工程热力学小论文
工程热力学课程教学论文
工程热力学课程教学论文1工程热力学课程教学改革与实践的相关概述工程热力学是动力工程、机械工程、能源工程等专业的一门传统的技术基础课程,是资源利用率最大化的一种技术,是我们国家高等教育的重要组成版块。
目前,我们国家对能源利用率的要求越来越高,对环境保护质量也相对提高,工程热力学课程教学改革对提高能源的利用效率起着至关重要的影响作用。
尤其是面对未来生产的发展对能源动力需求迅速增加的趋势,许多相关联的热力工程技术、环境保护技术都需要工程热力学作为其研究的理论基础。
工程热力学是一门综合性比较强的学科,并且在实际的生产与生活中其应用价值极高。
在课程教学与实践过程中教师不容易清晰明了的讲授清楚工程热力学的相关理论知识,学生也不易掌握基本的公式、概念与相关方面的条件。
不仅如此,在实践活动中学生不能够灵活的运用所学的课堂教学知识进行实验,这就大大降低了工程热力学的实际运用价值,削弱了工程热力学的课程教学质量。
工程热力学是一门比较基础的课程,也是建筑环境与设备工程等相关专业学生应当掌握的基础学科,同时也是学生进行研究创新的基本前提。
工程热力学是研究动能、机械能与热能的基本学科,也是研究三者之间关系的重要理论知识,主要讲述三者之间能量的转换趋势与规律。
建筑、机械与其他工业产业利用工程热力学来提高生产效率,提高资源利用率,以此实现降低成本得目标,这也是经济可持续发展的重要保证。
目前我们国家的工程热力学的教学质量亟待提高,教学方式与课程教学内容急需改革,并且其实践过程中的运用效率偏低,这就需要我们针对工程热力学的特征与现状进行课程教学改革,提高其实践效率。
课程教学改革是指在教育体制改革的背景下,课程内容与课程教学方式也应当发生相应的变化。
课程改革的重点应当放在课程实施工作之上,课程的实施依赖课程的教学质量,因此我们必须充分重视课程教学改革的重要性。
随着我国新一轮基础教育课程改革的推进,如何在新课程理念的指导下改革工程热力学课堂教学,把先进的教学理念融入到日常的教学行为之中,已日益成为工程热力学教师和教学研究人员关注和探讨的热点问题。
工程热力学论文
中央空调系统的火用分析摘要:依据热力学第二定律的火用分析方法,对空调系统热力学模型中的四个子系统分别进行了火用分析,分析了造成空调系统能量利用率低的根本原因,指出了提高能量利用率的措施。
关键词: 空调系统,热力学分析,火用分析,火用效率,节能1.引言现有的空调系统尽管已经经过了不断改进及完善,但仍然存在许多无法从根本上克服的问题,如:温湿度耦合处理带来的损失、难以适应温湿度比的变化、冷表面滋生霉菌、对流吹风感、盘管送风的噪音以及室内重复安装两套环境调节系统等。
因此继续研发高舒适度、节能、低成本的室内环境调节系统是非常有必要的。
建筑节能已成为全球关注的热点,我国的建筑能耗现已占社会总能耗的20%~30%,空调能耗又占建筑能耗的50%~60%。
不同空调冷热源对空调能耗的影响很大,因此,需要考察冷热源的经济性问题。
如何降低空调系统的能耗,节约能源,传统的热力学第一定律分析方法仅从能量的数量上进行分析,存在着有时不能揭示真正薄弱环节和问题实质的不足。
本文则尝试利用热力学第二定律的火用分析方法,揭示空调系统能量利用过程中存在的真正薄弱环节,提出提高空调系统能量利用率的根本措施。
2.空调系统的热力学模型热力学分析方法在分析中首先要建立实际分析对象的热力学模型。
常规的集中空调系统的热力学模型如图1所示。
从图1中可以看出,常规空调系统可以视为由冷却水、制冷机、空气处理和空调对象四个子系统组成,冷却水系统主要由冷却塔与冷却水泵组成,制冷机系统主要由制冷主机组成,空气处理系统则主要由空气处理机组和冷冻水泵组成,空调对象系统主要由送、回风管道和末端送风装置组成。
图1中各符号的含义如下:1h,2h分别为冷却塔进出口空气的比焓,kJ/ kg;3h,4h分别为冷却水进出口比焓,kJ/ kg;5h, 6h分别为冷冻水供回水比焓,kJ/ kg;7h为新风比焓,kJ/ kg;;8h, 9h分别为空调送、回风比焓,kJ/ kg; 10h为排风比焓,kJ/ kg;acG为进出冷却塔空气质量流量,kg/s;c G 为冷却水质量流量,kg/s;f G为冷冻水质量流量,kg/s;anG为新风质量流量,kg/s;agG为空调送风质量流量,kg/s;avG为排风质量流量,kg/s;1W为冷却塔风机功率,kW;2W为冷却水泵功率,kW;3W为制冷机功率,kW;4W为冷水泵功率,kW;5W为空气处理机组风机功率,kW;6W为末端空气处理设备功率,kW;kQ为冷却塔的散热量,kW;1Q为空调系统冷负荷,kW。
工程热力学论文
空调的热力学知识随着生活条件的提高,空调也是“旧时王谢堂前燕,飞入寻常百姓家”,在此我粗略的介绍一下空调特别是变频中央空调的知识,及其用到的热力学知识及基本原理。
简单分析一下空调的制热及制冷原理。
家用中央空调(又称为家庭中央空调)是一个小型化的独立空调系统。
在制冷方式和基本构造上类似于大型中央空调。
