工程热力学与传热学(中文) 绪论
工程热力学与传热学概念整理
工程热力学与传热学概念整理工程热力学第一章、基本概念1.热力系：根据研究问题的需要，人为地选取一定范围内的物质作为研究对象，称为热力系（统），建成系统。
热力系以外的物质称为外界；热力系与外界的交界面称为边界。
2.闭口系：热力系与外界无物质交换的系统。
开口系：热力系与外界有物质交换的系统。
绝热系：热力系与外界无热量交换的系统。
孤立系：热力系与外界无任何物质和能量交换的系统3.工质：用来实现能量像话转换的媒介称为工质。
4.状态：热力系在某一瞬间所呈现的物理状况成为系统的状态，状态可以分为平衡态和非平衡态两种。
5.平衡状态：在没有外界作用的情况下，系统的宏观性质不随时间变化的状态。
实现平衡态的充要条件：系统内部与外界之间的各种不平衡势差（力差、温差、化学势差）的消失。
6.强度参数：与系统所含工质的数量无关的状态参数。
广延参数：与系统所含工质的数量有关的状态参数。
比参数：单位质量的广延参数具有的强度参数的性质。
基本状态参数：可以用仪器直接测量的参数。
7.压力：单位面积上所承受的垂直作用力。
对于气体，实际上是气体分子运动撞击壁面，在单位面积上所呈现的平均作用力。
8.温度T：温度T是确定一个系统是否与其它系统处于热平衡的参数。
换言之，温度是热力平衡的唯一判据。
9.热力学温标：是建立在热力学第二定律的基础上而不完全依赖测温物质性质的温标。
它采用开尔文作为度量温度的单位，规定水的汽、液、固三相平衡共存的状态点（三相点）为基准点，并规定此点的温度为273.16K。
10状态参数坐标图：对于只有两个独立参数的坐标系，可以任选两个参数组成二维平面坐标图来描述被确定的平衡状态，这种坐标图称为状态参数坐标图。
11.热力过程：热力系从一个状态参数向另一个状态参数变化时所经历的全部状态的总和。
12.热力循环：工质由某一初态出发，经历一系列状态变化后，又回到原来初始的封闭热力循环过程称为热力循环，简称循环。
13.准平衡过程：由一系列连续的平衡状态组成的过程称为准平衡过程，也成准静态过程。
工程热力学和传热学
热力学（经典热力学）：研究能量 （特别是热能)性质及其转换规律的科学。
工程热力学：热力学的一个分支， 着重研究热能与机械能相互转换（热功转 换）的规律。
19
具体的工程应用
节能潜力的评估 露点及控制 油船中剩余舱容的确定
20
第二章 基本概念
Chapter 2 Basic Concepts
工程热力学和传热学
第一篇 工程热力学
Engineering Thermodynamics
1
工程热力学是研究什么的？ What the Engineering
Thermodynamics study for?
