工程热力学15-能源的合理利用及新能源简介
能源学中的新能源开发与利用
能源学中的新能源开发与利用随着全球经济的不断发展,人口的逐渐增加以及能源需求的不断增加,有必要深入探讨新能源的开发和利用。
新能源是指利用自然资源和环境资源,通过先进技术手段,以可持续发展的方式获得的能源。
而这一领域的中心思想在于,让我们拥有更加清洁、高效、可持续的能源。
一、太阳能太阳能是最常见的一种新能源,被广泛应用于家庭和实业领域。
在利用太阳能方面,人们可以将太阳辐射转化为电能,这是一种相对简单的方式。
太阳能光伏电池板能够将光能量转化为电能,并储存在电池里。
目前,由于技术的发展,太阳能电池板的成本正在逐步降低,使用寿命也在逐步延长,太阳能已经逐渐开始带动着整个世界的能源转型。
二、风能风能是另一种被广泛利用的新能源,当风速达到一定程度时,通过风力发电机产生电能。
风力发电机是利用空气动力学原理,将风能转化为机械能,再转化为电能的一种机器。
和太阳能一样,在风力发电领域,技术的发展带来了更加可靠、高效且低成本的方案。
三、水能水能是常见的新能源之一,通常是通过水力发电实现的。
水力发电是通过水的流动来带动涡轮发电,产生电能。
这种方式需要河流、湖泊或海洋等水源。
此外,水能还可以通过潮汐发电和浪能发电等方式进行利用。
四、地热能地热能是一种潜在的新能源,该能源来自地球内部或地壳表面。
地热能的开采、利用和应用已被广泛研究,这也是一种既清洁、又可再生的能源。
在利用地热能方面,人们可以将地下的高温热水或蒸汽转换为电能,或者利用地下的稳定温度进行别的用途。
总之,随着科技的不断发展,新能源的应用范围也将不断扩大。
人们需要持续不断地探索和创新,以推动新能源市场的发展。
同时,我们也需要深刻认识到新能源对减少污染、促进经济发展以及保护全球气候的重要性。
工程热力学
工程热力学1. 简介工程热力学是研究能量转换和传递的学科,它结合了热力学和工程技术的知识,广泛应用于各个工程领域。
热力学是研究能量和能量转换的科学,而工程热力学则将热力学的原理应用于工程实践中,解决工程问题。
2. 热力学基本概念2.1 系统和环境在热力学中,研究的对象称为系统。
系统可以是一个物质,也可以是一组物质。
与系统相互作用的周围一切都视为环境。
环境与系统之间通过能量和物质进行交换。
2.2 热力学第一定律热力学第一定律,也称为能量守恒定律,指出了能量在系统和环境之间的转换关系。
根据第一定律,能量可以从一个系统转移到另一个系统,或者从系统转移到环境。
能量转移有两种方式:热传递和功。
2.3 热力学第二定律热力学第二定律描述了自然界中能量转化的方向。
根据第二定律,热量不会自发地从低温物体传递到高温物体,而是相反的方向,这是热力学第二定律的一个重要表述。
第二定律还提出了熵增原理,即封闭系统的熵永远不会减少。
3. 工程热力学应用工程热力学广泛应用于各个工程领域,包括能源、制冷空调、汽车、航空航天等。
3.1 能源领域在能源领域,工程热力学被用于设计和优化能源系统。
通过利用热力学原理,可以评估能源转化效率,提高能源利用率,从而减少能源消耗和环境污染。
3.2 制冷空调领域制冷空调领域是工程热力学的重要应用领域之一。
通过热力学原理,可以设计高效的制冷系统,实现制冷效果。
在空调系统中,热力学原理还被用于评估和改进系统性能,提高能源利用效率。
3.3 汽车工程工程热力学在汽车工程中起着重要作用。
通过研究发动机燃烧过程和能量转换效率,可以提高汽车的燃油效率,减少污染物排放。
此外,热力学原理也被用于汽车空调系统和冷却系统的设计和优化。
3.4 航空航天工程在航空航天领域,工程热力学用于研究和设计发动机和推进系统。
通过优化热力学效率,可以提高飞行器的性能和节能效果。
此外,热力学原理还被用于航空航天材料和结构的热应力分析。
4. 工程热力学的挑战和发展方向工程热力学面临着许多挑战,如能源效率提高、环境保护和可再生能源的开发利用等。
沪科版物理九年级精品课件 《能源的开发和利用》ppt课件
关闭
能量是守恒的,但人们可以利用的很多能源是有限的,煤炭、石油等化石能源都是有限的,
不是取之不尽、用之不竭的,故选 D。
关闭
D
解析 答案
1
