《能源与动力装置基础——基础知识2010.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《能源与动力装置基础——基础知识2010.ppt（70页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、青岛大学 机电工程学院 能源与动力装置基础 郑艺华 探 靖 车 休 甩 藻 伏 谈 匀 惰 亥 据 乃 勇 泊 冕 剩 豹 飘 呀 武 逢 播 悟 凋 利 本 催 帚 哇 剿 峭 能 源 与 动 力 装 置 基 础 基 础 知 识 2 0 1 0 能 源 与 动 力 装 置 基 础 基 础 知 识 2 0 1 0 能源与动力装置基础能源与动力装置基础 授课教师 郑艺华 机电工程学院，热能与动力工程系 办公电话：85953720 电子邮件：yh_ 贫 帛 遮 髓 乞 霸 抑 铺 刷 覆 弦 擅 悦 凋 赖 纸 碘 葛 字 砸 愤 勘 蛔 夏 岛 站 蛊 衰 氢 鹤 马 铰 能 源 与 动 力 装
2、 置 基 础 基 础 知 识 2 0 1 0 能 源 与 动 力 装 置 基 础 基 础 知 识 2 0 1 0 能源与动力装置基础能源与动力装置基础 鱼 腊 惧 漏 翅 赚 邓 部 情 坍 晦 叉 鞍 航 搅 材 激 回 钝 扒 叙 刚 涝 原 渗 走 吵 哺 蛇 荡 掳 顽 能 源 与 动 力 装 置 基 础 基 础 知 识 2 0 1 0 能 源 与 动 力 装 置 基 础 基 础 知 识 2 0 1 0 能源与动力装置基础能源与动力装置基础 熔 歇 锻 耳 尉 绞 列 教 宫 巳 矫 滑 证 招 庙 辙 程 贞 晚 织 膝 贞 役 协 坚 至 每 栏 解 淡 泡 蛮 能 源 与 动 力
3、 装 置 基 础 基 础 知 识 2 0 1 0 能 源 与 动 力 装 置 基 础 基 础 知 识 2 0 1 0 能源与动力装置基础能源与动力装置基础 能源与动力装置基础 厚基础、宽口径、重实践 专业背景：能源、动力 踞 禁 普 褪 兑 山 佬 估 鬼 冯 屹 堕 册 沥 暑 森 啤 啦 火 畦 盅 尔 霜 扬 蚂 凿 锣 抽 淖 贼 瘁 卫 能 源 与 动 力 装 置 基 础 基 础 知 识 2 0 1 0 能 源 与 动 力 装 置 基 础 基 础 知 识 2 0 1 0 能源与动力装置基础能源与动力装置基础 能源与动力装置基础能源与动力装置基础基础知识基础知识 第一节 绪论 能源是近
4、代社会发展三大支柱之一。人类利用能 源的历史，也就是人类认识和征服自然的历史。这个 历史可以分为五个阶段： 火的发现和利用； 畜力、风力、水力等自然动力的利用； 化石燃料的开发和热的利用； 电的发现及开发利用； 原子能的发现和利用。 三次大的转换： 木材等 煤炭 石油 多能源结构 友 腿 肠 材 股 牙 链 锄 亿 求 增 属 暂 殊 锗 晒 物 脖 壳 推 脱 拢 谚 骄 铭 靶 臭 俐 扬 乃 棵 林 能 源 与 动 力 装 置 基 础 基 础 知 识 2 0 1 0 能 源 与 动 力 装 置 基 础 基 础 知 识 2 0 1 0 能源与动力装置基础能源与动力装置基础 能源与动力装置基
5、础能源与动力装置基础基础知识基础知识 能源分类 一次能源。直接从自然界取得的能源，如河流中流 动的水、开采出的原煤、原油、天然气、天然铀矿等 。 二次能源。对一次能源加工、转换得到的能源，如 电力、蒸汽等。 可再生能源。如太阳能、生物质能、水能、风能、 地热能、波浪能、洋流能、潮汐能以及海洋表面与深 层之间的热循环等。 非再生能源。如煤炭、石油、天然气、煤成气等石 化能源。 献 曝 调 撬 页 灯 凛 帛 幻 羹 虱 厄 困 皆 踊 懊 出 构 风 吨 局 甚 廷 撇 下 盯 端 赃 楞 锭 牵 曝 能 源 与 动 力 装 置 基 础 基 础 知 识 2 0 1 0 能 源 与 动 力 装 置
6、 基 础 基 础 知 识 2 0 1 0 能源与动力装置基础能源与动力装置基础 能源与动力装置基础能源与动力装置基础基础知识基础知识 烽 家 离 衷 份 醛 煤 辞 漠 斡 逮 杠 自 椅 仟 卓 哎 厅 摔 淆 扣 蜒 杨 董 氰 剖 海 虏 柒 娘 胀 蜘 能 源 与 动 力 装 置 基 础 基 础 知 识 2 0 1 0 能 源 与 动 力 装 置 基 础 基 础 知 识 2 0 1 0 能源与动力装置基础能源与动力装置基础 能源与动力装置基础能源与动力装置基础基础知识基础知识 本课程的内容： 讨论能源、动力部门（包括工艺过程与 装备）的机械、设备、装置的组成、结构、 工作原理和性能。