我们为什么要学习工程热力学？ Why we study Engineering
Thermodynamics？
二、系统的类型
1.按系统与外界交换的形式分类
系统与外界有三种相互作用形式：质、功、热 （1）开口系统：open system 系统与外界有 物质交换
工质流入
系统边界
W
Q 工质流出
稳定流动开口系统 不稳定流动开口系统
（2）闭口系统： closed system 系统与外界无 物质交换
闭口系统具有恒定质量，但具有恒定质量 的系统不一定都是闭口系统 。
制冷循环：
目的是把热量Q2 从低温物体中取出排 向高温，为此要消耗 外功W。在状态参数
坐标图P－V图上为
逆时针方向。为逆循 环。
热泵循环：
为另一种逆循环，目的是向高 温热源供热（空调取暖）。其工作原 理和P-V图与制冷循环相同。
a.压力：系统表面单位面积的垂直作用力。
(1)压力的单位：1N/m2 = 1Pa(帕） 1MPa = 106Pa ； 1bar = 105Pa
工程热力学与传热学(第二十七)复习题部分答案
《工程热力学与传热学》复习题答案渤海石油职业学院石油工程系——晏炳利第一篇工程热力学第一章绪论一、填空题1．水力能、风能、太阳能、地热能、燃料化学能、原子能等2．①以机械能的形式直接利用（如水力能、风能）；②以热能的形式利用（如太阳能、地热能、燃料化学能、原子能等）。
3．①直接利用热能加热物体（如采暖、烘烤、冶炼、蒸煮等）；②间接利用。
4．吸气、压缩、爆发、排气5．①热力学第一、第二定律；②研究工质的热物理性质；③研究各种热力设备中的能量转换过程二、概念题1．热力学：是一门研究与热现象有关的能量、物质和它们之间相互作用规律的科学。
2．工程热力学：是从工程应用的角度研究热能与机械能之间相互转换的规律，达到提高能量有效利用率目的的学科。
三、简答题1．工程热力学的基本任务．：通过对各种用能设备及系统中的能量转换过程及影响因素的研究，探索有效、合理利用能量的技术途径和基本方法。
第二章基本概念一、概念题1．工质：工程热力学中，把实现热能与机械能相互转换的媒介物或工作介质称为工质。
2．环境（外界）：指系统以外与系统相联系的部分称为环境。
3．热力状态：系统在某一瞬间的宏观物理状况称为系统的热力状态简称状态。
4．平衡态：指在不受外界影响的条件下，系统的宏观性质不随时间改变的状态。
5．绝对压力（P）：一般情况下，容器内系统的实际压力称为绝对压力（P）。
测压计测出的不是绝对压力，而是气体的绝对压力与当地大气压力的差值，是一个相对压力。
6.表压力（Pg）：当容器内气体的实际压力大于大气压力时，测压计（压力表）的读数为正，读数称为表压力。
7.真空度（Pv）：当容器内气体的实际压力小于大气压力时，测压计（真空表）的读数为负，读数的绝对值称为真空度。
状态方程：表示基本状态参数之间函数关系的方程称为状态方程。
热力过程（过程）：系统从一个状态变化到另一个状态所经历的状态称为热力过程。
准静态（准平衡）过程：系统由平衡态（I）变化到平衡态（II）的过程中，所经历的每一个中间状态都可看作平衡态，这样的过程均称为准静态（准平衡）过程。
工程热力学与传热学 第十三章 传热学绪论
第十三章 绪论
• 第一节 传热学的研究对象 • 第二节 热传递的三种基本方式 • 第三节 导热过程、对流换热过程、辐射 导热过程、对流换热过程、 换热过程和传热过程
第一节 传热学的研究对象 传热学是研究热量传递规律 传热学是研究热量传递规律的科学 热量传递规律的科学
（以及热量传递的机理、规律、计算和测试方法） 以及热量传递的机理、规律、计算和测试方法） 满足或确定设备所应有的热传递速率， 满足或确定设备所应有的热传递速率， 确保设备所要求的温度分布； 确保设备所要求的温度分布； t=f(x,y,z,τ)，以满足该设备的技术要求。 t=f(x,y,z,τ)，以满足该设备的技术要求。
热量传递过程的推动力： 热量传递过程的推动力：温差
