热能与动力机械基础综述

电能 风能：将空气的流动能量→机械能→电能 电能：可直接转化为机械能
2 热能的重要性： 在能量转换过程中，热能是利用能源的最基
本和最主要的能量形式。 在能源利用中，我国90%以上是通过“热”的
环节而利用；世界各国平均85%以上都是通过热 而利用能源。
第一章 基本概念
热能利用装置和动力机械的本质：
第一章 绪论
一、三代能源文明 人类文明的每一步，都和能源的利用息息相关。人类
进化发展的过程，是一部不断向自然界索取能源的历史。 人类发现用火以来经历了三代能源文明：
1、柴薪——马车农业文明
人类第一代主体能源是柴薪。用树枝、杂草等作为燃 料，用于燃烧煮食和取暖，用草饲养牲畜，靠人力、畜力 并利用一些简单机械作动力，从事手工生产和交通运输活 动。
热能和动力机械基础综述
Thermal Energy and Power Mechanics Basis
一、本课程的设置：专业调整后新开设的课，是社会市场发 展的需要；不仅限于现代动力设备的能量转换特点；能源 结构的变化、能源利用方式的更新。 21世纪的特点：信息化。问题：能源问题、污染问题。 70年代的“多、快、好、省” 过去：从内燃机角度，如何有效应用？专业化 现在：从能量转换的角度，如何更有效利用，并节省 能源；
根据电磁波的波长分为 γ 射线、x射线、热辐射、微波、毫
米射线、无线电波等。 热辐射——是原子振动而产生的电磁能，包括紫外线、可见
光射线、红外线等。 辐射强度与物质温度有关，并产生热效应——叫热辐射。
5．化学能：仅以贮存形式存在的能量形式。如燃料的化学能。 特点：与其它物质的原子和分子相结合时释放出来。
1908年，福特研制成功了第一辆汽车。此后，汽车、 飞机、柴油机轮船、内燃机车、石油发电等，将人类飞速 推进到现代文明时代。
到20世纪60年代，全球石油的消费量超过煤炭，成 为第三代主体能源。
随着全球人口的急剧膨胀，能源消费大幅度增长。
煤炭、石油均为矿物能源，是古生物在地下历经数 亿年沉积变迁而形成的，不可再生，其储量极为有限。
2．热能：与原子和分子的运动有关的能量 特点：宏观上以温度的高低表现；是基本的能量形式—其它 形式的能都能完全转换为热能
3．电能：与电子的流动和积累有关的能。 特点：以静电场能或感应电场能的形式储存；以电流形传递
电能；能有效地转换为其它形式的能。 4．辐射能（电磁能）：物体以电磁波形式发射的能。
特点：以电磁射线形式表现；
二、热能及动力机械概述 热能：与物质的原子和分子热运动有关的能量，
是能量利用的最基本、最主要的能量形式， 宏观现象：温差。
；
动力机械：将其它形式的能量转换成机械能的动力装置、设备。
在人类社会生活中的地位：不可分割的关系，各行各业 离不开能源
热能与动力机械的关系：热能是动力机械的一种能源； 而动力机械是能源利用的具体体现。
都属于能量的传递、转换和利用的设备。 在能量的传递、转换和利用过程中必有共同的规律 和共同的内容。
主要内容：介绍这种能量传递及转换利用过程中的 基本概念
要求：了解能量转换原理和特点、方式
第一节 热能及其利用
一、能量的存在形式 能量？
产生某种效果或变化的能力。产生某种效果或变化过程中伴 随能量的消耗和转换。 能量的类型：6种 1．机械能：包括动能、位能（势能）、弹性能、表面张力能 特点：以功的形式表现，有效地转化为其它形式的能
按现在的能源消耗，世界上石油、天然气和煤等生 物化石能源，将在几十年至200年内逐渐耗尽。
另外，大量矿物能源的燃烧，是造成大气污染、“酸雨”和 “温室效应”的罪魁祸首。
4、第四代绿色能源——？探索中
60年代以来，“能源革命”的呼声日渐高涨。“能源革 命”的目的，是以绿色能源，（包括如核能和可再生能源， 如水电能、生物质能、太阳能、风能、地热能、海洋能 和氢能等）逐步代替矿物能源。绿色能源将有望为21世 纪人类社会的发展提供持久的动力。
如通过源自文库烧将化学能转换为热能而释放。
6．核能：蕴藏在原子核内部的能量，仅以贮存形式存在。如原 子能等。 特点：在原子核中的粒子相互作用——原子核反应时释放 出来； 原子核反应，有放射性衰变、核裂变、核聚变三种，核裂变、 聚变反应时释放大量能量。
二、能源及其分类
能源？：直接或经过转换而获取某种能量的资源。 1．按能源形式和来源分类为：三种 1）来自太阳的能量：太阳辐射能、煤炭、石油、天然气、
19世纪以来，电磁感应现象的发现，使得由蒸汽轮 机作动力的发电机开始出现，煤炭作为一次能源被转换 成更加便于输送和利用的二次能源――电能。
3、石油——内燃机现代文明
公元前250年，中国人首先发现石油是一种可燃的液 体。
1854年，美国宾夕法尼亚州打出了世界上第一口油 井，石油工业由此发展。
19世纪末，人们发明了以汽油和柴油为燃料的奥托 内燃机和狄塞尔内燃机。
1．自然界能源的存在形式： 燃料类：煤炭、石油、天然气、木材、核燃料
——以热能形式利用； 水力：水的流动动能或位能转换为机械能； 太阳能：光能转换成热能；洗浴、供暖、制冷； 地热能：直接利用地热水（地热蒸汽）的热能，转换为供热，
或间接地用于地热发电。 潮汐能：利用海水涨落时的能量，使之转换为其它能。 海 洋 能 的 利 用 ： 海 水 温 差 发 电 —— 通 过 热 能 → 机 械 能 →
二、学本课的目的意义 了解和掌握能量转换的基本原理和节能途径，不同能
源的特点、利用方法及其评价。 三、主要内容
典型的几种动力设备装置中热能的转换与利用。如 1．内燃机中的热功转换 2．涡轮机及喷气发动机中的热功转换 3．锅炉及换热器中的热能的利用 4．热力发电的基本原理 5. 制冷与空调设备中热能的利用等 6. 新能源及其利用
从远古时代直至中世纪——农业文明时代。
2、煤炭——蒸汽机工业文明
18世纪西欧产业革命开创的工业文明，逐步扩大了 煤炭的利用。
蒸汽机的发明，使煤炭成为第二代主体能源。
以煤炭作燃料的蒸汽机，主要应用于使纺织、冶金、采 矿、机械加工等工业，使之获得迅速发展。
同时，蒸汽机车、轮船的出现，使交通运输业得到 巨大进步。