工程热力学PPT课件.ppt

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1、工程热力学工程热力学Engineering Thermodynamics广东工业大学能源工程系广东工业大学能源工程系GDUT GDUT Dept.of Energy EngineeringDept.of Energy Engineering1 1自我介绍自我介绍self-introduction罗向龙罗向龙材料与能源学院能源工程系材料与能源学院能源工程系Tel:13544330956 E-mail:2 2 即由热产生动力，反映了热力学起源于对热机即由热产生动力，反映了热力学起源于对热机即由热产生动力，反映了热力学起源于对热机即由热产生动力，反映了热力学起源于对热机的研究。的研究。的研究。的研究

2、thermodynamicsthermothermo热热热热dynamicsdynamics 动力学动力学动力学动力学热力学热力学热力学热力学绪论绪论3 3绪论绪论教教学学目目标标:使使学学生生全全面面了了解解本本课课程程的的基基本本内内容容，学学科科前前沿沿研研究究现现状状，本本课课程程的的学学习习方法。方法。知知识识点点：介介绍绍热热力力学学的的发发展展简简史史、教教学学目目的，基本内容，学习本课程应注意的问题。的，基本内容，学习本课程应注意的问题。难难点点：使使学学生生认认识识到到学学习习本本课课程程的的重重要要性性，激激发发学学生生的的学学习习兴兴趣趣和和学学习习积积极极性性，教会学

3、生掌握专业基础课的学习方法。教会学生掌握专业基础课的学习方法。4 4绪论绪论curriculum introduction0-1 课程性质和意义课程性质和意义0-2 热力学发展简史热力学发展简史0-3 工程热力学的主要内容和研究方法工程热力学的主要内容和研究方法0-4 课程要求课程要求5 50-1 课程性质和意义课程性质和意义课程性质课程性质能源转换关系及中国节能形势能源转换关系及中国节能形势课程的专业基础课的地位课程的专业基础课的地位6 6课程性质课程性质工程热力学是重要的工程热力学是重要的专业基础课。专业基础课。工程工程热力学热力学 是一门研究是一门研究热能热能有效利用及有效利用及热能热能

4、和其它形式和其它形式能量能量转换规转换规律的科学。律的科学。是开展节能工作的是开展节能工作的理论基础理论基础。7 7提供各种有效能量的提供各种有效能量的提供各种有效能量的提供各种有效能量的资源资源资源资源；是人类社会是人类社会是人类社会是人类社会不可缺少不可缺少不可缺少不可缺少的物质之一；的物质之一；的物质之一；的物质之一；人人人人类类类类社社社社会会会会的的的的发发发发展展展展史史史史与与与与人人人人类类类类社社社社会会会会开开开开发发发发和和和和利用能源的利用能源的利用能源的利用能源的广度和深度广度和深度广度和深度广度和深度密切相连。密切相连。密切相连。密切相连。能源及能源转换和利用的关系

5、能源及能源转换和利用的关系风风风风能能能能水水水水能能能能化化化化学学学学能能能能核核核核能能能能地地地地热热热热能能能能太太太太阳阳阳阳能能能能热能热能热能热能 90%90%（85%85%）机械能机械能机械能机械能电能电能电能电能直接利用直接利用直接利用直接利用二二次次能能源源热机热机热机热机风风风风机机机机水水水水轮轮轮轮机机机机燃燃燃燃烧烧烧烧核核核核裂裂裂裂变变变变传传传传热热热热传传传传热热热热光光光光电电电电转转转转换换换换燃燃燃燃料料料料电电电电池池池池一一次次能能源源能能源源发发发发电电电电机机机机电电电电动动动动机机机机冶冶冶冶金金金金、化化化化工工工工、食品食品食品食品生活

6、生活生活生活直直直直接接接接取取取取自自自自自自自自然然然然界界界界没没没没有有有有经经经经过过过过加加加加工工工工转转转转换换换换的的的的各各各各种种种种能量和资源。能量和资源。能量和资源。能量和资源。包包包包括括括括：原原原原煤煤煤煤、原原原原油油油油、天天天天然然然然气气气气、油油油油页页页页岩岩岩岩、核核核核能能能能、太太太太阳阳阳阳能能能能、水水水水力力力力、风风风风力力力力、波波波波浪浪浪浪能能能能、潮潮潮潮汐汐汐汐能、地热、生物质能和海洋温差能等。能、地热、生物质能和海洋温差能等。能、地热、生物质能和海洋温差能等。能、地热、生物质能和海洋温差能等。由由由由一一一一次次次次能能能能