由一台主机通过风管或冷热水管连接多个末端出风口,将冷暖气送到不同区域,来实现室内空气调节的目的。
它结合了大型中央空调的便利、舒适、高档次以及传统小型分体机的简单灵活等多方面优势,是适用于别墅、公寓、家庭住宅和各种工业、商业场所的暗藏式空调。
家用中央空调技术含量高,拥有单独计费、停电补偿等优越性能,通过巧妙的设计和安装,可实现美观典雅和舒适卫生的和谐统一,是国际和国内的发展潮流。
“变频”采用了比较先进的技术,启动时电压较小,可在低电压和低温度条件下启动,这对于某些地区由于电压不稳定或冬天室内温度较低而空调难以启动的情况,有一定的改善作用。
由于实现了压缩机的无级变速,它也可以适应更大面积的制冷制热需求。
所谓的“变频空调”是与传统的“定频空调”相比较而产生的概念。
众所周知,我国的电网电压为220伏、50赫兹,在这种条件下工作的空调称之为“定频空调”。
由于供电频率不能改变,传统的定频空调的压缩机转速基本不变,依靠其不断地“开、停”压缩机来调整室内温度,其一开一停之间容易造成室温忽冷忽热,并消耗较多电能。
而与之相比,“变频空调”变频器改变压缩机供电频率,调节压缩机转速。
依靠压缩机转速的快慢达到控制室温的目的,室温波动小、电能消耗少,其舒适度大大提高。
而运用变频控制技术的变频空调,可根据环境温度自动选择制热、制冷和除湿运转方式,使居室在短时间内迅速达到所需要的温度并在低转速、低能耗状态下以较小的温差波动,实现了快速、节能和舒适控温效果。
中央空调与普通分体式空调相比较,家用中央空调有着无可比拟的优势,它在室内机、风管式等十几种样式的空调,每种样式又有许多型号相对应,这就给1用户提供了很多选择机会。
“工程热力学及传热学”教学中关于准静态过程和可逆过程的几点思考-最新作文
“工程热力学及传热学”教学中关于准静态过程和可逆过程的几点思考-最新作文“工程热力学及传热学”教学中关于准静态过程和可逆过程的几点思考Reflections on T eaching Reform about the Course of EngineeringThermodynamics and Heat TransferWU Hequan, LIU Zhihong(College of Automotive and Mechanical Engineering,Changsha University of Science and Technology, Changsha,Hu'nan 410114)Abstract This paper analyzes the relationship and difference between the quasi-static process and reversible process in the course of engineering thermodynamics and heat transfer. It has enhanced the understanding of these concepts,in order to deal with the issues related to thermodynamics better.0 引言“工程热力学与传热学”是汽车服务工程、热能与动力工程等专业的必修课程。
它是研究热能与机械能相互转换及热量传递规律的一门学科。
作为工科类的一门专业基础课,对机械工程专业也有重大意义。
准静态过程和可逆过程是工程热力学中的基本概念,弄清这两个概念在本学科的学习中显得尤为重要。
1 准静态过程1.1 平衡状态在不受外界影响的条件下(重力场除外),如果系统的状态参数不随时间变化,则该系统处于平衡状态。
平衡的本质即无不平衡势,包含以下几个方面:(1)无温差,即无热不平衡势;(2)无压差,即无力不平衡势;(3)无相变,即无相不平衡势;(4)无化学反应,即无化学不平衡势。
2021工程热力学论文(独家整理范文6篇)范文3
2021工程热力学论文(独家整理范文6篇)范文 工程热力学主要研究热能与机械能和其他能量之间相互转换的规律及其应用,物质系统在平衡时的性质和建立能量的平衡关系,以及状态发生变化时,系统与外界相互作用的学科,以下就是为大家介绍的工程热力学论文范文,希望对大家有所参考作用。
工程热力学论文独家整理范文6篇之第一篇:浅析电磁炉中电能与热能的转化 摘要:高中物理知识当中涉及到了电能与热能两个方面,电能与热能的原理在实际生活当中非常常见,而且应用非常广泛。
电能与热能之间的转化更是成为了一种研究的主要对象,比如电磁炉发挥功用就是通过将电能转化成热能实现的,本文主要对此作了详细介绍。
关键词:高中物理;电能;热能;转化; 高中物理中的电能是指电在各种形式下之下做功的时候所产生的能,平常也被称之为电功。
物理中将电能分为了直流以及交流两种,两种电能之间可以发生转化。
热量可以被称之为热量以及能量,是生命的能源。
实际生活当中随处可以见到能量,即热量,热能可以通过电能转化而来。