凡是有温度差的地方就有热量传递； 凡是有温度差的地方就有热量传递； 热量传递是自然界和生产技术中一种非常普遍的现象。 热量传递是自然界和生产技术中一种非常普遍的现象。
工程热力学和传热学之间的联系与区别 热力学与传热学之间的联系 都以热现象为研究对象， (1) 都以热现象为研究对象，研究热能的传递与转换过程中的基 本规律； 本规律； 热力学的基本定律， (2) 热力学的基本定律，也是传热学的基础 热力学与传热学之间的区别 工程热力学着重解决热力过程进行的条件、方向和深度, (1) 工程热力学着重解决热力过程进行的条件、方向和深度,研 究能量数量和质量方面的情况。 究能量数量和质量方面的情况。经典热力学不考虑能量传递 过程所需的时间。 过程所需的时间。 工程热力学主要研究可逆过程（ (2) 工程热力学主要研究可逆过程（冷、热介质温差无限小的情 况下），而传热学研究的一切热量传递过程是不可逆过程。 ），而传热学研究的一切热量传递过程是不可逆过程 况下），而传热学研究的一切热量传递过程是不可逆过程。 (3) 工程热力学不仔细研究过程进行的不同时刻与设备的不同地 点上温度变化情况，而这是传热学感兴趣的话题。 点上温度变化情况，而这是传热学感兴趣的话题。
传热学-绪论PPT课件
五、传热过程
1、举例 ➢内燃机气缸中的高温燃气经气缸壁传给水套中的
冷却水。
➢暖气设备内水蒸气通过器壁散热至周围空气中。
➢冷凝器中的冷却水通过管壁从低压水蒸气吸收热 量。
2、定义 热量由壁面一侧的流体通过壁面传到另一侧流 体中的过程称为传热过程。
三、传热学的应用
(1)自然界中的例子
• 若房间里气体的温度在夏天和冬天都保持20度，那么 为什么在冬天和夏天人在房间内所穿的衣服厚度不一 样？
• 北方寒冷地区，建筑房屋都是双层玻璃，以利于保温 。如何解释其道理？
(2)工程技术领域
• 动力、化工、制冷、建筑、机械制造、新能源、微电 子、核能、航空航天、微机电系统（MEMS）、新材料 、军事 、科学与技术、生命科学与生物技术…
(3) 与专业相关的具体应用举例
• 发动机缸壁的传热损失，降低了发动机的热效率 • 发动机冷却系统 • 空调系统 •…
通过对传热学课程的学习，将会对解决热 传递的问题打下一定的理论基础。
1-2 热量传递的基本方式
• 热量传递过程实例 铝壶烧开水
• 热量传递的三种基本方式： 导热(热传导)、 对流(热对流) 、 热辐射。
（1）任何物体，只要温度高于0 K，就会不停地向 周围空间发出热辐射。
（2）互相辐射的物体之间并不需要接触。即辐射 能的传递不用借助于媒介物。即使在真空中也可以 传递。
（3）热辐射不仅产生能量的转移，而且还伴随能 量形式的转化。（热能—辐射能—热能 ）
4、计算式 ①黑体：能吸收投入到其表面上的所有热辐射能的
3、对流换热定义 流体流过固体壁面时所发生的热传递过程。
工程热力学与传热学(中文) 第1章 基本概念
F
气体膨胀过程
1 p1 A pext1 A
膨胀过程： 膨胀过程：
若 p1A = pexቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ1 A + F 为初始平衡状态 平衡状态1 为初始平衡状态 突然减小 pext1—— pext2 则 p1A > pext 2 A + F 活塞右行 中间状态： 中间状态：不平衡状态 中间过程： 中间过程：不平衡过程 当 p2A = pext2 A + F 达到新的平衡状态 平衡状态2 达到新的平衡状态 思考： 思考：若过程进 行的无限缓慢
出口 开口系统示意图
（outlet） ）
2. 热力系统的分类 （1）系统与外界是否进行物质交换： ）系统与外界是否进行物质交换： a：闭口系统（closed syetem） ： ） 系统与外界之间没有物质交换，只有能量交换. 系统与外界之间没有物质交换，只有能量交换 控制质量系统）。 （控制质量系统）。
思考
两个不同概念 “平衡”和“均匀” 平衡” 均匀”
1-2-3 基本状态参数