7、热能、化学能、机械能、电能等之间转 换原理及其装置（机械、设备）。 驶 彩 飘 掏 娟 敌 躲 斜 厘 灶 庞 楚 且 俐 镍 谗 叔 以 五 巧 暴 惩 狱 梆 恿 链 飘 片 法 遥 弯 稚 能 源 与 动 力 装 置 基 础 基 础 知 识 2 0 1 0 能 源 与 动 力 装 置 基 础 基 础 知 识 2 0 1 0 能源与动力装置基础能源与动力装置基础 能源与动力装置基础能源与动力装置基础基础知识基础知识 动力系统之一：火电厂 痰 咽 腋 肋 低 嗡 沦 蹿 闹 幢 民 窖 锋 距 釉 炭 递 芜 醋 踪 蚤 勃 惊 守 址 暖 汝 镇 铱 韩 早 腺 能 源 与 动 力 装 置
8、 基 础 基 础 知 识 2 0 1 0 能 源 与 动 力 装 置 基 础 基 础 知 识 2 0 1 0 能源与动力装置基础能源与动力装置基础 能源与动力装置基础能源与动力装置基础基础知识基础知识 动力系统之二：水轮机 嗡 柬 咽 明 翘 瑰 戏 掸 宠 誊 罢 搪 挑 想 俭 捅 咨 仅 巷 鸵 钨 前 糯 耻 凡 碑 卑 谴 晰 雏 赦 肉 能 源 与 动 力 装 置 基 础 基 础 知 识 2 0 1 0 能 源 与 动 力 装 置 基 础 基 础 知 识 2 0 1 0 能源与动力装置基础能源与动力装置基础 能源与动力装置基础能源与动力装置基础基础知识基础知识 动力系统之三：核电站
9、 台 瘟 远 悍 氨 尤 籽 蜒 邪 拳 沿 淀 椰 娥 完 应 罪 了 伶 铁 噪 刁 话 沟 醋 段 程 噎 柱 玛 踩 亩 能 源 与 动 力 装 置 基 础 基 础 知 识 2 0 1 0 能 源 与 动 力 装 置 基 础 基 础 知 识 2 0 1 0 能源与动力装置基础能源与动力装置基础 能源与动力装置基础能源与动力装置基础基础知识基础知识 动力系统之四：风力发电 豁 廓 疵 钵 吝 弗 赂 赔 愈 童 绕 仔 苯 男 葫 游 货 翘 铜 寸 末 比 轨 殊 篱 蝇 肆 若 阳 搽 艺 邢 能 源 与 动 力 装 置 基 础 基 础 知 识 2 0 1 0 能 源 与 动 力 装
10、 置 基 础 基 础 知 识 2 0 1 0 能源与动力装置基础能源与动力装置基础 能源与动力装置基础能源与动力装置基础基础知识基础知识 动力系统之五：内燃机 工质在汽缸内 进行压缩、点 火、燃烧、膨 胀做功。 湘 握 师 昼 妖 梢 菊 坏 伸 聪 茬 销 烩 神 簿 欲 挥 尚 鲍 绷 协 汇 台 藕 丘 鼎 戮 粒 枕 狐 俩 艘 能 源 与 动 力 装 置 基 础 基 础 知 识 2 0 1 0 能 源 与 动 力 装 置 基 础 基 础 知 识 2 0 1 0 能源与动力装置基础能源与动力装置基础 能源与动力装置基础能源与动力装置基础基础知识基础知识 动力系统之六：燃气轮机 燃气轮机
11、是内燃机的 一种形式，它又与蒸 汽轮机同属于热力涡 轮机，燃气轮机的工 质是燃气而不是水蒸 汽，因而与蒸汽轮机 装置相比，燃气轮机 装置省去了锅炉、凝 汽器、给水处理等大 型设备。 脆 诡 贞 酚 舞 束 篓 勾 堵 旱 额 柠 促 品 薛 藻 凌 趣 砚 筋 售 烩 裳 岂 僻 楔 淹 净 痘 炭 根 蹄 能 源 与 动 力 装 置 基 础 基 础 知 识 2 0 1 0 能 源 与 动 力 装 置 基 础 基 础 知 识 2 0 1 0 能源与动力装置基础能源与动力装置基础 能源与动力装置基础能源与动力装置基础基础知识基础知识 动力系统之七：空调系统 低温低 压湿蒸 气 低压干蒸气 高温高
12、压蒸 气 饱和液 体 热力循环是通过 工质膨胀将热能 转变成机械功输 出的循环，常称 之为正循环。 逆循环是输入机 械功（或热）， 对工质进行压缩 而获得热量(热泵 )或冷量(制冷)。 漾 娩 鲁 就 笆 乓 彭 钾 便 疏 猴 狱 靠 釉 注 儒 兆 意 别 磕 死 才 震 土 汁 恍 基 隆 惭 疆 碱 摸 能 源 与 动 力 装 置 基 础 基 础 知 识 2 0 1 0 能 源 与 动 力 装 置 基 础 基 础 知 识 2 0 1 0 能源与动力装置基础能源与动力装置基础 能源与动力装置基础能源与动力装置基础基础知识基础知识 动力系统之八：泵站 秧 塞 舟 瞥 技 缠 蜗 庇 怯 丘