一、电磁炉的工作原理 从电磁炉的作用可以看出,它本身在厨具市场中的地位还是相当高的。
原因就是电磁炉是一种现代社会中的新型灶具。
通常在实际生活当中比较常见的烹饪方式是明火。
而电磁炉一改这种形式,利用磁场感应电流的加热原理进行烹饪。
电磁炉当中安装了电子线路板,这些电子线路板会组成交变磁场。
如果在烹饪的时候将铁质的灶具放到了电磁炉上面的时候。
灶具中包含的切割交变磁力线会开始发挥作用,主要的表现就是在锅具的底部金属部分上面产生一种非常明显的交变电流,常常也被叫做涡流。
这里可以详细叙述一下涡流的作用。
涡流能够让灶具中的铁分子发生高速度的,但是没有规则的运动。
这些铁分子在运动的过程当中,会发生很大程度的碰撞和摩擦,进而产生热能。
所以在实际生活当中,电磁炉本身所具备的热量即热源就是来自于灶具底部,而并不是电磁炉本身在发热,进而传导给了锅具的。
而且从实际调查数据可以发现,电磁炉所具备的热效率要比一般灶具的效率高出很多,甚至高达一倍左右,热能可以让器具本身发热,而且是自行发热,这样的热能用来烹饪食物完全足够了。
高等工程热力学论文
后的焓值是相等的。由热力学第二定律可得稳流开系的熵方程: (7) 稳流条件时,系统的熵变;由于绝热,熵流,又,则节流阀的不可逆熵 产可以表示为: (8) 由于理想气体,且节流前后温度不变,故节流阀的损失可以表示 为: (9) 1.2膨胀机分析 节流阀虽然可以满足工艺要求,但是蕴藏在高压燃气中的压力和温度 不能得到合理利用。能量回收装置—透平膨胀机利用气体体积膨胀向 外输出机械功,在气体温度降低过程中获得冷量,可显著减少过程 损,对节约能源和提高燃气管道效率有重大意义。 膨胀机平衡方程为: (10) 式中:为膨胀机的输出功。 考虑稳流工质的焓表达式,其损可表示为: (11) 式中:为膨胀机的绝热效率。 效率为: (12) 2 实例与数据分析 以南方某城市门站为研究对象,选取夏、冬季代表性工作日,对其运行 参数进行计算分析。 2.1 基础数据处理 2.1.1 气源的物性参数(详见表1)
表1 天然气组分及摩尔分数表 %
组分 摩尔分 96.12 1ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ37 0.26 0.12 1.65 0.48
数 2.1.2 门站的运行参数 该站8:00开机,22:00关机,输气量34000,每隔2h对站内运行参数(进 出口温度、压力等)进行1次记录。用绝热率为85%的透平膨胀机代替原 有流程中得节流阀,在进站温度、压力不变的条件下,完成相同的调压 任务,使出战压力稳定在2.50Mpa。整理后的数据详见表2:
际能量系统中不可避免地存在着摩擦、温差等,会引起能量品质的贬 值,产生损。将损的概念应用于能量系统可得平衡方程:体系中的 增量=进入体系的—离开体系的—体系中的损失;效率=体系 输出的有效/体系输入的有效。运用和损失的概念,对能量利 用和转化过程中的传递、转化、利用、损失等进行热力学分析,可揭 示出能量利用体系中损失的部位、大小和原因,为改善过程的能量利 用效率指出方向和途径。 1 调压过程的分析 燃气调压过程的分析基于以下假设而展开:流动工质为理想气体;研 究对象为稳定流动开口系统,且与外界绝热;在所研究的范围内,在常 数。从给定的进口状态到出口环境状态的稳定物流的焓为: (1) 则单位质量温度物流的比焓为: (2) 忽略稳定流动工质的宏观动能和位能,则稳定的就仅考虑焓一种形式 的能量的,即: (3) 根据热力学熵的关系式可得焓为: (4) 其中:为压力,为温度。 1.1节流阀分析 传统节流调压方法中,设管道伴热输入的热量为,进入系统的 为,离开系统的为,损失为,则根据效率的定义可得该过程的 效率为: (5) 节流阀的损为: (6) 节流阀膨胀是一个典型的不可逆过程,忽略势能和动能的变化,节流前
工程热力学小论文
工程热力学论文学院_________________专业_________________姓名_________________学号_________________浅析电冰箱压缩制冷循环一、前言随着科学技术进步以及人们生活水平的提高,电冰箱已经成为日常生活中越来越不可或缺的必需品。
电冰箱的制冷循环系统是电冰箱的核心部分,其节能、环保等改进也主要围绕着制冷循环系统进行。
因此,了解和熟知电冰箱制冷循环系统的过程和原理,是我们参与该领域并对其实施改进的重要基础。
目前最普遍的电冰箱的制冷循环方式是压缩制冷循环,本文将对压缩制冷循环过程进行简单的描述与分析。
二、电冰箱的压缩制冷循环过程从低于环境温度的物体中吸取热量,并将其转移给环境介质的过程,称为制冷。
由于热量只能自动地从高温物体传给低温物体,因此实现制冷必须包括消耗能量(如电能,机械能等)的补偿过程。
借助制冷系统消耗电能,利用物态变化过程中的吸热(液态→气态),放热(气态→液态)物理过程,强制热量由低温物体转至高温物体从而达到制冷的目的。