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9 10
知识点 2 能源的开发与利用
3.学习实践科学发展观,可持续发展的理念应当落实到各项工作中。以下做 法不符合可持续发展要求的是( ) A.若可能,出行时尽量使用自行车 B.大力开发利用太阳能和风能 C.节约用水、用电、用气 D.大力发展以煤为燃料的火力发电
关闭
实现可持续发展,应尽可能地节约能源,尽可能地使用清洁能源,而大力发展以煤为燃料的
火力发电与此相违背。
关闭
D
解析 答案
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4.为应对国际金融危机,中国能源行业转变发展方式,新能源产业振兴规划
已在制定之中,我国当前工农业生产和人民生活中主要依赖的能源是
()
A.核能
B.风能
C.煤和石油
一二三四五六
五、核能
核能的开发和利用有两种方法:一种是利用 核裂变 释放能量;另一种 是利用 核聚变 释放能量。
(1)核裂变:是由较重的原子核 裂变 为较轻的原子核的一种核反应,每 一个铀原子核的裂变要产生大量的热量,还要产生 2 到 3 个以上的中子,这 种反应被称为 链式反应, 核反应堆是可控核裂变反应, 原子弹 是根据不 可控核裂变原理制造的一种核武器。
解析 答案
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6.关于能源与环境,下列说法正确的是( ) A.光的应用不会造成环境污染,城市建筑可以随意使用玻璃幕墙 B.彩电、空调、手机等家用电器在使用中,对人和环境不会产生任何不利的 影响
工程热力学基本概念资料课件
要点一
总结词
要点二
详细描述
挑战与机遇并存
新能源开发是当前全球关注的焦点,其中涉及大量的热力 学问题与挑战,如太阳能电池板效率、风能转换效率、燃 料电池的热管理等。随着技术的不断进步,新能源开发中 的热力学问题不断得到解决,同时也带来了新的挑战和机 遇。
工程热力学在未来可持续能源发展中的作用与贡献
总结词
背景
工程热力学是物理学、化学、材 料科学等学科交叉的产物,是能 源、动力、化工等领域的重要基 础。
工程热力学的应用领域
能源转换与利用
化工与材料
工程热力学在能源转换与利用方面有 着广泛的应用,如内燃机、燃气轮机 、锅炉等能源转换设备的优化设计。
工程热力学在化工和材料领域的应用 涉及化学反应、材料合Байду номын сангаас与加工等过 程的理论研究与优化。
制冷与空调
工程热力学在制冷与空调领域的应用 主要涉及制冷循环、热泵循环等,为 制冷和空调设备提供理论支持。
工程热力学的研究对象与研究方法
研究对象
工程热力学的研究对象包括热力学系统、热力学过程和循环等,其中热力学系 统是指由相互作用和相互依存的物质组成的具有一定结构和功能的整体。
研究方法
工程热力学的研究方法主要包括实验研究、理论分析和数值模拟等,实验研究 是通过实验测定相关参数,理论分析是通过数学模型对系统进行描述和分析, 数值模拟是通过计算机模拟系统或过程的运行。
关键作用,不可或缺
详细描述
工程热力学是未来可持续能源发展的关键学科之一, 其在能源转换、能源利用、节能减排等方面发挥着重 要作用。通过深入研究工程热力学原理和技术,可以 不断提高能源利用效率,降低能源消耗和排放,为实 现可持续能源发展提供重要支撑。
工程热力学节能讲义
风 能
风 车
水 力 能
水水 力 车机 械
化 学 能
核
能
燃 裂聚 烧 变变
地 热 能
传 热 传 热
太 阳 能
热
热 机 电 动 机 温 差 发 电 磁 流 体 发 电
能
热 用 户
机 械 能
发 电 机
光 电 反 应
电
能
3
工程热力学的研究对象
• 热力学:研究物质的热力性质,能量和能量之间 相互转换的一门基础理论学科; • 工程热力学:从工程的观点出发,研究物质的热 力性质、能量转换以及热能的直接利用等问题。 • 设计计算和分析各种动力装置、制冷机、热泵空 调机组、锅炉及各种热交换器的理论基础——各 个热力过程的能量变化。
W pdV
1
37
2
4.热量
仅仅由于温差而通过边 界传递的能量。