1. 温度 （1）温度 （temperature） ） ） 是标志物体冷热程度的参数。 是标志物体冷热程度的参数。 2） （2）热力学第零定律（the zeroth law of Thermodynamics） ） 如果两个物体同时与第三个物体处于热平衡， 如果两个物体同时与第三个物体处于热平衡， 则它们彼此也处于热平衡。 则它们彼此也处于热平衡。 （3）温标 （temperature scale） ） ） 温度的数值表示法。 温度的数值表示法。
热力学温标 （thermodynamic scale of temperature） ） 热力学温标基准点： 热力学温标基准点： 基准点 取水的三相点（triple point）（纯水固、液、气三相 取水的三相点（ ）（纯水固、 ）（纯水固 平衡共存的状态点）为基准点， 平衡共存的状态点）为基准点， １Ｋ= 定义其温度为273.16 K。 。
工程热力学和传热学
内燃动力装置
1.内燃动力装置
燃气进 口
排入大气
2.蒸汽动力装置
二、制冷装置中热量从低温处传递到高温处的过程
q1
3
2
冷凝器
膨
w
胀
压缩机
阀
4
q2
1
蒸发器
工程热力学的研究对象、内容和方法
研究对象：热能与机械能相互转换的规律和方法以及 提高转换效率的途径。
基本内容：1）基本概念和定律； 2）工质的性质和过程； 3）工程应用；
b 微电子： 电子芯片冷却 c 生物医学：肿瘤高温热疗；生物芯片；组 织与器官的冷冻保存 d 军 事：飞机、坦克；激光武器；弹药贮 存 e 制 冷：跨临界二氧化碳汽车空调/热泵； 高温水源热泵 f 新能源：太阳能；燃料电池
热能在热机中的转换过程
一、热能动力装置中热能转换为机械能的过程
蒸汽动力装置
特别是在下列技术领域大量存在、
工程热力学和传热学问题
动力、化工、制冷、建筑、机械制造、新 能源、微电子、核能、航空航天、微机电 系统（MEMS）、新材料、军事科学与技 术、生命科学与生物技术…
在几个特殊领域中也有许多应用：
a 航空航天：高温叶片气膜冷却与发汗冷 却；火箭推力室的再生冷却与发汗冷却； 卫星与空间站热控制；空间飞行器重返大 气层冷却；超高音速飞行器（Ma=10）冷 却；核热火箭、电火箭；微型火箭（电火 箭、化学火箭）；太阳能高空无人飞机
第一章 概 论
• 热能及其利用 • 工程热力学的研究对象、内容和方法 • 传热学的研究对象
热能及其利用
• 热能的动力利用 • 热能的直接利用
当今世界两大研究热点问题：
节能 环保
可再生能源：酒精、木材等
工程热力学与传热学(中文) 第2章 热力学第一定律
（2）内位能 由于分子间相互作用力的存在所具有的位能，
与气体的比体积有关。 （3）化学能，原子核能，电磁能。
热力学能
内动能 + 内位能 + 化学能 + 原子核能 + 电磁能
内动能 + 内位能
可忽略
2. 对热力学能的几点说明
（1）热力学能的单位和符号：单位：焦耳 J，符号 U。 （2）比热力学能：单位质量物质的热力学能。 u, J / kg。
（4）可逆微元过程 Q = d U + p d V
2
W 1 pdV
2
w 1 pdv
q=du+pdv
（5）循环
Q W
Q net = w net
2-4 开口系统稳定流动的能量方程式
分析
p1 v1 m1 1
cf1
1
Q
Ws
2
cf 2
2 p2 v2 m2
1. 工质的热力状态参数及速度在不同截面上不同。
2. 特点
工质质量流量 维持恒定
系统储存能量 维持恒定
流通截面上一 切参数恒定
单位时间流入 系统的工质质 量等于流出系 统的工质质量
单位时间内加入 系统的净热及系 统对外做的净功 不随时间改变
任何空间点上 工质的状态参 数和流速不随 时间而变化。
2-4-2 流动功（flow work）
1. 流动功
Q = W + U = W + U2 - U1
—— 闭口系统能量方程式（热一解析式）
2-3-2 几点说明
W
（1）意义：加给工质的热量
Q
a: 一部分用于增加工质的热力学能。
u