13、 酮 慢 叼 尚 姆 豺 学 片 闺 坷 譬 俘 乙 拐 秒 脐 馆 哄 聚 熏 抓 栓 能 源 与 动 力 装 置 基 础 基 础 知 识 2 0 1 0 能 源 与 动 力 装 置 基 础 基 础 知 识 2 0 1 0 能源与动力装置基础能源与动力装置基础 能源与动力装置基础能源与动力装置基础基础知识基础知识 液压传动系统 液力传动系统 压缩空气系统 供水系统 供暖系统 控制系统 其他动力系统 钩 斥 征 茧 陡 狠 酝 促 权 变 屎 沙 酗 污 止 窖 开 歪 劣 日 瞄 升 扣 畜 亩 啮 秉 傈 启 垣 掂 氧 能 源 与 动 力 装 置 基 础 基 础 知 识 2 0 1 0
14、能 源 与 动 力 装 置 基 础 基 础 知 识 2 0 1 0 能源与动力装置基础能源与动力装置基础 能源与动力装置基础能源与动力装置基础基础知识基础知识 动力系统小结之一 工质内能 动能势能 燃烧室 反应堆 化学能 核能 热能 机械功 热 交换器 流体 机械 电能 发 电机 早 鬼 躺 锭 绿 辊 奢 斜 棒 翠 褪 蒙 岁 丛 尚 理 斟 驰 傀 定 菜 琳 脱 仅 冲 彻 偏 锻 喉 爹 稼 龙 能 源 与 动 力 装 置 基 础 基 础 知 识 2 0 1 0 能 源 与 动 力 装 置 基 础 基 础 知 识 2 0 1 0 能源与动力装置基础能源与动力装置基础 能源与动力装置基
15、础能源与动力装置基础基础知识基础知识 动力系统小结之二 机械功 流体 机械 工质内能 动能势能 流体 机械 机械功 踩 主 撇 希 亭 驶 左 吮 链 脉 蜡 诡 期 咀 掖 嗡 拔 目 徘 紧 乍 叛 卖 每 代 锚 笛 捧 懂 菌 写 兑 能 源 与 动 力 装 置 基 础 基 础 知 识 2 0 1 0 能 源 与 动 力 装 置 基 础 基 础 知 识 2 0 1 0 能源与动力装置基础能源与动力装置基础 能源与动力装置基础能源与动力装置基础基础知识基础知识 热 量 压缩机 机械功 换热器换热器 膨胀机 or 节流阀 热 量 机械功 动力系统小结之三 怀 盒 烂 嗓 邑 致 慑 距 丹
16、 瞒 踢 夹 众 肚 财 插 浴 构 赛 澡 继 拐 挪 菏 厢 嘘 味 汹 隅 祈 傅 资 能 源 与 动 力 装 置 基 础 基 础 知 识 2 0 1 0 能 源 与 动 力 装 置 基 础 基 础 知 识 2 0 1 0 能源与动力装置基础能源与动力装置基础 能源与动力装置基础能源与动力装置基础基础知识基础知识 动力系统的三大部件（按功能） 燃烧室（炉膛） 换热器 流体机械 母 淋 茅 舶 碘 雀 羚 骤 戒 让 羌 粥 奋 框 扩 农 瞄 苯 蛙 肘 赊 搔 芍 翻 想 挛 融 佣 昏 琉 滩 亭 能 源 与 动 力 装 置 基 础 基 础 知 识 2 0 1 0 能 源 与 动 力
17、 装 置 基 础 基 础 知 识 2 0 1 0 能源与动力装置基础能源与动力装置基础 能源与动力装置基础能源与动力装置基础基础知识基础知识 第二节 能源与动力装置的分类 一、流体机械 分类 v 根据流体是液体还是气体:水力机械、气体机械； v 根据能量是输出还是输入机械功：动力机械(或原动机)、工 作机械； v 按工作原理：速度式(叶片式)、容积式(往复、回转)、其它 形式的流体机械(如射流泵等)。 流体（液体和气体）为工质，与外界进行能量和 质量传递的机械被称为流体机械。 缎 无 剔 般 西 枉 肾 臂 赂 曹 骚 抿 禹 褒 帆 咨 在 袁 涎 喇 午 提 狱 敲 添 刻 传 括 蚌 霄
18、 嗓 倪 能 源 与 动 力 装 置 基 础 基 础 知 识 2 0 1 0 能 源 与 动 力 装 置 基 础 基 础 知 识 2 0 1 0 能源与动力装置基础能源与动力装置基础 能源与动力装置基础能源与动力装置基础基础知识基础知识 流体机械分类表 原动机 工作机 可压缩 不可压缩 可压缩 不可压缩 汽轮机 水轮机 透平压缩机 叶片泵 燃气轮机 风机 叶片 式 蒸汽机 液压马达 容积式压缩机 容积泵 气压传动 内燃机 容积 式 栈 挨 傍 样 养 音 卷 遵 皋 耗 萄 届 割 呆 托 逆 攻 唾 衷 娟 兹 杀 貉 痛 镇 她 苇 杖 沾 巡 样 房 能 源 与 动 力 装 置 基 础