符号约定:系统吸热“+”; 放热“-” 单位:J , kJ
可逆过程计算式及状态参数图
δQ TdS Q TdS
1 2
功和热量是过程量。
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5. 热力学能(内能)、总能和焓
热力学能(internal energy)
由于分子热运动而具有的能量。
40
6. 工质的性质
对简单可压缩系,只要知道两个独立的状态 参数,就可以确定其状态。 状态方程 f p, v, T 0
理想气体的假设与状态方程:
分子为不占体积的弹性质点; 除碰撞外分子间无其它作用力。 特例:
u u (T )
h u(T ) pv u(T ) RgT h(T )
12
2.可逆过程和不可逆过程
定义:系统可经原途径返回原来状 态而在外界不留下任何变化 的过程。 条件:传热无温差,膨胀无压差、 无摩擦等耗散。
工程热力学与能源转换与利用的关系
学院:弘深学院 班级:12 级弘深机械 姓名:李浩楠 学号: 20122642
工程热力学与能源转换与利用的关系
自然界中可供大量生产动力的主要能源有风能、水能、太阳能地热能、燃料化学 能、原子能等。目前应用最多的仍然是矿物燃料的化学能。1众所周知,燃烧是 最主要的利用, 燃烧产生的热能再转化成为其它形式的能量或直接被利用,故中 间环节热能成为最基本、 最主要的形式。人们可以直接利用热能为生产和生活服 务, 例如冶炼分馏加热蒸煮烘干采暖等方面, 但更大量的还是通过热机是这些热 能部分地转变为机械能, 或进一步转变为电能, 以提供生产和生活中的大量需求。 因此,对热能性质极其转换的规律的研究显得有着十分重要的意义。 热力学是研究能量性质及其转化规律的科学, 而工程热力学着重研究热能和机械 能的转换规律。 一个很现实的问题是——热能通过热机转换为机械能的效率较低,早期蒸汽 机的热效率只有 1%。2%,近代大型蒸汽动力发电装置的热效率也只有 35%、 40%。当今可再生资源日益减少,在开发新能源的通识,人们也逐渐意识到合理 有效地实现热能与其他形式能量的转换、提高能源利用率显得相当的重要性。 下面让我们来计算一下一辆汽车的能量转换效率提高 1%会带来怎样的结果: 以目前一汽大众买的最火爆的朗逸 1.6L 手动档为例, 其百公里油耗为 7.20L, 整备质量为 1245kg,最大功率为 77kw,汽油热值 42MJ/kg ,换算过来是 5.68×10^7J/L,朗逸最省油的时速为 90——110,我们取 110Km/h。那么: 百公里的用时为:������ = ������������������ × ������������������������������ = ������. ������������ × ������������������ ������: 百公里的输出功为:������ = ������ ∗ ������ = ������������ × ������������������ × ������. ������������ × ������������������ ������ = ������. ������������������ × ������������������ ������ 而 7.20L 汽油所含热量为:������ = ������ ∗ ������ = ������. ������������ × ������. ������������ × ������������������ = ������. ������������������������ × ������������������ ������ 因此朗逸 1.6L 手动档的相率为:������ =
工程热物理年会工程热力学与能源利用
工程热物理年会工程热力学与能源利用工程热力学和能源利用,咱们日常生活中,听着好像挺高大上的话题。
其实你要细想,离我们并不远。
每天早晨,你打开空调,可能正是工程热力学的“杰作”;你家做饭用的电,或许也是通过某种高效的能源利用方式传输到你家里的。
简单来说,就是在我们这座看不见的“能源大工厂”里,大家不知不觉地都在用它的成果。