除少数环保冰箱外,现在普通家用冰箱的制冷剂大多还是氟利昂(主要是二氯二氟甲烷),它储存在冰箱的专用容器中。
由于氟利昂会破坏臭氧层,现在已经被逐渐淘汰,改用其他的制冷剂,但它们制冷的原理是一样的。
家用电冰箱制冷系统循环过程,压缩机将低温低压的制冷剂气体吸入气缸,经过压缩机压缩,变成高温高压的气态,并排到冷凝器内,在冷凝器内,高温高压的气体与温度较低的环境进行交换,温度降低并冷凝为液体;液体通过毛细管节流,降低压力后进入蒸发器,在蒸发器内吸热汽化,(未汽化的暂留在储液管里),汽化后被吸回压缩机,重新压缩。
如此周而复始,不断循环,使柜内温度降低。
三、压缩制冷循环过程的分析1.逆向卡诺循环冰箱的制冷是一个热泵的原理,就是利用机械能,在冰箱保温的条件下,将热量从冰箱里面移出,这些热量在冰箱外面散去。
而热泵的工作原理可以用逆卡诺循环来表示。
工程热力学课程教学改革论文
工程热力学课程教学改革论文一、采用激励启发方式组织课堂教学工程热力学课程的特点是理论性强、概念抽象,教学难度大。
在缺少专业工程背景的情况下,学生在学习过程中普遍感觉较为困难,甚至茫然不知所云。
如何使学生能够较好地掌握教学内容及热力学基本内容,是工程热力学课程教学的根本所在。
在多年的教学过程中,我们发现在课堂教学中,除了需要借助优美的PPT多媒体课件来展示热力学过程,更需要激发学生学习热力学的兴趣,在引入一些工程实例的基础上,激励学生去思考,及时地与学生就教学内容进行讨论,促进学生对知识点的掌握和领悟。
与常规教学方法相比,课堂教学不再是文字、公式的罗列,PPT动画的简单演示,而是把教学的核心放在启迪学生对热力学概念、原理的思考及把握上,使学生在学习课程内容的同时,熟悉热力学的系统内容、章节间的逻辑关系、基本原理等,形成对热力学的一种系统的总体的认识和把握,而不是零散地去背诵记忆一些片段。
通过这种激励启发式的教学,使学生做到理论和实际工程案例的结合,从而使热力学知识很好地固化在学生的大脑中,并且达到灵活应用的目的。
激励启发式教学,需要教师在课堂教学前充分准备,精心设计课堂教学内容的每个环节,围绕章节内容中的重点知识内容,设计问题及启发实例,并完成课堂互动讨论的教学组织,在此过程中需要教师饱含激情和较好的耐心,使学生在严肃活泼的氛围中掌握热力学的相关知识。
二、改进课堂教学PPT,增加工程实例工程热力学作为一门专业基础课,与工程实际密切相关。
在教学过程中,需要有很多的工程问题作为背景。
以教科书为单一内容的PPT演示,并不能满足课堂学生学习的需要。
为了提高学生学习热力学的兴趣及深入掌握热力学知识,迫切需要在传统课件中加入工程实例,利用多媒体技术全面展示热力学的工程应用,使学生在工程案例的演示中发现并体会工程热力学的重要性及美感。
通过工程案例的学习,使课堂教学内容图文并茂,声像结合,使学生在多方位、立体化地形成认知并达到对热力学知识的理解、分析、记忆、掌握和应用。
“工程热力学”课程改革的探索与实践
摘要:作为工科学生素质和能力培养的一门课程,热工课程的改革是一个长期的系统工程。
就“工程热力学”课程教学从课程定位、教学理念、团队建设、教学方法、实践教学以及课程评价等方面进行了深入的探索与实践。
关键词:工程热力学;课程改革;探索与实践作者简介:尤彦彦(1976-),女,河北石家庄人,山东理工大学交通与车辆工程学院,讲师;刘永启(1963-),男,山东枣庄人,山东理工大学交通与车辆工程学院,教授。
(山东淄博 255049)基金项目:本文系山东理工大学专业核心课程建设项目(项目编号:4003-111087)、2013年“课堂教学卓越计划”项目的研究成果。
中图分类号:g642.0 文献标识码:a 文章编号:1007-0079(2014)03-0080-03随着我国经济和科学技术的不断发展,热工课程的教学正从单纯地为专业课服务转变为工科学生素质、能力培养的一个重要组成部分。
[1,2]“工程热力学”是山东理工大学(以下简称“我校”)能源与动力工程专业、机械类创新实验班、机制自动化卓越班、农机能源方向的一门专业基础课,同时也是学生最早接触的一门专业基础课,在整个的知识获取中起着承前启后的作用。
由于其理论性强,内容抽象,又具有很强的工程应用背景,恰好该时期学生既缺少专业基础又缺乏工程实践,学习难度大大增加。
[3]于是笔者就“工程热力学”教学从教学定位、教学理念、团队建设、教学方法、实践教学以及课程评价体系等方面进行了深入而有益的探索,依托课程教学全方位培养学生的素质和能力。
一、先进的教学理念、优秀的教学团队“工程热力学”课程教学以培养学生的科学素养和科学思维方式,提高分析和解决问题的能力为理念,以课堂教学为主阵地,稳抓课堂,秉承“学生主体、教师主导”的原则,突出学生在教学中的重要地位,重视与学生的交流与互动,充分发挥学生的主观能动性和创造性,[4,5]通过“工程热力学”教学努力将学生培养成为素质高、能力强的符合社会发展的优秀人才。
工程热力学的魅力所在工程热力学论文-V1