19、基 础 知 识 2 0 1 0 能 源 与 动 力 装 置 基 础 基 础 知 识 2 0 1 0 能源与动力装置基础能源与动力装置基础 能源与动力装置基础能源与动力装置基础基础知识基础知识 容积式流体机械 活塞式压缩机、活塞泵、柱塞泵、内燃机、膨 胀机 齿轮式：泵、压缩机、液压马达 螺杆式：单螺杆、双螺杆、三螺杆、五螺杆泵 ，压缩机，液压马达、膨胀机 罗茨式：泵、风机 滑片式：泵、压缩机和液压马达 涡旋式：压缩机、泵、膨胀机 滚动活塞式：压缩机、泵 回转 式 往复式 连 式 材 锗 幌 亢 影 裴 臭 烛 岩 知 纯 疏 瘫 证 壕 铜 疑 翟 闸 撕 瓦 砰 石 躇 拙 闽 翟 风 瘫 脂
20、 能 源 与 动 力 装 置 基 础 基 础 知 识 2 0 1 0 能 源 与 动 力 装 置 基 础 基 础 知 识 2 0 1 0 能源与动力装置基础能源与动力装置基础 (2) 螺杆式 式 积 容 (1) 活塞式 怕 罢 狼 修 吻 枕 砚 臼 萧 持 尝 缠 酗 捉 古 宴 仓 湍 数 靖 缴 纷 苦 菜 风 诛 撑 币 缉 妥 料 缆 能 源 与 动 力 装 置 基 础 基 础 知 识 2 0 1 0 能 源 与 动 力 装 置 基 础 基 础 知 识 2 0 1 0 能源与动力装置基础能源与动力装置基础 3 喷射式 遣 魏 筑 想 硼 罐 淹 女 斡 迪 俐 枢 诺 舱 归 叙 邦
21、 壮 针 贸 直 环 赌 孙 曝 絮 诀 肇 抹 顽 斩 盆 能 源 与 动 力 装 置 基 础 基 础 知 识 2 0 1 0 能 源 与 动 力 装 置 基 础 基 础 知 识 2 0 1 0 能源与动力装置基础能源与动力装置基础 能源与动力装置基础能源与动力装置基础基础知识基础知识 容积式机器的特点： v 工作时形成一个封闭的工作腔 v 工作腔的容积不断变化 v 工作机构作用于流体的力是静压力 v 流体的压力与速度没有直接的关系 芭 伞 美 更 兵 欧 松 寞 亩 稗 著 锚 悠 损 叉 轰 捎 搁 歪 径 撅 疑 俱 莹 曝 光 辊 溪 杂 川 擅 越 能 源 与 动 力 装 置 基
22、础 基 础 知 识 2 0 1 0 能 源 与 动 力 装 置 基 础 基 础 知 识 2 0 1 0 能源与动力装置基础能源与动力装置基础 能源与动力装置基础能源与动力装置基础基础知识基础知识 叶片式流体机械： 转动的叶片; 连续绕流; 流体与外界的能量传递是通过旋转的叶片 与流体的相互作用达到的，叶轮是叶片式流体 机械中唯一与外界传递能量的部件。 暑 券 哥 里 雨 画 偿 捅 馁 惶 闹 面 同 掖 乒 恰 栽 卧 虫 翼 放 兴 冗 榜 轩 扦 程 溪 津 廓 映 悔 能 源 与 动 力 装 置 基 础 基 础 知 识 2 0 1 0 能 源 与 动 力 装 置 基 础 基 础 知 识
23、 2 0 1 0 能源与动力装置基础能源与动力装置基础 能源与动力装置基础能源与动力装置基础基础知识基础知识 叶片式流体机械分类 型式分类 流体 动力机械 工作机械 速度 式 反动 式 冲动 式 径流 式 轴流 式 斜流 式 气体 液体 气体 液体 气体 液体 气体 液体 汽轮机 膨胀机 水轮机 汽轮机 膨胀机 水轮机 汽轮机 膨胀机 水轮机 汽轮机 水轮机 压缩机 鼓风机、风机 泵 压缩机 鼓风机、风机 泵 压缩机 鼓风机、风机 泵 横流风机 泛 赣 槐 宠 屯 含 亭 川 场 磊 嗽 帐 瓦 付 借 政 创 毫 廖 栖 翼 毁 粪 郊 涂 膀 线 辙 疥 羡 逐 咙 能 源 与 动 力 装
24、 置 基 础 基 础 知 识 2 0 1 0 能 源 与 动 力 装 置 基 础 基 础 知 识 2 0 1 0 能源与动力装置基础能源与动力装置基础 旋转轴 (1)轴流、 (2)径流(离心)压缩机 轴流 离心 速 度 式 藕 坝 详 哨 灵 万 箍 恭 槛 谩 围 甘 毁 总 塌 盛 靠 谗 熟 柠 伺 立 驭 溃 配 讥 救 竿 仓 罕 宵 韵 能 源 与 动 力 装 置 基 础 基 础 知 识 2 0 1 0 能 源 与 动 力 装 置 基 础 基 础 知 识 2 0 1 0 能源与动力装置基础能源与动力装置基础 (3)混流(斜流)式 照 片 子午面(轴面 ) 村 明 豪 姥 恳 济 刹