7、源源源源经经经经过过过过加加加加工工工工转转转转换换换换以以以以后后后后得得得得到到到到的的的的能能能能源产品。源产品。源产品。源产品。电电电电力力力力、蒸蒸蒸蒸汽汽汽汽、煤煤煤煤气气气气、汽汽汽汽油油油油、柴柴柴柴油油油油、重重重重油油油油、液液液液化化化化石石石石油油油油气气气气、酒酒酒酒精精精精、沼沼沼沼气气气气、氢氢氢氢气气气气和和和和焦焦焦焦炭炭炭炭 。温温温温差差差差发发发发电电电电磁磁磁磁流流流流体体体体发发发发电电电电核核核核聚聚聚聚变变变变生生生生物物物物质质质质燃燃燃燃烧烧烧烧8 8中国能源形势：能源利用效率低下中国能源形势：能源利用效率低下能能能能源源源源利利利利用用用用

8、效效效效率率率率33.4%33.4%33.4%33.4%（世世世世均均均均43%43%43%43%，发发发发达达达达国国国国52-52-52-52-55%55%55%55%）；）；）；）；占占占占工工工工业业业业能能能能耗耗耗耗73737373的的的的8 8 8 8个个个个行行行行业业业业33333333种种种种产产产产品品品品单单单单位位位位能能能能耗耗耗耗平均比世界先进水平高平均比世界先进水平高平均比世界先进水平高平均比世界先进水平高47474747；建建建建筑筑筑筑物物物物单单单单位位位位面面面面积积积积能能能能耗耗耗耗比比比比发发发发达达达达国国国国家家家家高高高高2-32-32-32

9、3倍倍倍倍，交交交交通能耗比发达国家高通能耗比发达国家高通能耗比发达国家高通能耗比发达国家高20%20%20%20%以上。以上。以上。以上。9 9中国能源形势：能源环境问题突出中国能源形势：能源环境问题突出已严重威胁经济和社会的可持续发展已严重威胁经济和社会的可持续发展 ！以以以以煤煤煤煤为为为为主主主主的的的的一一一一次次次次能能能能源源源源结结结结构构构构造造造造成成成成了了了了严严严严重重重重的的的的环环环环境境境境污污污污染染染染。酸酸酸酸雨雨雨雨率率率率全全全全国国国国40%40%、广广广广东东东东70%70%，343343个个个个城城城城市市市市中中中中仅仅仅仅1/31/3达达达

10、达二二二二级级级级空空空空气气气气质质质质量量量量标标标标准准准准；世世世世界界界界污污污污染染染染严严严严重重重重的的的的2020城市中国占城市中国占城市中国占城市中国占1616个；个；个；个；SOSO2 2排排排排放放放放量量量量的的的的90%90%，NONOx x排排排排放放放放量量量量的的的的60%60%都都都都来来来来自自自自于于于于燃燃燃燃煤煤煤煤,全全全全国国国国SOSO2 2排排排排放放放放总总总总量量量量超超超超过过过过环环环环境境境境承承承承载载载载能能能能力力力力的的的的70%70%左右；左右；左右；左右；生态破坏造成的经济损失已占生态破坏造成的经济损失已占生态破坏造成的

11、经济损失已占生态破坏造成的经济损失已占GDPGDP的的的的8%8%。1010中国能源形势中国能源形势:资源对外依存度增长过快资源对外依存度增长过快1111节能任务和目标节能任务和目标节能任务和目标节能任务和目标离我们很遥远？离我们很遥远？离我们很遥远？离我们很遥远？节能政策和目标节能政策和目标节节节节能能能能是是是是近近近近年年年年来来来来的的的的基基基基本本本本国国国国策策策策，“开开开开发发发发和和和和节节节节约约约约并并并并重重重重”的原则的原则的原则的原则；“十十十十一一一一五五五五”节节节节能能能能目目目目标标标标:以以以以科科科科学学学学发发发发展展展展观观观观为为为为指指指指导导

12、导导，落落落落实实实实节节节节约约约约资资资资源源源源基基基基本本本本国国国国策策策策，围围围围绕绕绕绕实实实实现现现现“十十十十一一一一五五五五规规规规划划划划纲纲纲纲要要要要”中中中中提提提提出出出出的的的的到到到到20102010年年年年单单单单位位位位GDPGDP产产产产值值值值能能能能耗耗耗耗比比比比“十十十十五五五五”末末末末期期期期降降降降低低低低20%20%的的的的目目目目标标标标，以以以以提提提提高高高高资资资资源源源源利利利利用用用用效效效效率率率率为为为为核核核核心心心心，以以以以企企企企业业业业为为为为实实实实施施施施主主主主体体体体，大大大大力力力力调调调调整和优化结