工程热力学的魅力所在工程热力学论文-V1工程热力学是能源领域不可或缺的一部分,它涉及到各种能源转换和利用过程中的热力学问题。
其魅力主要体现在以下几个方面:1. 理论深度工程热力学是热力学的一个分支,它继承了热力学的基本理论,同时又结合了工程学的应用,是理论与实践的结合。
在其研究领域内,涉及到许多经典的热力学问题,例如,能量守恒、熵增原理、热机效率等。
同时,它也拓展了热力学的应用范围,例如太阳能利用、地热利用、核能利用等领域。
2. 实践应用广泛工程热力学的实践应用十分广泛,它在很多能源领域中都有着重要的地位。
比如,在燃料电池方面,工程热力学在设计和优化燃料电池的工作条件和性能等方面具有重要的指导意义。
在化工行业中,工程热力学能够优化化工生产过程中的能量利用,提高工业原料转化率,降低生产成本。
此外,工程热力学还可以被用于地热资源开发、空调系统设计等众多应用领域。
3. 未来发展潜力大工程热力学在能源领域中有着重要的地位。
随着能源领域的不断发展,工程热力学也将发挥越来越重要的作用。
比如,在新能源领域中,太阳能、风能等领域中工程热力学的技术支持是不可或缺的。
此外,随着生产工艺的不断发展,许多工艺的优化和节能也需要工程热力学的支持和指导。
因此,可以看出工程热力学在未来的发展中具有广阔的前景。
总的来说,工程热力学是一门理论与实践并重的学科,其应用范围十分广泛,未来发展潜力也十分巨大。
对于从事能源领域或者热力学研究的人来说,系统学习和掌握工程热力学理论和应用技术,将能够极大地推动能源领域的发展,实现能源资源的可持续利用。
我国能源利用现状与对策工程热力学小论文-V1
我国能源利用现状与对策工程热力学小论文-V1我国能源利用现状与对策目前,全球能源需求不断增长,但能源资源供给的压力也不断增大,使得能源问题成为全球共同的难题。
中国正处于快速发展阶段,能源需求量也不断增大,如何合理利用能源、节约能源、减少排放,已成为经济发展和环境保护的紧迫问题。
本文将从工程热力学角度出发,探讨我国能源利用现状,并提出相应对策。
一、我国能源利用现状1. 能源结构不合理目前,我国能源结构以煤炭为主,约占能源总消费量的60%以上,而清洁能源和可再生能源的比重则较小。
同时,能源利用效率也较低,许多能源资源未能得到充分利用。
2. 煤炭能源利用效率低下我国煤炭资源储量丰富,但由于采取传统开采方式、老旧设备现状等因素,煤炭能源利用效率较低。
据统计,我国煤炭资源利用效率仅有30%左右。
3. 温室气体排放量居高不下我国是世界上最大的温室气体排放国之一,主要排放二氧化碳,而工业和能源领域是二氧化碳排放的主要来源。
长期以来,我国依靠大量的煤炭作为主要能源,使得温室气体排放量居高不下。
二、对策建议1. 调整能源结构应加大清洁能源和可再生能源的开发和利用,并逐步减少煤炭能源的使用,以改变我国当前的能源结构不合理问题。
2. 提高煤炭能源利用效率应推广高效节能技术,引进新型煤化工技术,改进煤炭洁净利用技术,提高煤炭能源利用效率。
3. 减少温室气体排放应加强环保意识教育,促进清洁能源和可再生能源的开发和利用,逐步实现煤炭洁净利用,以减少温室气体排放量。
4. 加强能源管理应加强能源管理,推广科学落实能源技术和政策,实现能源的可持续发展和高效利用。
结语能源是国家发展和人民生活的重要保障,我国应该积极应对当前的能源问题,加大清洁能源和可再生能源开发力度,提高能源利用效率,减少温室气体排放,实现能源的可持续发展。
热力学第一定律的应用
. .理工大学化工热力学论文(大作业)题目:热力学第一定律的应用姓名:专业:化学工程学号: 31307022 指导教师:乃文摘要热现象是人类最早接触到的自然现象之一。
人类从远古时期开始就已经开始知道了如何利用摩擦、燃烧、爆炸等热现象来达到生产和生活的目的。
在过去的一个多世纪里面,经典热力学的发展取得了巨大的进步,从最初的模糊的热的概念逐步演变发展成为一门科学、严谨、庞大的学科。
经典热力学的发展历史是人类对热的本质及能量转换规律的认识、掌握和运用的历史。
经典热力学是一实验为基础的宏观理论,具有高度的可靠性和普遍性。
它研究的容决定了物理、化学反应进行的方向和限度,对于化工生产的发展意义重大。
它决定设计分离过程、化学反应器所需要的化学反应平衡和平衡的数据、参数和状态。
能够判断化工生产中一些新的合成工艺是否可行,以及在什么条件下可行,节省了化工开发过程中的人力、物力和研发时间;同时在化工设计、生产过程中的多元平衡数据都需要通过热力学的方法来确定。
它在冷凝、汽化、闪蒸、液相节流、蒸馏、吸收、萃取和吸附等单元操作中应用也十分普遍。
可以说经典热力学是化工设计、化工生产的基础。
热力学第一定律即能量守恒及转换定律,它是自然界的一条普遍定律,是19世纪的三大发现(进化论、细胞学说和能量守恒及转化定律)之一,在学科的各个领域均得到广泛的应用。
热力学第一定律的文字表述是:自然界一切物质都具有能量,能量有各种不同的形式,可以从一种形式转化为另外一种形式,从一个物体传递到另外一个物体,在传递与转化中能量的数量不变。