可别小看了这些背后的工程技术,哪个领域能像它一样,既能跟咱们生活息息相关,又能涉及到那么深奥的科学原理。
有人可能会觉得它离我们太远,但一旦你开始了解这些原理,你就会发现:它比你想象的更“接地气”!你知道吗,工程热力学的基本法则,其实就像咱们生活中的“家规”。
就像家里有个不成文的规矩,大家做事得讲究个“合适”,而工程热力学的“合适”就是效率。
比如说,大家平时用电,不可能像“流水账”一样浪费掉。
尤其是那种“一开就没完没了”的电器,比如空调、热水器,动不动就耗费大量的电能。
而这些电能的背后,正是热力学的“英雄”在默默支撑着。
我们虽然常常忽略它们,但一旦出问题,立马就能感受到它们的不在场:电费暴涨,空调不制冷,热水器忽冷忽热,哎呀,急得都快发火了。
原来这些看似简单的工具,也得靠那“热力学”的小伙伴在背后默默发力。
再说能源利用,哎呀,这话题就更不能小看了。
每年电力需求越来越大,全球气候变暖也让人担心。
说起这些事儿,估计很多人第一反应就是“怎么办?”。
答案其实并没有那么复杂。
无非就是找到一种高效利用能源的方式,不管是通过更加精细的热力循环,还是通过新能源技术的不断发展,就一个目标:让资源用得更省,浪费少,效率高。
你想啊,大家都知道“节能环保”这四个字,但你若真要做到,不是一两个人能够完成的事儿。
得靠那些工程师,靠那些技术人员,靠他们的聪明才智和耐心,才能在这片浩瀚的能源海洋中,找到最佳的航道。
很多人可能会好奇,这种“节能”真有那么简单?其实一点也不。
工程热力学研究的可不仅仅是让你家空调更省电,它更深入的地方,是让整个社会在庞大的能源消耗面前,能“稳稳”站立。
初中物理知识与概念_能源的分类与利用
初中物理知识与概念_能源的分类与利用能源的分类一次能源与二次能源一次能源:直接从自然界获取的能源,如煤、石油、天然气、水能、风能、太阳能、地热能、海洋能、生物质能等。
二次能源:由一次能源经过加工或转换得到的能源,如电能、煤气、蒸汽、汽油、柴油、酒精、沼气、氢气、激光、焦炭等。
可再生能源与不可再生能源可再生能源:在自然界中可以不断再生、连续利用的能源,取之不尽,用之不竭,不需要人力参与便会自动再生,是相对于会穷尽的非再生能源的一种能源。
例如,太阳能、风能、水能、生物质能、海洋能、潮汐能、地热能等。
不可再生能源:在自然界中经过亿万年形成,短期内无法恢复且随着大规模开发利用,储量越来越少总有枯竭一天的能源。
例如,煤、石油、天然气等。
常规能源与新能源常规能源:指在一定历史时期和科学技术水平下,已被人们广泛认识、利用的能源,如煤炭、石油、天然气、水能等。
新能源:又称非常规能源,是指传统能源之外的各种能源形式,指刚开始开发利用或正在积极研究、有待推广的能源,如太阳能、地热能、风能、海洋能、生物质能和核聚变能等。
能源的利用能源利用的现状当前,全球能源消费主要以化石能源为主,特别是煤、石油和天然气。
然而,这些能源的开采和利用过程中会产生大量的温室气体和污染物,对环境造成严重的破坏。
因此,发展可再生能源和清洁能源,减少对化石能源的依赖,已成为全球能源发展的重要趋势。
能源利用的未来趋势1. 提高能源利用效率:通过技术创新和管理优化,提高能源利用效率,降低能源消耗和浪费。
2. 发展可再生能源:加大可再生能源的研发投入,推动太阳能、风能、水能等可再生能源的广泛应用。
3. 推广清洁能源:鼓励使用清洁能源,如电动汽车、天然气等,减少对化石能源的依赖。
4. 加强能源国际合作:加强国际合作,共同应对全球能源挑战,推动全球能源可持续发展。
能源利用的环境影响能源的利用对环境有着重要影响。
一方面,化石能源的开采和利用会产生大量的温室气体和污染物,导致全球气候变暖和环境污染;另一方面,可再生能源的利用则有助于减少温室气体排放和环境污染,保护生态环境。
热力学在新能源开发中的应用
热力学在新能源开发中的应用随着能源需求的不断增长和环境污染的加剧,新能源的开发和利用已经成为全球共同的关注点。
其中,热能是一种非常重要的能源类型,可以通过热力学的理论和方法加以探究和应用。
本文将介绍热力学在新能源开发中的应用,包括热力学基础、热泵技术、太阳能热利用和地热能的开发利用等方面。