25、 诺 符 谍 邵 墅 簇 血 帕 躲 鸣 圆 窍 纬 茧 娠 筹 洋 堡 钻 养 严 逞 朽 镁 枝 能 源 与 动 力 装 置 基 础 基 础 知 识 2 0 1 0 能 源 与 动 力 装 置 基 础 基 础 知 识 2 0 1 0 能源与动力装置基础能源与动力装置基础 能源与动力装置基础能源与动力装置基础基础知识基础知识 v 换热设备是动力工程中常见的能量(热能)交换装备。 二、 换热设备（热量交换） v 换热设备包括各种的热交换器和锅炉、燃烧器等， 例如制冷装置中的蒸发器、冷凝器；火力发电装置中 的省煤器、预热器、过热器、再热器、凝汽器、加热 器等；燃气轮机装置内的中冷器、回热器等。
26、v 热交换器一般是固体两边壁面的流体通过对流进 行热交换，也有通过辐射、两流体直接接触等方式 进行热交换的。 沮 俞 焕 摄 根 笋 猪 液 望 残 韭 以 城 揣 拴 烃 胸 梦 寨 氢 阑 弱 湖 墓 捎 昭 禾 烃 土 求 棺 矮 能 源 与 动 力 装 置 基 础 基 础 知 识 2 0 1 0 能 源 与 动 力 装 置 基 础 基 础 知 识 2 0 1 0 能源与动力装置基础能源与动力装置基础 能源与动力装置基础能源与动力装置基础基础知识基础知识 换热器的分类 按流动方向分：顺流式、逆流式、错流式、混流式 按传热方式分：间壁式、混合式、蓄热式 沉浸式、喷淋式、套管式、 管壳式、翅
27、片管式、热管式 波纹平板式、板壳式、 螺旋板式、板翅式 管 式 板 式 间壁 式 混合 式 蓄热 式 直接接触式 如冷却塔 回热式或 再生式 如热风炉 贯 迸 脚 截 韭 川 忘 华 玉 喇 恫 吐 游 唾 其 骂 盒 手 汁 展 噶 吊 聚 宏 毕 茁 扼 证 者 酿 叔 鞭 能 源 与 动 力 装 置 基 础 基 础 知 识 2 0 1 0 能 源 与 动 力 装 置 基 础 基 础 知 识 2 0 1 0 能源与动力装置基础能源与动力装置基础 间壁式：(1) 管式 踊 卸 诲 甸 寨 枕 别 赘 跟 痞 桐 逝 栖 冉 扫 韧 枷 癌 悉 镁 敬 隆 窄 砖 朔 肉 伏 噪 仁 蔬 达
28、叼 能 源 与 动 力 装 置 基 础 基 础 知 识 2 0 1 0 能 源 与 动 力 装 置 基 础 基 础 知 识 2 0 1 0 能源与动力装置基础能源与动力装置基础 板式 (热)管式 铺 恼 仰 虏 路 擞 蛇 氯 梢 绕 脉 焕 谴 侣 卷 赣 操 绿 壬 洪 紊 根 荒 耳 追 白 告 枯 侗 踪 联 艳 能 源 与 动 力 装 置 基 础 基 础 知 识 2 0 1 0 能 源 与 动 力 装 置 基 础 基 础 知 识 2 0 1 0 能源与动力装置基础能源与动力装置基础 混合式 蓄热式 悲 陇 羹 洗 厚 桑 肆 渤 惭 揩 羡 娇 胳 凰 论 竭 戎 袁 垣 威 马 悸
29、 疵 诸 搓 趋 弯 仪 循 衅 塘 屋 能 源 与 动 力 装 置 基 础 基 础 知 识 2 0 1 0 能 源 与 动 力 装 置 基 础 基 础 知 识 2 0 1 0 能源与动力装置基础能源与动力装置基础 能源与动力装置基础能源与动力装置基础基础知识基础知识 三、应用 2010年有生产1000万辆汽车的能力，舰船、飞机、 巡航导弹 96年统计，人均发电900Kw.h，仅世界平均值的 1/3，装机容量2.5亿KW， 2010年到5亿Kw。 风机、泵、压缩机的用电量占全国发电量1/3左右。 制冷、空调12000万台/年、低温、冷藏链 能源动力、电力、冶金、航空航天、石油、化工 、药业、农
30、业、矿业、天然气、激光、卫星、芯 片。 柠 垃 柳 葫 闻 庶 键 格 彝 竭 鼻 蒸 诵 魂 焕 华 策 询 诊 坎 妮 读 蝉 绸 拯 贫 皑 乾 庇 厉 上 缮 能 源 与 动 力 装 置 基 础 基 础 知 识 2 0 1 0 能 源 与 动 力 装 置 基 础 基 础 知 识 2 0 1 0 能源与动力装置基础能源与动力装置基础 能源与动力装置基础能源与动力装置基础基础知识基础知识 我国能源与动力领域和国际先进水平的差距 v火力发电的热效率很低，每度电消耗煤高达366 克，比发达国家多45克。 v一次能源转化成电力的比例只有22%，而发达国 家平均为36%。 v 工业炉的热效率一般为
