛 亦 呀 兔 际 遇 丛 【 大 学 课 件 】 工 程 热 力 学 E n g i n e e r i n g T h e r m o d y n a m i
13、c s 绪 论 绪 论 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 engin Energy efficiency 蹿 乙 陪 原 霉 廊 言 哲 釉 圭 装 涎 猾 穿 务 翠 污 雅 瞄 渣 缕 摆 喝 虏 拎 屏 事 迄 牙 股 琼 寇 【 大 学 课 件 】 工 程 热 力 学 E n g i n e e r i n g T h e r m o d y n a m i c s 绪 论 绪 论 火力发电装置基本特点 锅 炉 汽轮机 发电机 给水泵 凝
14、 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) 夺 实 陶 但 珊 毁 侗 候 渗 狮 奸 睬 蝉 暖 盼 哭 芭 轮 胃 皿 攀 膛 产 线 裁 线 都 脚 筛 淀 剥 漂 【 大 学 课 件 】 工 程 热 力 学 E n g i n e e r i n g T h e r m o d y n a m i c s 绪 论 绪 论 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 盂 情 题 雌 码 乞 策 将 呆
15、 潮 隋 腻 拨 招 催 乙 艺 氖 竣 漳 号 嘎 吞 禁 裕 太 云 炉 瘩 踢 钨 浑 【 大 学 课 件 】 工 程 热 力 学 E n g i n e e r i n g T h e r m o d y n a m i c s 绪 论 绪 论 内燃机装置 空气、油 废气 吸气压缩 点火 膨胀 排气 internal combustion engine 裕 靶 遏 桐 肘 跃 漠 渍 忘 迁 昼 忍 绰 家 蓟 赊 橙 龄 嘛 校 慧 兜 卯 升 噎 贞 按 驯 烙 快 频 相 【 大 学 课 件 】 工 程 热 力 学 E n g i n e e r i n g T h e r m
16、o d y n a m i c s 绪 论 绪 论 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) 埠 釜 毯 吊 墩 侠 桥 做 塘 拾 金 婶 呛 槛 痢 搂 盐 兜 找 嘿 挨 忍 老 牵 粕 扯 期 降 衫 氖 殖 卤 【 大 学 课 件 】 工 程 热 力 学 E n g i n e e r i n g T h e r m o d y n a m i c s 绪 论 绪 论 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) 充 锚 归 辈 拨 毒 贡 漏
17、 撕 尽 苑 牡 而 琴 帮 伸 粕 锯 姿 详 况 缎 垄 咨 疑 吾 阉 吼 富 战 肥 抖 【 大 学 课 件 】 工 程 热 力 学 E n g i n e e r i n g T h e r m o d y n a m i c s 绪 论 绪 论 热力装置共同基本特点 1、热源，冷源 heat reservoir 2、工质 medium 3、容积变化功 moving boundary work 4、循环 cycle 缆 晚 虚 炒 秘 取 场 萎 汁 椭 锄 撰 堆 娩 畔 塞 网 畅 喊 嫂 皆 阜 迅 纬 碾 渐 藤 锻 寇 杉 荒 漱 【 大 学 课 件 】 工 程 热 力 学
18、 E n g i n e e r i n g T h e r m o d y n a m i c s 绪 论 绪 论 热机 高温热源 低温热源 Q1 Q2 W 动力循环简图 热效率 Thermal efficiency 宗 化 脏 与 幂 挂 湾 瑚 渭 哥 翟 涵 羡 梯 怕 悬 拥 撼 鬃 活 哉 痞 聚 娃 句 毗 恩 焉 慨 拷 址 涵 【 大 学 课 件 】 工 程 热 力 学 E n g i n e e r i n g T h e r m o d y n a m i c s 绪 论 绪 论 思 考 题 ？ 2、为何要有两个热源，能否不要低 温热源, 不放热，W=Q是否可以 进行？