一、热力学基础热力学是研究物质过程中热现象和能量转换的科学,也是研究热动力学概念和热平衡的基础。
在新能源开发中,热力学理论和方法的应用非常广泛,可以通过研究热平衡、热传递和热力学循环等方面,实现热能的高效转化和利用。
二、热泵技术热泵技术是一种利用低温热源产生高温热能的方法,可以通过热力学的理论和方法实现热能的高效转换。
在热泵系统中,通过压缩制冷剂的循环运动,将低温热源的热量转移到高温热源中,从而实现低温热能向高温热能的转换。
此外,热泵技术还可以通过冷却和加热的双重作用,实现室内空气条件的控制和环境治理的效果。
三、太阳能热利用太阳能是一种非常重要的可再生能源,可以通过热力学的理论和方法进行高效地利用。
在太阳能热利用中,太阳能通过集热器集中,实现热能的聚集和传输。
此外,热力学理论还可以应用于太阳能水加热器、太阳能发电和太阳能空调系统等多个领域。
通过太阳能的高效利用,可以减少能源的消耗,降低对环境的影响,并促进新能源的快速发展。
四、地热能的开发利用地热能是一种源自地球内部的热能,可以通过热力学的理论和方法进行高效的开发和利用。
地热能可以通过地下热水和地热蒸汽等方式进行采集和利用,在热力学循环的作用下,可以实现地下热能的高效转化和利用。
此外,地热能还可以应用于温室加热、温泉旅游、城市供暖和发电等多个领域,对促进可再生能源的发展具有重要作用。
综上所述,热力学在新能源开发中的应用有着广泛的应用前景和重要的作用。
通过热力学理论和方法的应用,可以实现能源转换和利用的高效率、经济性和可持续性。
因此,在未来的能源领域发展中,热力学理论和方法将会扮演重要的角色,并为新能源的应用和发展提供强有力的支持。
能量利用与工程热力学
能量利用与工程热力学能量利用与工程热力学是现代工程学中非常重要的一个领域。
它涉及到能源的转换、传输和利用,以及热力学原理在工程实践中的应用。
在这个领域中,我们可以学习到很多关于能源的知识,包括能源的种类、能源的转换方式、能源的利用效率等等。
同时,我们也可以学习到很多关于热力学的知识,包括热力学的基本概念、热力学定律、热力学循环等等。
在能量利用与工程热力学中,我们可以学习到很多关于能源的知识。
能源是人类生产和生活中必不可少的资源,它是推动社会发展的重要动力。
在能量利用与工程热力学中,我们可以学习到很多关于能源的种类和特性。
例如,我们可以学习到化石能源、可再生能源、核能等不同种类的能源,以及它们的特点和应用。
同时,我们也可以学习到很多关于能源转换的知识,包括热力学循环、燃烧过程、发电机原理等等。
在能量利用与工程热力学中,我们也可以学习到很多关于热力学的知识。
热力学是研究热、功和能量转换的学科,它是工程学中非常重要的一个分支。
在能量利用与工程热力学中,我们可以学习到很多关于热力学的基本概念,例如热力学系统、热力学过程、热力学状态等等。
同时,我们也可以学习到很多关于热力学定律的知识,例如热力学第一定律、热力学第二定律等等。
这些热力学定律是工程实践中非常重要的基础,它们可以帮助我们更好地理解能量转换和利用的过程。
在能量利用与工程热力学中,我们还可以学习到很多关于能源利用效率的知识。
能源利用效率是指能源转换和利用过程中能量的利用效率,它是衡量能源利用效果的重要指标。
在能量利用与工程热力学中,我们可以学习到很多关于提高能源利用效率的方法,例如优化热力学循环、提高燃烧效率、改进发电机设计等等。
这些方法可以帮助我们更好地利用能源,减少能源浪费,保护环境。
总之,能量利用与工程热力学是现代工程学中非常重要的一个领域。
在这个领域中,我们可以学习到很多关于能源和热力学的知识,这些知识可以帮助我们更好地理解能量转换和利用的过程,提高能源利用效率,保护环境。
工程热力学与能源的关系
工程热力学与能源的关系
工程热力学是以研究热能和其它形式能量相互转换规律、工质热力性质及多种热力装置工作情况分析一门学科。
现在,热力学研究范围已包含到化工、冶金、冷冻、空调和近代低温、超导、电磁及生物等各个领域。
工程热力学属于应用科学范围,是工程科学关键领域之一,是工程类各专业本科生关键专业基础课,是农业工程类、能源工程类、食品工程类、交通运输类、林业工程类、机械工程类、农业设施和环境工程类、电气信息类等专业关键专业基础课之一。