13、构，加快推进节能技术进步。整和优化结构，加快推进节能技术进步。整和优化结构，加快推进节能技术进步。整和优化结构，加快推进节能技术进步。节能节能节能节能任重道远任重道远任重道远任重道远，是我们的责任。是我们的责任。是我们的责任。是我们的责任。1212工程热力学课程的地位工程热力学课程的地位与与传传热热学学、流流体体力力学学并并列列为为能能源源工工程程学学科的三大基础理论课，地位非常重要；科的三大基础理论课，地位非常重要；是是学学好好后后续续专专业业理理论论课课程程的的基基础础，考考研研课程之一；课程之一；工工程程热热力力学学理理论论知知识识的的运运用用贯贯穿穿于于工工程程领域及人们生活实践领域及

14、人们生活实践始终。始终。13130-2 热力学发展简史热力学发展简史实践实践实践实践理论理论理论理论新实践新实践新实践新实践新理论（产生新理论（产生新理论（产生新理论（产生发展）发展）发展）发展）发展总模式：发展总模式：发展总模式：发展总模式：热热热热力力力力学学学学(ThermodynamaicsThermodynamaics)：研研研研究究究究各各各各种种种种形形形形式式式式的的的的能能能能量相互转换量相互转换量相互转换量相互转换及其及其及其及其与物质性质之间关系与物质性质之间关系与物质性质之间关系与物质性质之间关系的科学。的科学。的科学。的科学。热热热热 力力力力 学学学学(thermo

15、dynamics)(thermodynamics)一一一一 词词词词 的的的的 意意意意 思思思思 是是是是 热热热热(thermo)(thermo)和和和和动动动动力力力力(dynamics)(dynamics)，即即即即由由由由热热热热产产产产生生生生动力，反映了热力学起源于对热机的研究。动力，反映了热力学起源于对热机的研究。动力，反映了热力学起源于对热机的研究。动力，反映了热力学起源于对热机的研究。从从从从十十十十八八八八世世世世纪纪纪纪末末末末到到到到十十十十九九九九世世世世纪纪纪纪初初初初开开开开始始始始，随随随随着着着着蒸蒸蒸蒸汽汽汽汽机机机机在在在在生生生生产产产产中中中中的的的

16、的广广广广泛泛泛泛使使使使用用用用，如如如如何何何何充充充充分分分分利利利利用用用用热热热热能能能能来来来来推推推推动动动动机机机机器器器器作作作作工工工工成成成成为重要的研究课题。为重要的研究课题。为重要的研究课题。为重要的研究课题。1414 17981798年年年年，英英英英 国国国国 物物物物 理理理理 学学学学 家家家家 和和和和 政政政政 治治治治 家家家家 Benjamin Benjamin ThompsonThompson (1753-1814)(1753-1814)通通通通过过过过炮炮炮炮膛膛膛膛钻孔实验开始对功转换为热进行定量研究。钻孔实验开始对功转换为热进行定量研究。钻孔实

17、验开始对功转换为热进行定量研究。钻孔实验开始对功转换为热进行定量研究。1515 18241824年年年年，法法法法 国国国国 陆陆陆陆 军军军军 工工工工 程程程程 师师师师Nicholas Nicholas LonardLonard SadiSadi CarnotCarnot发发发发表表表表了了了了 “关关关关于于于于火火火火的的的的动动动动力力力力研研研研究究究究”的的的的论文。论文。论文。论文。他他他他通通通通过过过过对对对对自自自自己己己己构构构构想想想想的的的的理理理理想想想想热热热热机机机机的的的的分分分分析析析析得得得得出出出出结结结结论论论论：热热热热机机机机必必必必须须须须在

18、在在在两两两两个个个个热热热热源源源源之之之之间间间间工工工工作作作作，理理理理想想想想热热热热机机机机的的的的效效效效率率率率只只只只取取取取决决决决与与与与两两两两个个个个热热热热源源源源的的的的温温温温度度度度，工工工工作作作作在在在在两两两两个个个个一一一一定定定定热热热热源源源源之之之之间间间间的的的的所所所所有有有有热热热热机机机机，其其其其效效效效率率率率都都都都超超超超不不不不过过过过可可可可逆逆逆逆热热热热机机机机，热热热热机机机机在在在在理理理理想想想想状状状状态态态态下下下下也也也也不不不不可可可可能能能能达达达达到到到到百百百百分分分分之之之之百百百百。这这这这就是卡诺