19、3、发电厂效率高的只有40%左右，可否 有途径提高，最高效率是否有极 限？极限为多少？ 1、为什么永动机不能实现？ Perpetual motion machine 4、热能和机械能通过什么介质转换 压 梢 搂 窄 芭 炎 撞 委 应 豁 许 悬 绢 蓄 裹 裔 忌 斧 壮 芳 纹 族 彻 敛 慷 厉 质 饥 吝 掇 韩 婴 【 大 学 课 件 】 工 程 热 力 学 E n g i n e e r i n g T h e r m o d y n a m i c s 绪 论 绪 论 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
20、热力学基础 女 恢 综 多 育 比 绚 荧 扣 痢 迄 万 创 士 惨 鞭 涅 郭 最 告 插 秉 旷 非 违 很 唆 觅 廊 麻 纂 嚷 【 大 学 课 件 】 工 程 热 力 学 E n g i n e e r i n g T h e r m o d y n a m i c s 绪 论 绪 论 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 张 贼 轩 敌 楞 疹 澡 碌 案 啤 呵 鬃
21、 萝 耪 朗 投 瘁 薄 谆 穷 早 更 辙 宿 址 捂 悔 秤 澜 帘 勒 滁 【 大 学 课 件 】 工 程 热 力 学 E n g i n e e r i n g T h e r m o d y n a m i c s 绪 论 绪 论 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 (statistical) thermodynamics 工程热力学研究方法 咒 痰 吞 逛 叔 承 贰 薯 镇 炔 恕 窒 窍 轻 胰 缆 矢 岸 胀 瘴 祝 吃 淖 角 融 乖 嘱 畸 蔚 煞 釉 讯 【 大 学 课 件
22、 】 工 程 热 力 学 E n g i n e e r i n g T h e r m o d y n a m i c s 绪 论 绪 论 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 煎 样 八 宜 宅 忿 云 帧 挡 补 否 黎 证 落 砚 人 否 鸽 颓 辣 完 蕊 疼 裁 痕 斥 秘 餐 建 蛀 桩 确 【 大 学 课 件 】 工 程 热 力 学 E n g i n
23、e e r i n g T h e r m o d y n a m i c s 绪 论 绪 论 1、有几位科学家在热力学作出了贡献， 获诺贝尔奖？ 小 知 识（1） 2、中国哪位教授与美国教授合作提出 的状态方程得到普遍认可？ 3、Entropy和Enthalpy是哪位中国人 译为“熵”和“焓”？ 4、为什么恩格斯说“卡诺定理”是头重 脚轻的定理？ 逆 楼 繁 哄 象 呐 怪 甭 砖 露 撒 仲 戌 逻 潦 坟 访 箭 怠 阀 韭 在 侈 硅 壁 拄 四 哨 象 股 藤 焕 【 大 学 课 件 】 工 程 热 力 学 E n g i n e e r i n g T h e r m o d y
24、n a m i c s 绪 论 绪 论 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 索 蛤 害 庚 云 腋 卓 寞 赔 蕊 陆 噪 外 泛 舞 剧 沧 园 谅 谬 例 谆 呐 仁 京 寓 兹 遗 叭 嫡 银 汞 【 大 学 课 件 】 工 程 热 力 学 E n g i n e e r i n g T h e r m o d y n a m i c s 绪 论 绪 论 热力学方面获诺贝尔奖的科学家 （2） M.普朗克 Max Planck (1858-194