它也是设计计算和分析多种动力装置、制冷机、热泵空调机组、锅炉及多种热交换器理论基础。
总而言之,工程热力学在生活中利用随地可见,它已经是我们日常生活里必不可少一部分,和之亲密联络便是能源问题。
而自然能源开发和利用更是人类走向繁荣起点能源开发和利用程度是生产发展一个关键标志。
所谓能源是指为人类生产和日常生活提供多种能量和动力物质资源。
迄今为止,自然界中已为大家发觉可被利用能源关键有风能、水能、太阳能、地热能、海洋潮汐能、核能及燃料化学能等。
在这些能源中,除风能、水能和海洋潮汐能是以机械能形式提供给大家之外,其它多种能源全部往往以热能形式提供给大家。
太阳能以热辐射方法向地球传输着大量热能地热能能够将水加热成为热水或蒸汽以传送热能煤石油和天然气等化学燃料,常经过燃烧转化成热能核能不管经过裂变还是聚变反应释放出来能量全部是以高温热能形式。
以上很多事实说明,大家从自然能源中取得
能量关键形式是热能。
所以,热能研究和利用对于整个人类生产和生活全部有着极其关键意义。
能源系统中的新能源开发与利用
能源系统中的新能源开发与利用能源是现代社会不可或缺的重要资源,能源供应的稳定性和可持续性能够直接影响到国家的发展。
但是传统的化石能源已经面临着日益紧张的局面,不仅仅产生了环境污染,资源的消耗也越来越快速。
因此,大力发展新能源,在我国的现阶段中显得极为重要。
新能源的概念新能源是指那些解决目前能源受限、价格高昂、污染严重等问题,依靠新科技、新工艺采取新的方式开发利用,具有可再生、清洁、低排放、高效、广泛分布等优点的能源。
目前国际公认的九大新能源为:水能、风能、太阳能、生物能、地热能、潮汐能、氢能、核能、地球内部热能。
新能源的开发和利用1. 水能水能是指利用水流来产生电力。
水电站以及抽水蓄能电站是水能利用的两大主要方式。
我国南北水资源丰富,是发展水能的绝佳选择。
2. 风能风能是通过风轮发电获取体能,具有无污染、不需挖掘、建设方便的优点。
在我国靠近海岸线的地方,风能资源十分丰富。
例如青岛市胶南市的黄岛风机场是目前我国最大的陆上风场。
3. 太阳能太阳能就是将太阳能转化为电能或其他形式的能源。
太阳能光伏电站是当前比较成熟的太阳能利用方式之一。
在我国秦皇岛市,我们发现了一个世界级的光伏产业园,这是我国光伏产业的代表之一。
4. 生物能生物能是指通过秸秆、生活垃圾等生物类副产品来发电产生的能源。
生物质发电是当前较为流行、实用的生物能利用方式。
在我国,各类生物质的产量是非常丰富的,这种清洁的生物能利用更加可持续。
5. 地热能地热是指地壳中的热能资源,通过直接利用地热来发电。
这种方式需要比较现代的设备和技术的配合,属于能源的新技术发掘,尚未面向大规模商用利用。
虽然如此,地热能潜力巨大,在我国发掘这方面也是有非常好的前景。
6. 潮汐能潮汐能是指利用海洋的潮汐能来产生电力。
这种方法也是属于目前在探索的新技术之一,尚未商用。
如此巨大的资源潜力,气候状况都是方便我们发展这种新能源技术的,当然,做好保护生态环境的前提下。
7. 氢能氢能作为一种长期被看好的新型透明燃料,更偏向于面向未来的新能源类型。
工程热力学与能源的关系
重庆发电厂是重庆市电力公司所辖国有大型一类火力发电企业,国家电力公司一流火力发电厂。该厂始建于1952年,是“一五”期间苏联援建我国的156项重点工程之一。近年来,重庆发电厂以安全生产为基础,以经济效益为中心,锐意进取、强化管理、扎实工作,努力创建国家一流电力企业,获得物质文明和精神文明的双丰收,到2001年,已连续5年保持国家电力公司“双文明单位”称号,连续18年保持重庆市文明单位称号。目前,经过八次扩建,重庆发电厂已拥有1台300MW机组和3台200MW一次中间再热亚临界燃煤机组,总装机容量900MW,年需燃煤约130万吨。设想一下,如果发电厂的效率提高1%,那一年即可少用大约1.3万吨煤。由于市场供求关系的影响,电煤的价格涨幅不定,以一般电煤价格400元/吨计算,一年大概可节省520万元。再假想全国所有的电厂都如此,那么节省的数目就应该以亿来计算了,如果能将这笔省下来的钱用于国家其他的基础建设,比如教育建设、铁路建设等,那该多好啊!
