01 工程热力学绪论.ppt

第1页：工程热力学课程封面

课程名称

工程热力学 Engineering Thermodynamics

课程定位

研究热能有效利用及热能与其它形式能量转换规律的技术基础课

第2页：绪论工程热力学

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

第3页：Preface 热力学英文定义

Preface Thermodynamics can be definedas thescience ofenergyheat Thermedynamispower(Greek words)热能 Thermal Energy

第4页：能源转换利用的关系

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%转换直接利用利用生物质

第5页：工程热力学与节能

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

第6页：能源资源现状与环境问题

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 15~20 年•石油 Petroleum 世界 40-50 年

第7页：能源的资源 2000.12.30《世界能

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 m 3 可开采 28~58 年•天然气 Natural Gas 世界 60 年

第8页：能源的资源 2000.12.30《世界能

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 54~81 年•煤炭 Coal 世界 220 年能源短缺

第9页：Energy and Environme

Energy and Environment SO 2、粉尘、CO 2（酸雨）（温室效应）acid rain Greenhouse effect 燃煤：车辆：NOx、HC、COO 3 雾 Smog SUN 缺氧

第10页：能耗比较与节能潜力

中国平均供电耗煤量的变化 g / k W. h

本页以图示为主，源文件提取文字较少，建议对照原课件图片查看。

第11页：中国与日本工业能耗比较

中国与日本工业能耗比较

本页以图示为主，源文件提取文字较少，建议对照原课件图片查看。

第12页：钢铁工业 24%建材工业 13

钢铁工业 24%建材工业 13-22%石化 10-24%合成氨 6-18%有色金属 4-10%交通部门:公路 20-50%铁路 10-30%民航 16-34%政府机构：15-20%我国主要部门节能潜力

第13页：节能 Energy

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可持续发展科学发展观

第14页：热力学分类与热机种类

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

第15页：热机种类

热机种类

• 发电（火力、核能）40%
• 车辆发动机（内燃机）25~35%
• 轮船发动机 25~35%
• 航空发动机 20~30%
• 制冷空调(非热机，同理）>200%能量利用率 heat engine Energy efficiency

第16页：典型热力装置及其共同特点

火力发电装置基本特点锅炉汽轮机发电机给水泵凝汽器过热器

• 热源，冷源
• 工质（水，蒸汽）
• 膨胀做功
• 循环(加压、加热、膨胀做功、放热)

第17页：燃气装置基本特点

燃气装置基本特点

• 热源，冷源
• 工质（燃气）
• 膨胀做功
• 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

第18页：内燃机装置空气

内燃机装置空气、油废气吸气压缩点火膨胀排气 internal combustion engine

第19页：内燃机装置基本特点

内燃机装置基本特点

• 热源，冷源
• 工质（燃气）
• 膨胀做功
• 循环(加压、加热、膨胀做功、放热)

第20页：制冷空调装置基本特点

制冷空调装置基本特点

• 热源，冷源
• 工质（制冷剂）
• 得到容积变化功
• 循环(加压、放热、膨胀、吸热)

第21页：热力装置共同基本特点

热力装置共同基本特点

• 热源，冷源 heat reservoir
• 工质 medium,working substance
• 容积变化功 movingboundarywork
• 循环 cycle

第22页：热机高温热源低温热源

热机高温热源低温热源 Q 1Q 2W 动力循环简图热效率 Thermal efficiency

第23页：思考题与研究内容

思考题？

• 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？
• 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？
• 为什么永动机不能实现？Perpetual–motion machine
• 热能和机械能通过什么介质转换

第24页：工程热力学的研究内容

工程热力学的研究内容

• 能量转换的基本定律
• 工质的基本性质与热力过程
• 热功转换设备、工作原理
• 化学热力学基础

第25页：研究方法与所属学科

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√

第26页：2、微观方法

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

第27页：工程热力学传热学

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

第28页：热力学发展史与诺贝尔奖

• 有几位科学家在热力学作出了贡献，获诺贝尔奖？小知识（
• 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？
• Entropy 和 Enthalpy 是清华哪位教授译为“熵”和“焓”？
• 为什么恩格斯说“卡诺定理”是头重脚轻的定理？

第29页：1、Maxwell 妖是什么

• Maxwell 妖是什么？小知识（
• “吉布斯佯谬”又是什么？
• 哪位清华校友提出的 HFC-125 状态方程被评为国际标准方程？
• 哪位清华博士获国际制冷学会热力学“卡诺”奖？

第30页：热力学方面获诺贝尔奖的科学家

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

第31页：热力学方面获诺贝尔奖的科学家

热力学方面获诺贝尔奖的科学家（2）M.普朗克 Max Planck(1858-1947)德国发现能量子（量子理论）热二律 1918 年诺贝尔物理学奖

第32页：热力学方面获诺贝尔奖的科学家

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

第33页：热力学方面获诺贝尔奖的科学家

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

第34页：热力学方面获诺贝尔奖的科学家

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

第35页：热力学方面获诺贝尔奖的科学家

热力学方面获诺贝尔奖的科学家（6）K.G.威尔逊 Kenneth G. Wilson(1936-)美国临界重整化群理论 1982 年诺贝尔物理奖

第36页：教学资源与课程要求

网络学堂与教学资源教学大纲多媒体课件通知问题讨论和答疑外文原版教材（每班限借 4 本）网络学堂

第37页：参考书

参考书

• 工程热力学沈维道等高教出版社
• 工程热力学曾丹苓等高教出版社
• 工程热力学刘桂玉等高教出版社
• 工程热力学庞麓鸣等高教出版社
• 热力学分析朱明善等高教出版社
• 工程热力学题型分析朱明善等清华出版社
• Fundamentals of Classical Thermodynamics Gordon J. et al. Fifth ed
• Thermodynamics, Yunus A. Gengel et al.Fourth Edition

第38页：教学要求

教学要求

• 弄清基本概念，注意每章后的思考题
• 独立完成作业，每周二按时交
• 发挥主观能动性，积极完成大作业
• 有问题及时解决，不要拖至考试
• 校级一类课(精品课)，积极配合 clear understanding and firm graspof the basic principles

第39页：考试成绩

考试成绩

• 平时作业 15%
• 期中考试 20%
• 大作业 15%
• 期末考试 50%
• 免期末考试

第40页：免期末考试条件

免期末考试条件

• 平时作业全交
• 期中考试成绩>85 分
• 大作业优秀人数控制在 20 人之内免期末考试，进行口试口试成绩不满意，可参加统一笔试，成绩以最后一次为准

第41页：绪论结束页

绪论完 End of Preface

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