19、定理。就是卡诺定理。就是卡诺定理。就是卡诺定理。Carnot(1796-1832)1616 卡卡卡卡诺诺诺诺的的的的论论论论文文文文发发发发表表表表后后后后，没没没没有有有有马马马马上上上上引引引引起起起起人人人人们们们们的的的的注注注注意意意意。过过过过了了了了十十十十年年年年，法法法法国国国国工工工工程程程程师师师师BenltBenlt Paul Paul Emile Emile ClapeyronClapeyron (1799(1799-1864)1864)把把把把卡卡卡卡诺诺诺诺循循循循环环环环以以以以解解解解析析析析图图图图的的的的形形形形式式式式表表表表示示示示出出出出来来来来，并

20、并并并用用用用卡卡卡卡诺诺诺诺原原原原理理理理研研研研究究究究了了了了汽汽汽汽液液液液平平平平衡衡衡衡，导导导导出出出出了了了了克克克克拉拉拉拉佩佩佩佩隆隆隆隆方程。方程。方程。方程。1717 1842 1842 年年年年，德德德德国国国国医医医医生生生生Julius Julius Robert Robert Mayer Mayer(1814(1814-1878)1878)主主主主要要要要受受受受病病病病人人人人血血血血液液液液颜颜颜颜色色色色在在在在热热热热带带带带和和和和欧欧欧欧洲洲洲洲的的的的差差差差异异异异及及及及海海海海水水水水温温温温度度度度与与与与暴暴暴暴风风风风雨雨雨雨的的的的

21、启启启启发发发发，提提提提出出出出了了了了热热热热与与与与机机机机械械械械运运运运动动动动之之之之间间间间相相相相互互互互转转转转化化化化的的的的思思思思想。想。想。想。Mayer(1814-1878)1818 18471847年年年年，德德德德国国国国物物物物理理理理学学学学家家家家和和和和生生生生 物物物物 学学学学 家家家家 Hermann Hermann Ludwig Ludwig von von Helmholtz Helmholtz(亥亥亥亥姆姆姆姆霍霍霍霍兹兹兹兹1821 1821-1894)1894)发发发发表表表表了了了了 “论论论论力力力力的的的的守守守守衡衡衡衡”一一一一

22、文文文文，全全全全面面面面论论论论证证证证了了了了能量守衡和转化定律能量守衡和转化定律能量守衡和转化定律能量守衡和转化定律。Helmholtz(1821-1894)1919 1843-18481843-1848年年年年，英英英英国国国国酿酿酿酿酒酒酒酒商商商商 James James Prescott Prescott JouleJoule (1818(1818-1889)1889)以以以以确确确确凿凿凿凿无无无无疑疑疑疑的的的的定定定定量量量量实实实实验验验验结结结结果果果果为为为为基基基基础础础础，论论论论述述述述了了了了能能能能量量量量受受受受恒恒恒恒和和和和转转转转化化化化定定定定律律

23、律律。焦焦焦焦耳耳耳耳的的的的热热热热功功功功当当当当量量量量实实实实验验验验是是是是热热热热力力力力学学学学第第第第一一一一定律定律定律定律的实验基础。的实验基础。的实验基础。的实验基础。Joule(1818-1889)2020 根根根根据据据据热热热热力力力力学学学学第第第第一一一一定定定定律律律律热热热热功功功功可可可可以以以以按按按按当当当当量量量量转转转转化化化化，而而而而根根根根据据据据卡卡卡卡诺诺诺诺原原原原理理理理热热热热却却却却不不不不能能能能全全全全部部部部变变变变为为为为功功功功，当当当当时时时时不不不不少少少少人人人人认认认认为为为为二二二二者者者者之之之之间间间间存存

24、存存在在在在着着着着根根根根本本本本性性性性的的的的矛矛矛矛盾盾盾盾。18501850年年年年，德德德德国国国国物物物物理理理理学学学学家家家家Rudolf Rudolf J.J.ClausiusClausius (1822(1822-1888)1888)进进进进一一一一步步步步研研研研究究究究了了了了热热热热力力力力学学学学第第第第一一一一定定定定律律律律和和和和克克克克拉拉拉拉佩佩佩佩隆隆隆隆转转转转述述述述的的的的卡卡卡卡诺诺诺诺原原原原理理理理，发发发发现现现现二二二二者者者者并并并并不不不不矛矛矛矛盾盾盾盾。他他他他指指指指出出出出，热热热热不不不不可可可可能能能能独独独独自自自自地