31、60%左右，而日本达到 80%以上。 v内燃机的油耗率也要比国际先进水平高8-15%。 v我国人平均能耗仅为世界平均水平的1/3，而单 位产值能耗则是世界上最高的国家之一。 痴 暂 郸 寓 钞 肚 贺 徐 朗 揖 夕 除 层 雌 捞 牛 奏 剐 咨 舔 灿 凋 粘 宜 疼 牟 煽 嗓 瞒 粕 招 熔 能 源 与 动 力 装 置 基 础 基 础 知 识 2 0 1 0 能 源 与 动 力 装 置 基 础 基 础 知 识 2 0 1 0 能源与动力装置基础能源与动力装置基础 能源与动力装置基础能源与动力装置基础基础知识基础知识 第三节 工程热力学和流体力学基础 热力学是一门研究能量的储存、转化和转
32、移以 及物质性质的科学。 能量的储存形式有：内能（与温度相关联）、动能 （由于运动引起）、势能（由于位置升高引起）和化 学能（由化学组成引起）。 能量会从一种形式转化到其它的形式。 能量以热或功的方式穿越边界进行转移 。 流体力学是研究流体在外力作用下平衡和运 动规律的学科。 黔 烙 骄 宣 妄 焊 缘 搀 堰 穗 致 窟 驳 报 雍 照 找 弘 峡 雌 性 罗 财 倒 裔 呛 许 史 玩 卢 诲 蔡 能 源 与 动 力 装 置 基 础 基 础 知 识 2 0 1 0 能 源 与 动 力 装 置 基 础 基 础 知 识 2 0 1 0 能源与动力装置基础能源与动力装置基础 能源与动力装置基础能
33、源与动力装置基础基础知识基础知识 一、物质的三态（p-v-T表面） 物质的三态：固体、液体和气体。 固体、液体和气体三个状态之间的改变称为相变。 v 固体变为液体称为熔解(或融化) v 液体变为固体叫做凝固 v 固体变为气体的现象称为升华 反映三态关系的： 层 寂 展 骋 萍 啄 藻 青 酬 复 诉 同 遥 堡 引 川 谬 让 虫 钾 千 桃 押 舰 奠 毙 尿 吓 植 碰 甫 首 能 源 与 动 力 装 置 基 础 基 础 知 识 2 0 1 0 能 源 与 动 力 装 置 基 础 基 础 知 识 2 0 1 0 能源与动力装置基础能源与动力装置基础 孵 憎 炊 橇 论 熔 值 蛔 耍 应
34、遮 期 傅 栗 钙 疽 凯 靳 饺 遇 羔 滨 喊 羚 御 赋 囤 芍 骄 迢 厌 掸 能 源 与 动 力 装 置 基 础 基 础 知 识 2 0 1 0 能 源 与 动 力 装 置 基 础 基 础 知 识 2 0 1 0 能源与动力装置基础能源与动力装置基础 能源与动力装置基础能源与动力装置基础基础知识基础知识 二、流体的性质 v 基本状态参数 是可测量的状态参数，被称为基 本状态参数。通过基本状态参数可以导出其它参数 。 临界参数 当气体速度c与当地音速a相等时(即马赫数 M=c/a=1)，气体达到临界状态，相应的气体参数也 被称为临界参数 。 供 疙 勇 够 谍 压 七 茎 限 昂 繁
35、娟 蔫 趣 听 秤 泣 砂 折 矣 贴 膊 厦 斑 诌 当 蓑 缨 褪 极 纬 飘 能 源 与 动 力 装 置 基 础 基 础 知 识 2 0 1 0 能 源 与 动 力 装 置 基 础 基 础 知 识 2 0 1 0 能源与动力装置基础能源与动力装置基础 能源与动力装置基础能源与动力装置基础基础知识基础知识 v 粘性 流体抵抗变形的能力，是由流体的分子 内聚力和流体层之间的动量交换引起的。 粘性切应力： 适用牛顿流体 u y 流向 理想流体：du/dy1 粘性力0 咏 藤 俺 疮 咸 聘 幢 碍 硒 长 姻 裔 持 料 艰 涎 绝 煌 是 设 泣 康 架 终 帘 筋 从 积 垄 乃 乌 癣
36、能 源 与 动 力 装 置 基 础 基 础 知 识 2 0 1 0 能 源 与 动 力 装 置 基 础 基 础 知 识 2 0 1 0 能源与动力装置基础能源与动力装置基础 能源与动力装置基础能源与动力装置基础基础知识基础知识 v 可压缩性 体积压缩率： 流体的体积V随压力p变化的属性称为流体的压缩性 弹性系数： 流体的体积随温度T变化的属性称为流体的膨胀性 体膨胀系数 马赫数大 弹性力小 压缩性大 M0.2常常看成不可压 马赫数2惯性力/弹性力 圣 颖 佑 侣 豢 麦 能 克 润 伯 利 李 删 稗 映 柞 的 殴 坞 琐 烃 抨 睬 骂 搔 阳 沏 茹 搔 耪 捻 漏 能 源 与 动 力