从中可知,能量既不会消失也不会无中生有,转化的过程中具有不灭性,而做功必须由能量转化而来,所以,永动机是不可能实现的。
能量守恒和转化定律的发现是人类认识自然的一个伟大进步,它揭示自然界是一个互相联系、互相转化的统一体,第一次在空前广阔的领域里把自然界各种运动形式联系起来。
在理论上,这个定律的发现对自然科学的发展和建立辩证唯物主义自然观提供了坚实的基础。
工程热力学与传热学课程总结与体会
工程热力学与传热学题目:工程热力学与传热学课程总结与体会院系:水利建筑工程学院给排水科学与工程班级:给排水科学与工程一班姓名:张琦文指导老师:姚雪东日期:2016年5月1日认识看法地位作用存在问题解决措施未来发展展望传热学在高新技术领域中的应用摘要: 热传递现象无时无处不在【2】它的影响几乎遍及现代所有的工业部门【1】也渗透到农业、林业等许多技术部门中。
本文介绍了航空航天、核能、微电子、材料、生物医学工程、环境工程、新能源以及农业工程等诸多高新技术领域在不同程度上应用传热研究的最新成果。
可以说除了极个别的情况以外,很难发现一个行业、部门或者工业过程和传热完全没有任何关系。
不仅传统工业领域,像能源动力、冶金、化工、交通、建筑建材、机械以及食品、轻工、纺织、医药等要用到许多传热学的有关知识【1】而且诸如航空航天、核能、微电子、材料、生物医学工程、环境工程、新能源以及农业工程等很多高新技术领域也都在不同程度上有赖于应用传热研究的最新成果,并涌现出像相变与多相流传热、(超)低温传热、微尺度传热、生物传热等许多交叉分支学科。
在某些环节上,传热技术及相关材料设备的研制开发甚至成为整个系统成败的关键因素。
前言:通过对传热学这门课程的学习,了解了传热的基本知识和理论。
发现传热学是一门基础学科应用非常广泛,它会解决许许多多的实际问题更是与机械制造这门学科息息相关。
传热学是研究由温度差异引起的热量传递过程的科学。
传热现象在我们的日常生活中司空见惯。
早在人类文明之初人们就学会了烧火取暖。
随着工业革命的到来,蒸汽机、内燃机等热动力机械相继出现,传热研究更是得到了飞速的发展,被广泛地应用于工农业生产与人们的日常生活之中。
当今世界国与国之间的竞争是经济竞争,而伴随着经济的高速发展也带来了资源、人口与环境等重大国际问题。
传热学在促进经薪发展和加强环境保护方面起着举足轻重的作用。
20世纪以前传热学是作为物理热学的一部分而逐步发展起来的。
[整理]工程热力学在汽车工程中的应用与发展趋势
论述工程热力学与传热学在车辆工程中的应用及发展趋势摘要随着热力学与汽车工业的蓬勃发展,人们对汽车中的热能应用要求越来越高,热力学在汽车工艺中的作用越来越重要。
本文主要从论述了目前热力学在汽车发动机的热力回收、冷却系统中的热力应用、散热器改进及制冷器中的改进这几个方面应用和未来的发展趋势。
结果我们发现,热力学对于汽车节能,提高效率有着重要的意义。
为此,热力学将会成为汽车工业发展不可或缺的一部分。
关键字:热力学汽车工业发展趋势应用节能AbstractWith the rapid development of thermodynamics and the automotive industry, people in cars have become increasingly demanding the application of heat, thermodynamics role in automotive technology is becoming increasingly important. Mainly discusses the thermodynamic applications and future trends in the automotive engine heat recovery, thermal cooling system applications, improved radiator and cooler in the present article to improve these aspects. The results we found that the thermodynamic energy saving for the car, to improve the efficiency of great significance. For this reason, the development of thermodynamics will become an integral part of the automotive industry.Key word:Thermodynamics Auto industry Development Trend Application Energy Saving引言热能的传递与应用一直是汽车工业中的一个非常重要的话题。
工程热力学论文(论热力学第一和第二定律)