25、地地地、不不不不付付付付任任任任何何何何代代代代价价价价地地地地从从从从冷冷冷冷物物物物体体体体转转转转向向向向热热热热物物物物体体体体，并并并并将将将将这这这这个个个个结结结结论论论论称称称称为为为为热热热热力力力力学学学学第第第第二二二二定定定定律律律律。克克克克劳劳劳劳修修修修斯斯斯斯在在在在18541854年年年年给给给给出出出出了了了了热热热热力力力力学学学学第第第第二二二二定定定定律律律律的的的的数数数数学学学学表表表表达式，达式，达式，达式，18651865年提出年提出年提出年提出“熵熵熵熵”的概念。的概念。的概念。的概念。Clausius(1822-1888)2121 1851

26、1851年年年年，英英英英国国国国物物物物理理理理学学学学家家家家 Lord Lord Kelvin Kelvin(1824-l907)(1824-l907)指指指指出出出出，不不不不可可可可能能能能从从从从单单单单一一一一热热热热源源源源取取取取热热热热使使使使之之之之完完完完全全全全变变变变为为为为有有有有用用用用功功功功而而而而不不不不产产产产生生生生其其其其他他他他影影影影响响响响。这这这这是是是是热热热热力力力力学第二定律的另一种说法。学第二定律的另一种说法。学第二定律的另一种说法。学第二定律的另一种说法。18531853年年年年，他他他他把把把把能能能能量量量量转转转转化化化化与与

27、与与物物物物系系系系的的的的内内内内能能能能联联联联系系系系起来，给出了起来，给出了起来，给出了起来，给出了热力学第一定律热力学第一定律热力学第一定律热力学第一定律的数学表达式。的数学表达式。的数学表达式。的数学表达式。2222 18751875年年年年，美美美美国国国国耶耶耶耶鲁鲁鲁鲁大大大大学学学学数数数数学学学学物物物物理理理理学学学学教教教教授授授授 Josiah Josiah Willard Willard GibbsGibbs发发发发表表表表了了了了 “论论论论多多多多相相相相物物物物质质质质之之之之平平平平衡衡衡衡”的的的的论论论论文文文文。他他他他在在在在熵熵熵熵函函函函数数数

28、数的的的的基基基基础础础础上上上上，引引引引出出出出了了了了平平平平衡衡衡衡的的的的判判判判据据据据；提提提提出出出出热热热热力力力力学学学学势势势势的的的的重重重重要要要要概概概概念念念念，用用用用以以以以处处处处理理理理多多多多组组组组分分分分的的的的多多多多相相相相平平平平衡衡衡衡问问问问题题题题；导导导导出出出出相相相相律律律律，得得得得到到到到一一一一般般般般条条条条件件件件下下下下多多多多相相相相平平平平衡衡衡衡的的的的规规规规律律律律。吉吉吉吉布布布布斯斯斯斯的的的的工工工工作作作作，把把把把热热热热力力力力学学学学和和和和化化化化学学学学在在在在理理理理论论论论上上上上紧紧紧紧

29、密密密密结结结结合合合合起起起起来来来来，奠奠奠奠定定定定了了了了化化化化学学学学热热热热力力力力学学学学的重要基础。的重要基础。的重要基础。的重要基础。Gibbs(1839-1903)2323 热热热热力力力力学学学学基基基基本本本本定定定定律律律律反反反反映映映映了了了了自自自自然然然然界界界界的的的的客客客客观观观观规规规规律律律律,以以以以这这这这些些些些定定定定律律律律为为为为基基基基础础础础进进进进行行行行演演演演绎绎绎绎、逻逻逻逻辑辑辑辑推推推推理理理理而而而而得得得得到到到到的的的的热热热热力力力力学学学学关关关关系系系系与与与与结结结结论论论论,显显显显然然然然具具具具有有有