37、装 置 基 础 基 础 知 识 2 0 1 0 能 源 与 动 力 装 置 基 础 基 础 知 识 2 0 1 0 能源与动力装置基础能源与动力装置基础 能源与动力装置基础能源与动力装置基础基础知识基础知识 三、状态方程式 表述了压力、温度和密度三个基本状态参数的关系 状态方程式： z为压缩因子，z1时为理想气体，z可以大于1或小 于1。 有许多状态方程被推荐用于计算非理想气体的状态。 如van der Waals(范德华)状态方程： 窖 萎 超 添 矾 寥 鳞 畏 页 别 将 廊 勿 赦 含 矿 潘 掠 示 脱 兢 唐 翰 虎 患 炭 羡 偷 纯 痉 谩 痞 能 源 与 动 力 装 置 基
38、础 基 础 知 识 2 0 1 0 能 源 与 动 力 装 置 基 础 基 础 知 识 2 0 1 0 能源与动力装置基础能源与动力装置基础 能源与动力装置基础能源与动力装置基础基础知识基础知识 四、几个重要的热力学概念 v 比热（容） 质量比热：是单位质量气体的温度变化一度时传递的热量 v 比内能 v 比（热）焓 v 比熵 定压比热、定容比热 握 育 抖 怯 卵 镁 俐 蹲 期 利 困 橱 潭 揽 障 傲 幂 射 技 薛 贪 一 等 鞋 峨 鼠 琴 赦 蔓 葫 泄 塞 能 源 与 动 力 装 置 基 础 基 础 知 识 2 0 1 0 能 源 与 动 力 装 置 基 础 基 础 知 识 2
39、0 1 0 能源与动力装置基础能源与动力装置基础 能源与动力装置基础能源与动力装置基础基础知识基础知识 五、典型的热力过程 对于简单可压缩系统，有两个独立的状态参数。 保持其中一个状态参数不变的过程被称为基本热力过 程，如等温过程、等压过程、等容过程、等熵过程。 流体各状态参数都同时发生变化的过程被称为 多变过程，其过程方程式为 动力装置中，热能与机械能之间的转换都是由热 力过程或热力过程组成的循环来完成。 铆 验 臼 缓 瘟 构 疙 霞 澜 懂 挟 误 佐 沽 滨 核 契 晓 钎 捂 钠 锤 灸 棉 饵 判 此 盗 葵 稳 辐 跪 能 源 与 动 力 装 置 基 础 基 础 知 识 2 0
40、1 0 能 源 与 动 力 装 置 基 础 基 础 知 识 2 0 1 0 能源与动力装置基础能源与动力装置基础 能源与动力装置基础能源与动力装置基础基础知识基础知识 六、热力循环及其评价 特征:状态参数变化为零; 功、能量发生转换; 由不同过程组成 正热力循环：是通过工质膨胀将热能转变成机械 功输出的循环 。 逆热力循环：输入机械功（或热能），对工质 进行压缩而获得热量(热泵)或冷量(制冷)。 实现功与热能转换的循环是热力循环。 畴 探 半 搪 湃 扇 毙 袍 霖 鼎 炬 将 问 熔 焕 抛 斗 墩 顺 赡 喊 轴 袖 俭 廉 字 尾 寐 霖 抛 珐 炒 能 源 与 动 力 装 置 基 础
41、基 础 知 识 2 0 1 0 能 源 与 动 力 装 置 基 础 基 础 知 识 2 0 1 0 能源与动力装置基础能源与动力装置基础 能源与动力装置基础能源与动力装置基础基础知识基础知识 热力循环的完善程度评价 动力循环：用热效率评价 制冷系数评价（制冷） 供热系数评价（热泵） 热力系统还会引入其它的评价方法，如熵方法 、佣方法等。 逆循环： 能量利用系数： 总称。 鹰 弘 禁 辗 蛛 铣 无 护 靛 樊 均 悬 挽 穿 圣 钒 抽 虚 卵 磐 告 牲 考 顷 枷 了 赠 养 富 痹 荫 泅 能 源 与 动 力 装 置 基 础 基 础 知 识 2 0 1 0 能 源 与 动 力 装 置 基
42、 础 基 础 知 识 2 0 1 0 能源与动力装置基础能源与动力装置基础 能源与动力装置基础能源与动力装置基础基础知识基础知识 七、连续性方程（质量守恒） 在一维定常流动中： 对不可压缩流体： 擒 础 蜒 芹 枫 遮 获 撬 缚 习 如 函 泽 票 慢 攘 跺 胯 纷 针 灶 捍 锥 擅 素 揭 睬 拣 菌 雏 制 档 能 源 与 动 力 装 置 基 础 基 础 知 识 2 0 1 0 能 源 与 动 力 装 置 基 础 基 础 知 识 2 0 1 0 能源与动力装置基础能源与动力装置基础 能源与动力装置基础能源与动力装置基础基础知识基础知识 八、能量方程 能量守恒：系统内能量变化=输入系统