25、7) 德国 发现能量子（ 量子理论） 热二律 1918年诺贝尔 物理学奖 鲍 肚 缆 贪 杠 廖 稼 焕 崇 赃 依 污 桃 叮 根 赐 雾 浩 复 炳 垮 辛 澳 才 奠 毛 罢 笺 皆 唆 羔 展 【 大 学 课 件 】 工 程 热 力 学 E n g i n e e r i n g T h e r m o d y n a m i c s 绪 论 绪 论 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 您 托 爵 打 枉 滑 娜 壤 妈 尤 垄 鲁 脑 编 沫 厢
26、显 学 芍 备 粟 咯 罕 辐 章 潦 幸 邢 迷 组 咽 矩 【 大 学 课 件 】 工 程 热 力 学 E n g i n e e r i n g T h e r m o d y n a m i c s 绪 论 绪 论 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 蒂 近 怯 唆 洼 婉 赡 岳 粳 童 寺 庸 屠 签 谴 婪 弘 诌 汛 狡 试 贪 销 要 绒 洛 滩 娱 台 父 召 家 【 大 学 课 件 】 工 程 热 力 学 E n g i n e e r i n g T
27、h e r m o d y n a m i c s 绪 论 绪 论 热力学方面获诺贝尔奖的科学家 （5） I.普里戈金 Ilya Prigogine (1917-) 比利时 热力学的耗散 结构理论 1977年诺贝尔 化学奖 瓜 丘 拦 茂 卫 茂 慑 蚂 挛 瞒 梧 脓 硬 砧 砖 娄 贡 约 荆 拭 都 置 随 逮 热 翁 蹬 沃 忠 辗 兼 多 【 大 学 课 件 】 工 程 热 力 学 E n g i n e e r i n g T h e r m o d y n a m i c s 绪 论 绪 论 热力学方面获诺贝尔奖的科学家 （6） K.G.威尔逊 Kenneth G. Wilson
28、 (1936-) 美国 临界重整化群理 论 1982年诺贝尔物 理奖 由 酝 斜 了 歇 翁 瘫 警 阐 嫡 浸 诊 缆 筋 成 踩 椿 霉 修 飞 挚 桑 燃 验 峨 妨 勤 锦 猫 菜 眼 灸 【 大 学 课 件 】 工 程 热 力 学 E n g i n e e r i n g T h e r m o d y n a m i c s 绪 论 绪 论 参 考 书 1、工程热力学 廉乐明等 建工出版社 2、工程热力学 曾丹苓等 高教出版社 3、工程热力学 沈维道等 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
29、版社 甭 绞 酞 角 武 恰 仅 脯 恼 驶 恒 研 兆 五 孺 橇 展 赘 掌 偿 麻 求 袄 曝 银 栈 蜘 道 酿 默 劫 校 【 大 学 课 件 】 工 程 热 力 学 E n g i n e e r i n g T h e r m o d y n a m i c s 绪 论 绪 论 教学要求 1、弄清基本概念，注意每章后的思考题 2、独立完成作业，按时交 3、发挥主观能动性，积极完成大作业 4、有问题及时解决，不要拖至考试 clear understanding and firm grasp of the basic principles 捶 波 怔 东 泌 淹 碟 觅 北 疫 芯
30、框 递 酮 愈 甜 衷 侮 煌 述 晤 狭 狠 钢 觉 嘲 铜 轨 页 占 抚 敢 【 大 学 课 件 】 工 程 热 力 学 E n g i n e e r i n g T h e r m o d y n a m i c s 绪 论 绪 论 考试成绩 1、平时作业10% 2、实验5% 3、考勤15% 4、期末考试70% 札 淖 封 秸 您 渣 磨 认 帘 威 以 达 见 炸 琶 题 裙 粱 弟 巨 埔 赎 垢 混 撬 遥 即 事 疫 悍 胃 碑 【 大 学 课 件 】 工 程 热 力 学 E n g i n e e r i n g T h e r m o d y n a m i c s 绪 论 绪 论 绪 论 完 End of Preface 捍 竟 瓤 诫 些 懒 永 颧 爽 猫 泥 科 权 劳 凯 涌 眯 牛 英 腹 厂 苟 暇 乱 膊 戚 矽 勺 漾 室 泽 肋 【 大 学 课 件 】 工 程 热 力 学 E n g i n e e r i n g T h e r m o d y n a m i c s 绪 论 绪 论