30、有高高高高度度度度的的的的普普普普遍遍遍遍性性性性、可可可可靠靠靠靠性性性性与与与与实实实实用用用用性性性性,可可可可以以以以应应应应用用用用于于于于机机机机械械械械工工工工程程程程、化化化化学学学学、化化化化工工工工等等等等各各各各个个个个领领领领域域域域,由由由由此此此此形形形形成成成成了了了了化化化化学学学学热热热热力力力力学学学学、工工工工程程程程热热热热力力力力学学学学、化化化化工工工工热热热热力力力力学学学学等等等等重重重重要要要要的的的的分分分分支支支支。化化化化学学学学热热热热力力力力学学学学主主主主要要要要讨讨讨讨论论论论热热热热化化化化学学学学、相相相相平平平平衡衡衡衡和和

31、和和化化化化学学学学平平平平衡衡衡衡理理理理论论论论。工工工工程程程程热热热热力力力力学学学学主主主主要要要要研研研研究究究究热热热热能能能能动动动动力力力力装装装装置置置置中中中中工工工工作作作作介介介介质质质质的的的的基基基基本本本本热热热热力力力力学学学学性性性性质质质质、各各各各种种种种装装装装置置置置的的的的工工工工作作作作过过过过程程程程以以以以及及及及提提提提高高高高能能能能量量量量转转转转化化化化效效效效率率率率的的的的途途途途径径径径。化化化化工工工工热热热热力力力力学学学学是是是是以以以以化化化化学学学学热热热热力力力力学学学学和和和和工工工工程程程程热热热热力力力力学学学

32、学为为为为基基基基础础础础，结结结结合合合合化化化化工工工工实实实实际际际际过过过过程程程程逐逐逐逐步步步步形形形形成成成成的的的的学科。学科。学科。学科。2424阶阶段段段段时时期期期期实际发实际发明明明明实际应实际应用用用用理理理理论发论发展展展展初始初始初始初始阶阶段段段段18181818世世世世纪纪初期初期初期初期原始蒸汽机原始蒸汽机原始蒸汽机原始蒸汽机-抽水机（英国）抽水机（英国）抽水机（英国）抽水机（英国）水利灌水利灌水利灌水利灌溉溉19191919世世世世纪纪初期初期初期初期蒸汽机蒸汽机蒸汽机蒸汽机机机机机车车和船舶和船舶和船舶和船舶1824182418241824年年年年：卡卡

33、卡卡诺诺定定定定理理理理与与与与卡卡卡卡诺诺循循循循环环（热热能能能能变变机械能的条件）；机械能的条件）；机械能的条件）；机械能的条件）；1840-18511840-18511840-18511840-1851年年年年：迈迈耶耶耶耶、焦焦焦焦尔尔尔尔等等等等建建建建立立立立了了了了热热力力力力学第一定律；学第一定律；学第一定律；学第一定律；1850-18511850-18511850-18511850-1851年年年年：克克克克劳劳修修修修斯斯斯斯和和和和汤汤姆姆姆姆逊逊先先先先后后后后提提提提出了出了出了出了热热力学第二定律。力学第二定律。力学第二定律。力学第二定律。快快快快速速速速发发展展

34、展展阶阶段段段段19191919世世世世纪纪末期末期末期末期汽汽汽汽轮轮机机机机内燃机内燃机内燃机内燃机电电厂厂厂厂交通交通交通交通动动力机力机力机力机蒸汽、气体性蒸汽、气体性蒸汽、气体性蒸汽、气体性质质及其低速流及其低速流及其低速流及其低速流动动。内内内内燃燃燃燃机机机机热热力力力力过过程程程程、热热力力力力循循循循环环及及及及提提提提高高高高热热效效效效率率率率20202020世世世世纪纪中后期中后期中后期中后期燃气燃气燃气燃气轮轮机机机机喷喷气气气气发动发动机机机机联联合合合合发电发电飞飞机、火箭机、火箭机、火箭机、火箭燃气燃气燃气燃气-蒸汽蒸汽蒸汽蒸汽联联合循合循合循合循环环喷喷管及气

35、体高速流管及气体高速流管及气体高速流管及气体高速流动动近近近近代代代代发发展展展展阶阶段段段段近近近近20-20-20-20-30303030年年年年燃料燃料燃料燃料电电池（化学能池（化学能池（化学能池（化学能电电能）能）能）能）温差温差温差温差电电池（池（池（池（热热能能能能电电能）能）能）能）磁流体磁流体磁流体磁流体发电发电(热热能能能能电电能）能）能）能）新能源开新能源开新能源开新能源开发发(太阳能、地太阳能、地太阳能、地太阳能、地热热)能量直接能量直接能量直接能量直接转转化技化技化技化技术术节节能装置和能装置和能装置和能装置和设备设备化学化学化学化学热热力学力学力学力学新循新循新循新循