43、的能量-系 统输出的能量 闭口系统 对于理想气体 开口系统 对于稳定流动，输入系统的能量系统输出的能量 用热焓表示的方程： 池 林 妙 狠 傀 龟 氓 多 共 敏 施 鸿 烈 慷 命 蜒 摔 雌 惜 域 坚 胆 兑 究 锨 完 怨 掐 坚 碟 沥 肚 能 源 与 动 力 装 置 基 础 基 础 知 识 2 0 1 0 能 源 与 动 力 装 置 基 础 基 础 知 识 2 0 1 0 能源与动力装置基础能源与动力装置基础 能源与动力装置基础能源与动力装置基础基础知识基础知识 对于开口系统，理想气体，并忽略位能的变化，则 有： 讨论： v 上述能量方程是包含热能和机械能的能量守恒和转换方 程，既
44、适用于可逆过程也适用于不可逆过程。可逆时W 不包括损失；不可逆时W中有损失；粘性引起的能量损 失隐含在焓差或温差项中。 v 运动部件，如叶轮、活塞连杆等，与外界交换机械能， W不等于0。 v 静止部件，如喷嘴、扩压器等，与外界没有能量交换 ， h*=const 或 h1* =h2* T*=const 或 T1* =T2* 跺 乘 甄 影 慧 泣 殖 泅 鼎 哩 攻 热 卢 超 争 篮 腻 陨 栗 郡 耪 眉 素 杯 扯 吓 颧 冬 滇 阻 疏 孤 能 源 与 动 力 装 置 基 础 基 础 知 识 2 0 1 0 能 源 与 动 力 装 置 基 础 基 础 知 识 2 0 1 0 能源与动力装
45、置基础能源与动力装置基础 能源与动力装置基础能源与动力装置基础基础知识基础知识 九、伯努利方程 伯努利方程是能量方程的另一种表达式，主要 反映机械能守恒。 v 使用条件是计算截面上符合稳定流动、缓变流； v 对于与外界有热传递的可压缩流体，机械能守恒的 原则受到破坏，此时伯努利方程便没有意义； v 计算截面之间与外界没有机械能交换时，W=0。 v 对于不可压液体，引入水头（水轮机）或扬程（泵 装置）H=W/g，此时该式表示为： 附 碌 话 煤 势 漆 平 挑 锄 便 钉 仕 齐 兼 载 捐 江 撑 殿 痒 托 檀 耐 祁 知 体 脱 钒 伞 上 溢 晶 能 源 与 动 力 装 置 基 础 基
46、础 知 识 2 0 1 0 能 源 与 动 力 装 置 基 础 基 础 知 识 2 0 1 0 能源与动力装置基础能源与动力装置基础 能源与动力装置基础能源与动力装置基础基础知识基础知识 第四节 实际过程中常见的能量转换 流体能量与外界机械功的转换； 热量交换； 化学能与热能的转换。 彪 臼 缚 凸 传 洲 妓 摘 刮 享 逸 表 狰 苇 妨 猖 缔 蜂 传 溶 咎 熔 庞 冶 苍 耗 钟 放 斡 没 期 崇 能 源 与 动 力 装 置 基 础 基 础 知 识 2 0 1 0 能 源 与 动 力 装 置 基 础 基 础 知 识 2 0 1 0 能源与动力装置基础能源与动力装置基础 能源与动力装
47、置基础能源与动力装置基础基础知识基础知识 一、流体机械内的能量转换 1、闭口系 (1)dv0 (2)不可压工质不作功 (3)与过程有关 (4)功与内能、热量相互 转换 (5)膨胀功或压缩功 (6)宏观动能势能的变化 可忽略 (7)不是实用的流体机械 秉 霓 旱 撰 赢 虑 扒 呵 匙 曹 斥 壁 码 肿 瓤 叉 框 侵 俺 择 飘 妙 碴 韭 憨 羹 潘 柿 挣 肺 浩 迷 能 源 与 动 力 装 置 基 础 基 础 知 识 2 0 1 0 能 源 与 动 力 装 置 基 础 基 础 知 识 2 0 1 0 能源与动力装置基础能源与动力装置基础 能源与动力装置基础能源与动力装置基础基础知识基础知识 2、开口系 稳定过程 能量平衡： 输入E1：推动功， 壳体传热, 输出E2：推动功, 输出轴功 冲 碑 锈 矿 实 铲 反 裴 镭 家 揣 给 阜 涩 吧 前 声 土 投 胖 汤 伎 垮 垫 拘 策 滁 痢 莫 兆 补 曳 能 源 与 动 力 装 置 基 础 基 础 知 识 2 0 1 0 能 源 与 动 力 装 置 基 础 基 础 知 识 2 0 1 0 能源与动力装置基础能源与动力装置基础 能源与动力装置基础能源与动力装置基础基础知识基础知识 开口