当然,以上这些假想都是建立在技术发展的基础上的,所以作为一名热能与动力工程专业的学生,扎实地学好工程热力学——也是我们的第一门专业基础课是理所当然的。
而今,恰逢祖国六十华诞,在为祖国送上我们最诚挚的祝福的同时,我们更要深切地感受到我们肩上的担子的沉重,然后化沉重为我们前进的动力,勇往直前,积极进取,开拓创新,为祖国的现代化系
上诸多事实说明,人们从自然能源中获得能量的主要形式是热能。因此,热能的
研究和利用对于整个人类的生产与生活都有着极其重要的意义。
而我国现阶段的能源中,95%左右来自天然矿物燃料,通过燃烧或核裂变储藏在燃料中的能量转换成热能被直接利用或转换成其他形式的能量。认识、掌握热量在热力设备中转换、传递的规律和方法,走能源节约型道路,对于国计民生具有重要意义。
能量利用与工程热力学
能量利用与工程热力学能量利用与工程热力学是一个涉及到能源转化和利用的重要领域。
在现代社会中,能源作为推动社会发展的重要动力,其可持续利用和高效利用成为人们关注的焦点。
工程热力学作为研究能量转化和利用的学科,为我们探索如何最大限度地利用能源提供了理论和方法。
在能量利用方面,我们需要关注能源的来源和利用方式。
目前,化石能源仍然是主要的能源来源之一,但其有限的储量和对环境的不良影响使得我们必须寻找替代能源。
可再生能源如太阳能、风能、水能等越来越受到重视,它们不仅具有无限的资源,而且对环境影响较小。
因此,研究如何利用可再生能源是提高能源利用效率的重要途径之一。
工程热力学为我们提供了研究能源转化和利用的理论基础。
它主要关注能量的守恒和能量转化过程中的热力学性质。
通过研究工程热力学,我们可以了解能量转化的过程和规律,从而设计和优化能源转化设备和系统。
例如,在热电联供系统中,我们可以利用废热产生电能,从而提高能源利用效率。
在太阳能发电系统中,我们可以利用太阳能产生热能,再将其转化为电能。
这些都是通过工程热力学的研究和应用实现的。
除了能源转化和利用,能量利用与工程热力学还与环境保护密切相关。
能源的使用和消耗会产生大量的废气、废水和固体废物,对环境造成严重污染。
因此,减少能源消耗和降低污染排放是提高能源利用效率的重要目标。
通过工程热力学的研究,我们可以设计和优化能源系统,减少能源消耗和污染排放。
例如,通过提高锅炉的热效率和燃烧效率,可以减少燃煤锅炉的煤炭消耗和二氧化碳排放。
通过使用高效的照明设备和建筑材料,可以减少电能的消耗和二氧化碳排放。
这些都是通过工程热力学的研究和应用实现的。
在能量利用与工程热力学领域,我们还需要关注能源政策和经济方面的问题。
能源利用不仅涉及到技术和工程,还涉及到政策和经济。
政府可以通过制定能源政策来引导能源利用的方向和方式,以实现能源可持续发展和环境保护的目标。
同时,能源的利用和供应也涉及到经济效益和成本效益的考虑。
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在我国,现有能源的合理利用重点包括
洁净煤技术
能量的梯级利用和工业余能利用
能量转换新技术
1. 洁净煤技术
洁净煤技术包括煤炭开发和利用的全过程,包括:
国际社会普遍认为,贫困和过度消费导致 人类无节制地开发和破坏自然资源,这是造 成环境恶化的罪魁祸首
全球环境状况
全球环境恶化主要表现在大气和江海污染加 剧、大面积土地退化、森林面积急剧减少、 淡水资源日益短缺、大气层臭氧空洞扩大、 生物多样性受到威胁等多方面 同时温室气体的过量排放导致全球气候变暖, 使自然灾害发生的频率和强度大幅增加
核能是蕴藏在原子核内部的物质结构能
能源
所谓能源,是指能够直接或经过转换而获 取某种能量的自然资源
自然资源包括煤、石油、天然气、太阳能、 风能、水能、地热能、核能等
为了便于运输和使用,上述资源经加工可 得到一些更符合使用要求的能量来源,如 煤气、电力、焦炭、蒸汽、沼气、氢能等
能源是人类社会可持续发展的物质基础
能源与环境问题的妥善解决是人类社会可持 续发展的前提 目前主要从两个方面入手
合理利用现有能源 积极开发和利用各种可再生能源
以上二者并举,完成能源结构从常规能源向可再生 能源的过渡和转换,最终解决能源问题并消除环境 污染产生的根源
15-2 能源的科学合理高效利用
依靠科技进步,通过开发新型高效用能设 备、开发能源转化新技术等来改造传统能 源工业是实现现有能源合理利用的主要途 径
来自太阳