36、环环、新工、新工、新工、新工质质热力学的发展历程热力学的发展历程2525热能转换装置的工作过程举例热能转换装置的工作过程举例热能热能机械能机械能(转换装置转换装置转换装置转换装置 )热热 机机2626蒸汽机示意图蒸汽机示意图汽缸汽缸汽缸汽缸活塞活塞活塞活塞曲柄连杆曲柄连杆曲柄连杆曲柄连杆锅炉锅炉锅炉锅炉冷凝器冷凝器冷凝器冷凝器曲轴箱曲轴箱曲轴箱曲轴箱泵泵泵泵2727蒸汽动力循环装置系统简图蒸汽动力循环装置系统简图2828原子能蒸汽动力装置系统简图原子能蒸汽动力装置系统简图反反反反应应应应堆堆堆堆(浓浓浓浓缩缩缩缩铀铀铀铀)换换换换热热热热器器器器泵泵泵泵冷凝器冷凝器冷凝器冷凝器发电机发电机发电

37、机发电机汽轮机汽轮机汽轮机汽轮机泵泵泵泵载热载热载热载热质质质质(重水、碱性金属蒸汽重水、碱性金属蒸汽重水、碱性金属蒸汽重水、碱性金属蒸汽)冷却水冷却水冷却水冷却水2929废废废废气气气气燃烧室燃烧室燃烧室燃烧室燃燃燃燃气气气气轮轮轮轮机机机机空空空空气气气气压压压压气气气气机机机机燃料泵燃料泵燃料泵燃料泵燃燃燃燃料料料料燃气轮机装置系统简图燃气轮机装置系统简图3030 内内燃燃机机的的工工作作原原理理图图活塞活塞曲柄连杆机构曲柄连杆机构气缸气缸3131压缩制冷装置系统简图压缩制冷装置系统简图3232地源热泵地源热泵3333各种热工装置的热力学共性内容归纳各种热工装置的热力学共性内容归纳 内燃

38、机装置内燃机装置内燃机装置内燃机装置 燃气轮机装置燃气轮机装置燃气轮机装置燃气轮机装置 蒸汽动力装置蒸汽动力装置蒸汽动力装置蒸汽动力装置 装置名称装置名称装置名称装置名称 工作物质工作物质工作物质工作物质 热热热热 源源源源 冷冷冷冷 源源源源 功功功功水蒸气水蒸气水蒸气水蒸气 高高高高 温温温温 物物物物 体体体体 冷却水冷却水冷却水冷却水 对外输出功对外输出功对外输出功对外输出功燃燃燃燃 气气气气 燃烧产物燃烧产物燃烧产物燃烧产物(自身自身自身自身)大大大大 气气气气 对外输出功对外输出功对外输出功对外输出功燃燃燃燃 气气气气 燃烧产物燃烧产物燃烧产物燃烧产物(自身自身自身自身)大大大大

39、气气气气 对外输出功对外输出功对外输出功对外输出功压缩制冷装置压缩制冷装置压缩制冷装置压缩制冷装置 制冷剂制冷剂制冷剂制冷剂 被冷却物体被冷却物体被冷却物体被冷却物体 大大大大 气气气气 消消消消 耗耗耗耗 功功功功34340-3 工程热力学的研究对象、研究内容工程热力学的研究对象、研究内容概念：概念：概念：概念：从从从从工工工工程程程程技技技技术术术术观观观观点点点点出出出出发发发发，研研研研究究究究物物物物质质质质的的的的热热热热力力力力学学学学性性性性质质质质，热热热热能能能能转转转转换换换换为为为为机机机机械械械械能能能能的的的的规规规规律律律律和和和和方方方方法法法法，以以以以及及及

40、及有有有有效效效效、合合合合理理理理地地地地利利利利用用用用热能的途径。热能的途径。热能的途径。热能的途径。研究对象：研究对象：研究对象：研究对象：与热现象有关的能量利用与转换规律。与热现象有关的能量利用与转换规律。与热现象有关的能量利用与转换规律。与热现象有关的能量利用与转换规律。研究内容：研究内容：研究内容：研究内容：1.1.能量转换的基本概念和基本定律；能量转换的基本概念和基本定律；能量转换的基本概念和基本定律；能量转换的基本概念和基本定律；2.2.过程和循环的分析研究及计算方法；过程和循环的分析研究及计算方法；过程和循环的分析研究及计算方法；过程和循环的分析研究及计算方法；3.3.常用