论热力学第一和第二定律内容提要:热力学第一和第二定律是热力学的最基本最重要的理论基础,其中热力学第一定律从数量上描述了热能与机械能相互转换时数量的关系。
热力学第二定律从质量上说明热能与机械能之间的差别,指出能量转换是时条件和方向性。
在工程上它们都有很强的指导意义。
关键字:热力学第一定律热力学第二定律统计物理学哲学热现象是人类最早接触的自然现象之一。
从钻木取火开始,人类对热的利用和认识经历了漫长的岁月,直到近三百年,人类对热的认识才逐步形成一门科学。
在十八世纪初期,由于煤矿开采工业对动力抽水机的需求,最初在英国出现了带动往复水泵的原始蒸汽机。
后来随着工业的发展,随着对动力得更高要求,人们不断改进蒸汽机,从而导致蒸汽机效率的不断提高。
特别是1763~1784年间英国人瓦特对当时的原始蒸汽机作出的重大改进,这次改进直接推动了工业革命,是人类的生产力水平得到很大提高。
随着蒸汽机的广泛应用,如何进一步提高蒸汽机效率的问题变的日益重要。
这样就促使人们人们对提高蒸汽机热效率、热功转换的规律等问题的深入研究,从而推动了热力学的发展,其中热力学第一和第二定律便在这种发展中产生。
热力学第一定律:热力学的基本定律之一。
是能的转化与守恒定律在热力学中的表现。
它指出热是物质运动的一种形式,并表明,一个体系内能增加的量值△E(=E末-E初)等于这一体系所吸收的热量Q与外界对它所做的功之和,可表示为△E=W+Q 。
对热力学第一定律应从广义上理解,应把系统内能的变化看作是系统所含的一切能量(如化学的、热的、电磁的、原子核的、场的能量等)的变化,而所作的功是各种形式的功,如此理解后,热力学第一定律就成了能量转换和守恒定律。
在1885年,恩格斯把这个原理改述为“能量转化与守恒定律”,从而准确而深刻地反映了这一定律的本质内容。
同时热力学第一定律也可表述为:第一类永动机是不可能制造的。
在19世纪早期,不少人沉迷于一种神秘机械, 这种设想中的机械只需要一个初始的力量就可使其运转起来,之后不再需要任何动力和燃料,却能自动不断地做功。
工程热力学论文
太阳能热机发电前言太阳能是一种干净的可再生的新能源,越来越受到人们的亲睐,在人们生活、工作中有广泛的作用, 其中之一就是将太阳能转换为电能,太阳能电池就是利用太阳能工作的。
而太阳能热电站的工作原理则是利用汇聚的太阳光,把水烧至沸腾变为水蒸气,然后用来发电。
太阳能发电类型利用太阳能发电有两大类型,一类是太阳光发电(亦称太阳能光发电),另一类是太阳热发电(亦称太阳能热发电)。
太阳能光发电是将太阳能直接转变成电能的一种发电方式。
它包括光伏发电、光化学发电、光感应发电和光生物发电四种形式,在光化学发电中有电化学光伏电池、光电解电池和光催化电池。
太阳能热发电是先将太阳能转化为热能,再将热能转化成电能,它有两种转化方式。
一种是将太阳热能直接转化成电能,如半导体或金属材料的温差发电,真空器件中的热电子和热电离子发电,碱金属热电转换,以及磁流体发电等。
另一种方式是将太阳热能通过热机(如汽轮机)带动发电机发电,与常规热力发电类似,只不过是其热能不是来自燃料,而是来自太阳能。
今天我们主要来看一下太阳能热能发电的第二种情况——通过热机发电。
太阳能热机发电原理太阳能热机发电系统主要由两部分组成:1、太阳能蒸发器,主要包括太阳能真空管、联集箱、导管、控制阀、安全阀、保温箱体、冷却器;2、热机(活塞式发动),主要包括发动机箱体、活塞、连杆、曲轴、进排气阀、控制凸轮、发电机等。
原理:太阳能集热器内装有介质,集热管吸收太阳辐射使介质蒸发,产生高温高压蒸汽,这种高温高压蒸汽经管路进入热机,热机曲轴连接着活塞,高压蒸汽的膨胀使活塞通过连杆对曲轴做功,曲轴的一端连接发电机,发电机随曲轴同步旋转,产生电流。
热机在进气阀和排气阀的作用下使高温蒸汽变为低温低压蒸汽,并通过排气阀排出,排出的蒸汽的温度仍然很高,需要进入冷却箱冷却成液体,液体进入注射阀,补压进蒸发器回用。
所以说,其实太阳能热机发电其实就是简单的将太阳能转化为热能之后利用热机将热能转化为机械能最终转化为电能。
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麦克斯韦妖与信息熵
一、麦克斯韦妖的提出
1867年,麦克斯韦在致友人泰特的信中第一次提出了麦克斯韦妖的设想,1871年,麦克斯韦在《热二律局限性》一书中明确提到了麦克斯韦妖。
这一个具有神话色彩的思想实验影响了物理学界一百多年,同时也推动了一些新理论的发展。
麦克斯韦的这一个理想实验可以用下面的一个物理模型来解释。
一个绝热容器被一块绝热的隔板分割开来,左边的温度为T1,右边的温度为T2,并且假设T1>T2。
在这一块绝热隔板上开一个小门,并由一个麦克斯韦妖把守,当他发现右边的容器中有一个速度较快(相对于左边容器平均速度而言)的气体分子接近门时,麦克斯韦妖便会把门打开,让这个气体分子进入左边的容器中去,紧接着便关上这扇门隔绝两边的分子交换,并且这样的工作无需对气体做功。