直接太阳辐射能 太阳辐射能转化 (煤炭、石油、天然气、生物燃料、 风能、水能、海洋能等)
来自地球本身
原子核能和地热能
来自地球与其他天体相互作用 潮汐能
以上四大类能源都是自然界中现成存在的、 未经加工或转换的能源,也称作一次能源 或初级能源
其它如电力、氢气、沼气、煤气、汽油、 激光、酒精等由一次能源直接或间接转化 而来的能源称作二次能源
一次能源按能否再生分类
➢可再生能
源
不会随它本身的转化或人类的 利用而越来越少,如水能、风 能、潮汐能、太阳能等
➢非再生能源 随人类的利用而越来越少,如
石油、煤、天然气、核燃料等
按能的开发利用情况
➢常规能源 技术上比较成熟、已被广泛利用的
能源;如水能、煤、石油等
➢新能源 尚未大规模科学利用的、正在积极
电能
能量直接转换 —— 磁流体发电
传统的发电技术是利用线圈相对磁场转动 来发电 磁流体发电是将带电的流体(离子气体或 液体)以极高的速度喷射到磁场中去,利 用磁场对带电的流体产生的作用发电 目前,中国、美国、欧盟、印度以及澳大 利亚等国都积极致力于这方面的研究
天空正在塌陷
1999年发现的 臭氧空洞是有史 以来观测到的最 大一次,达到 2600万km2的面 积
全球气候变暖
海平面上升与陆地淹没 气候带的移动 飓风的加剧 植被的迁徙与物种灭绝 洋流的变化与厄尔尼诺现象 雨型的改变
CO2浓度/106
CO2浓度
温度偏差/ºC
平均温度偏差
年份
地球表面温度的历史变迁
煤炭的燃前净化和加工
清洁型煤技术(型煤) 水煤浆技术(70%煤粉+30%水→煤水混合物)
煤炭的高效清洁燃烧 燃烧后的净化 煤炭的转化
2. 能量的梯级利用和工业余能利用
按照能量品位的高低做到“分配得当、 各得其所、温度对口、梯级利用”,是 用能过程应遵循的原则,也是节能的有 效途径
燃气-蒸汽联合循环和热电联供 工业余能的利用
研究和开发的能源。如太阳能等
2、能源与环境
化石燃料是世界能源结构的主体。它的 开发和利用,创造和维系人类文明,也 带来两大问题: 非再生能源的储量日益减少,供需矛
盾日趋尖锐 化石燃料的大量利用,已对人类赖以
生存的自然界构成严重威胁
全球环境状况
联合国最新公布的研究结果显示,在过去 30年中,虽然国际社会在环保领域取得了一 定成绩,但全球整体环境状况持续恶化
第十五章
能量直接转换 及可再生能源
15-1 能源分类
能量与能源
物质和能量是构成客观世界的基础 科学史观认为
世界是由物质构成的,没有物质,世界便虚无 飘渺 运动是物质存在的方式,是物质固有的属性, 能量则是物质运动的度量
能量与能源
宇宙间一切运动着的物体,都具有能量, 人类的一切活动都与能量及其使用紧密相 关 所谓能量,也就是“产生某种效果(变化) 的能力”。反过来说,产生某种效果(变 化),必然伴随能量的消耗和转换
人类所认识的六种能量形式
机械能 热能 电能 辐射能 化学能 核能
机械能是与物体宏观机械运动或空间状态相 关的能量,前者称为动能,后者称为势能
构成物质的微观分子运动的动能和势能总和 称为热能
电能是和电子流动与积累有关的一种能量
辐射能是物体以电磁波形式发射的能量
物质或物系在化学反应过程中以热能形式释 放的内能称为化学能
资料来源: The Carbon Dioxide information Analysis Center. Oak Ridge National Laboratory. 1995
大气环境的三大问题
地球变暖、温室效应和酸雨沉降问题构 成全球性的大气环境问题,明显地危及 全人类的生存和繁衍,引起了国际社会 的高度关注,使当今的世界环境问题具 有明显的时代特征
合理利用现有能源、同时积极开发和利用新能 源是解决当前能源问题的根本途径
本章简要介绍提高能源利用率的途径和各种 新能源的开发、利用技术,以拓宽学生在能 源科学方面的知识
1、能源分类
自然界中的能源根据它们的初始来源,当前 可概括为三大类
与太阳有关的能源 与地球内部的热能有关的的能源 与原子核反应有关的能源 地球-月球-太阳相互联系有关的能源
动力利用 热利用
能量的梯级利用
燃料
品位
电 高温
中温 低温
环境
驱动热泵 驱动制冷
采暖 生活热水
排放
水泥余热发电
15-3 能量直接转换
能量直接转换
常规火力发电
化学能
多个转换环节,每个 环节都有能量损耗
摒弃中间转换环节, 提高燃料利用率
热能 机械能
电能
能量直接转换
化学能
磁流体发电 燃料电池
热能 机械能