41、工质的热力学性质。常用工质的热力学性质。常用工质的热力学性质。常用工质的热力学性质。4.4.化工热力学化工热力学化工热力学化工热力学3535教材主要内容教材主要内容第第零零章章绪绪论论第第一一章章基基本本概概念念及及定定义义第第二二章章 热热力力学学第第一一定定律律第第三三章章气气体体和和蒸蒸汽汽的的性性质质第第四四章章气气体体和和蒸蒸汽汽的的热热力力过过程程第第五五章章 热热力力学学第第二二定定律律第第六六章章实实际际气气体体的的性性质质和和热热力力学学一一般般关关系系式式第第七七章章气气体体与与蒸蒸汽汽的的流流动动第第八八章章压压气气机机的的热热力力过过程程第第九九章章气气体体动动力力循循

42、环环第第十十章章蒸蒸汽汽动动力力循循环环装装置置 第第十十一一章章制制冷冷循循环环第第十十二二章章理理想想气气体体混混合合物物及及湿湿空空气气3636工程热力学的研究方法工程热力学的研究方法1.1.宏宏观观方方法法：连连续续体体(continuum)，用用宏宏观观物物理理量量描描述述其其状状态态，其其基基本本规规律律是是无无数数经经验的总结。验的总结。特点：特点：可靠，普遍，不能任意推广可靠，普遍，不能任意推广 经典经典 （宏观宏观,平衡平衡）热力学热力学2.2.微微观观方方法法：从从微微观观粒粒子子的的运运动动及及相相互互作作用用角度研究热现象及规律。角度研究热现象及规律。特点：特点：揭示本

43、质，模型近似揭示本质，模型近似 微观（统计）热力学微观（统计）热力学 37370-4 课程要求课程要求 课程难易课程难易 教材和参考书教材和参考书 课时安排课时安排 教学要求教学要求 考试考试3838课程难不难？课程难不难？难难-概念活概念活-研究对象研究对象气体（远较刚体复杂）气体（远较刚体复杂）-课程内容比较（课程内容比较（热二律、热二律、）不难不难-使用的数学工具使用的数学工具-物理基础物理基础3939教材和参考书教材和参考书教材：教材：教材：教材：1 1 1 1 工工工工程程程程热热热热力力力力学学学学，沈沈沈沈维维维维道道道道等等等等，第第第第四四四四版版版版，高高高高教教教教出出出

44、出版版版版社社社社，2007200720072007参考资料：参考资料：参考资料：参考资料：1111工工工工程程程程热热热热力力力力学学学学，朱朱朱朱明明明明善善善善等等等等，第第第第一一一一版版版版，清清清清华华华华大大大大学学学学出出出出版版版版社社社社，19951995199519952222工工工工程程程程热热热热力力力力学学学学，曾曾曾曾丹丹丹丹苓苓苓苓等等等等，第第第第三三三三版版版版，高高高高等等等等教教教教育育育育出出出出版版版版社社社社，20022002200220023333工工工工程程程程热热热热力力力力学学学学，何何何何雅雅雅雅玲玲玲玲，精精精精要要要要分分分分析析析析

45、及及及及典典典典型型型型题题题题精精精精解解解解，第第第第一版，西一版，西一版，西一版，西安交通大学出版社，安交通大学出版社，安交通大学出版社，安交通大学出版社，2000 2000 2000 2000 4444 Fundamentals Fundamentals of of thermodynamics thermodynamics(5th.Edition),(5th.Edition),Richard Richard E.SonntagE.Sonntag,Claus Claus BorgnakkeBorgnakke,Cordon Cordon J.VanJ.Van WylenWylen,Joh

46、n ,John Wiley&Sons INC,1998Wiley&Sons INC,19984040教学课时教学课时总学时：总学时：8080学时学时工工程程热热力力学学理理论论课课（双双语语）课课时时：7676学时学时工程热力学实验课时：工程热力学实验课时：4 4学时学时4141教学要求教学要求1.认真听讲并思索；认真听讲并思索；2.弄清基本概念，注意每章后的思考题；弄清基本概念，注意每章后的思考题；3.独立完成作业，作业格式要规范；每周独立完成作业，作业格式要规范；每周交一次，周一交。交一次，周一交。4.看一、二本参考书。看一、二本参考书。4242考试考试1.平平时时成成绩绩25%（其其中中作作业业：15%，课课堂堂纪律：纪律：10%）；）；2.实验实验5%；3.期末考试期末考试70%,闭卷。闭卷。4343