同样的,如果发现左边的容器中由一个速度较慢的气体分子接近门时,麦克斯韦妖便会把门打开,让这个气体分子进入右边的容器中去。
经过这样的操作之后,左边的气体分子平均速度会不断增加,而右边气体分子平均速度会不断减小,从宏观上来说,左边容器气体的温度会上升,而右边气体的温度会不断下降。
而根据热力学第二定律的原理,热量不可能自发的从低温物体传递到高温物体,而对于麦克斯韦妖的假设,在没有任何外力功的情况下,热量便源源不断的有低温物体转移到了高温物体。
从热力学第二定律的另一个角度来说,孤立系统的熵只能增大或不变而不能减小,对于麦克斯韦妖的假设来说,由容器和麦克斯韦妖组成的这样一个孤立系统的熵却是减小的。
麦克斯韦妖的出现对热力学第二定律提出了极大的挑战,而后人们也不断的尝试去解决这一问题。
二、西拉德的解释
1922年,西拉德撰写了一篇名为《精灵的干预使热力学系统的熵减少》的论文,论文中分析了麦克斯韦妖对热力学系统干预的本质。
在文章中西拉德指出,在对系统进行测量的时候,系统显示了一种记忆能力,如果测量过程本身没有熵的产生,那么这种测量一定会使系统发生熵减,这种由测量引起的熵减少由系统中的信息的增加所补偿。
香农在1948年提出的信息论中给出了信息和熵之间的关系:
1ln n
i i i I k p p ==−∑;其中k 是玻尔兹曼常量,p i 是几率,I 是信息熵。
公式将信息熵之间做了联系,在一个孤立系统当中,信息的增加就意味着上的减少,系统有序度增加,香农将其总结为信息是用来减少不确定的东西。
将思路回到之前所提到的思想实验当中,麦克斯韦妖在判断他是否应该开启隔板上的门时首先要做的就是观测靠近门的那一个分子的速度,例如麦克斯韦妖发现右边容器中有一个
分子S运动速度大于左边容器中分子移动的平均速度,这时麦克斯韦妖就打开容器上的门让分子过去,这样的一个过程就相当于给这个分子贴上了一个“快速”的标签,也就是系统增加了分子S速度大小的这一个信息量,这种信息的增加所付出的代价就是系统熵的减少,在极限的情况下,由信息熵增加恰好等于系统热力学熵减少量。
三、兰道尔原理
1961年,兰道尔原理被提出,兰道尔原理从热力学第二定律出发,同样揭示了信息与热力学之间的关系。
兰道尔指出在计算中不需要的信息是一种浪费,需要做功来去除。
在温度为T的条件下,删除寄存器中一个比特的信息,至少需要消耗kTln2的功,其中k是玻尔兹曼常量。
从兰道尔原理的内容来看,该理论通过功作为中间量把信息的减少与熵的增加作以联系,同样说明了系统中信息是以一种负熵的形式。
也就是说兰道尔原理在本质上与香农提出的信息熵理论形成了完美的呼应,这样就将热力学第二定律与信息熵、麦克斯韦妖联系在了一起。
首先,它解决了麦克斯韦妖和热力学第二定律之间的矛盾问题,麦克斯韦妖对系统改变所产生的信息熵在形式上等同于由热力学第二定律发展而来的兰道尔原理所计算的信息擦除功,可以视为麦克斯韦妖就是信息与熵之间相互转化的一个实例;其次也可以把信息熵、兰道尔原理视为热力学第二定律的另一种表现形式,如果有能够打破兰道尔原理的过程的存在,那么这个过程就能打破热力学第二定律。
四、麦克斯韦妖的新进展
2010年11月15日,日本科学家声称他们在实验室中让一个纳米小球沿电场制造的“阶梯”向上爬动,而爬动所需的能量由该粒子在任何给定时间朝哪个方向运动这一信息转化而来。
实验的具体方法是让一个直径为287nm的苯乙烯小球沿由电场形成的微小斜坡向上爬动,由于小球受重力影响,理论上向下移动的概率要远远大于向上移动的概率,所以要在小球每次向上爬动一段距离以后增加一个电场壁垒,让小球无法向下运动,实验结果是经过一段时间以后小球便会向上运动一定的距离。
在经典的力学理论中小球的重力势能在这一过程中增加了,这是一个违背常理的东西。
造成这种违背常理的实验现象的出现的根本原因是人为设置的电场壁垒,通过外界环境给小球提供了它的位置信息,而这种信息转化为小球的能量。
在实验中,操作者研究人员可以通过感应系统(感应小球的位置)感知小球的位置,并且精确计算出这一部分位置信息所拥有的能量,通过与小球增加的机械能相比较可以发现晓求得机械能是由位置信息转化而来。
在这个实验中,操作人员和感应系统相当于麦克斯韦假设的那一个妖,而电场壁垒就相当于麦克斯韦假设的那一个门,从而从实际中模拟出了麦克斯韦妖的工作形式,从实际上证明了信息是可以转化为能量的。
五、总结
麦克斯韦最初提出麦克斯韦妖的思想实验的目的是为了找出一种违反热力学第二定律的过程,然而这种包含让众多人摸不到头脑的“妖”的思想实验使得这个假设很长时间里争论不休。
令人意想不到的是,看似只是热力学第二定律自身的问题却变化成了信息与能量之间的问题,并且间接的推动了香农信息熵理论的产生。
同时由热力学第二定律得出的兰道尔原理也成为了计算机领域的一个重要理论,它给出了计算系统的最小散热量公式。
信息熵和兰道尔原理的产生将麦克斯韦妖与热力学第二定律的矛盾化解,但更重要的是他给了我们一种信息—能量的新的能量转化方式。
我们可以设想未来会出现一种通过消费能量来产生能量或者对外作功的机器。