b: 另一部分以作功的方式传递到外界。
工程热力学与传热学(中文) 第2章 热力学第一定律
2-3-3 几种不同形式的表达式
（1）任意过程 ） （2）任意微元过程 ） （3）可逆过程 ） Q=∆U+W q=∆u+w
δ q: 微元热量 δ w: 微元功量 d u: 热力学能的微元变化量
δQ=dU+δW δq=du+δw Q = ∆ U + ∫ 12 p d V q = ∆ u + ∫ 12 p d v δQ=dU+pdV δq=du+pdv
（perpetual motion machine of the first kind） ）
是永远不可能制造出来的。 是永远不可能制造出来的。
2-2-2 方程表达式
对于任意热力系统（开口，闭口），热力过程： 对于任意热力系统（开口，闭口），热力过程： ），热力过程 进入系统 的能量
-
离开系统 的能量
2-4-1 稳定流动（steady flow） ）
1. 稳定流动
开口系统内部及边界上各点工质的热力参数和运动参数 不随时间变化的流动过程。 不随时间变化的流动过程。
2. 特点
工质质量流量 维持恒定 系统储存能量 维持恒定 流通截面上一 切参数恒定
单位时间流入 系统的工质质 量等于流出系 统的工质质量
1
Q
2
W
闭口系统能量守恒
依据： 依据：热力学第一定律
进入系统 的能量
-
离开系统 的能量
=
系统储存 能量的变化
推导： 推导： Q – W = ∆ U
Q = W + ∆ U = W + U2 - U1 —— 闭口系统能量方程式（热一解析式） 闭口系统能量方程式（热一解析式）
2-3-2 几点说明
工程热力学与传热学（第一讲）1-1、2
⼯程热⼒学与传热学（第⼀讲）1-1、2渤海⽯油职业学院⽯油⼯程系——晏炳利第⼀篇⼯程热⼒学第⼀章绪论本章主要介绍热能的利⽤、热⼒学的由来和典型能量转换装置的⼯作过程。
⽬的是使学⽣从宏观上上了解⼯程热⼒学的研究对象、基本任务、主要内容和研究⽅法等。
为在以后章节中能够联系实际的进⾏热⼒学分析。
第⼀节热能利⽤及热⼒学发展简述⼀、热能及其利⽤能源：是指为⽣产和⽣活提供各种能量和动⼒的物质资源。
⾃然界中已为⼈们可利⽤的能源有：⽔⼒能、风能、太阳能、地热能、燃料化学能、原⼦能等。
能源的开发和利⽤的程度是⼈类社会发展的⼀个重要标志。
能源的利⽤⽅式：①以机械能的形式直接利⽤（如⽔⼒能、风能）；②以热能的形式利⽤（如太阳能、地热能、燃料化学能、原⼦能等）。
热能的利⽤⽅式：①直接利⽤热能加热物体（如采暖、烘烤、冶炼、蒸煮等）；②间接利⽤。
包括：a通过热机（蒸汽机、蒸汽轮机、内燃机、燃⽓轮机、喷⽓发动机等）将热能转化为机械能；b通过发电机转化为电能。
热能通过热机转化为机械能的效率较低，早期蒸汽机的热效率为1%~2%；近代⼤型发电机的热效率也只有35%~40%。
因此，合理有效地实现热能与其他形式能量的转换，提⾼能源利⽤率是关系到社会和⼈类发展的重要课题。
⼆、热⼒学的发展简史古代——钻⽊取⽕。
最简单的由机械能转化为热能。
南宋时期——利⽤⽕焰的热⼒来产⽣机械能驱动⾛马灯旋转。
利⽤⽕药燃烧产⽣的喷⽓推动⽕箭飞⾏。
近300年来，⼈们从观察和实验中逐步总结出热现象的规律，形成了热现象的宏观理论—热⼒学。
热⼒学定义：是⼀门研究与热现象有关的能量、物质和它们之间相互作⽤规律的科学。
热⼒学是在研究如何提⾼热机的效率和制造性能更好的热机的基础上发展起来的。
其突出事件有：①18世纪前，⼈们没有正确的、科学的热理论；②1714年，法伦海特建⽴了华⽒温标，使热学⾛上了实验科学发展的道路，并产⽣了“热质学说”。
该学说认为热是⼀种能流动的没有质量的物质（称为热质），它可以进⼊⼀切物体中，不⽣不灭，物体的冷与热取决于物体中含热质的多少。
工程热力学与传热学：绪论
6.热力学的发展简史
7.学习方法 ➢ 掌握学科的主要线索——
研究热能转换为机械能的规律，方法以及 怎样提高转化效率和热能利用的经济性； ➢ 注意掌握用基本概念和基本理论分析处理实际 问题的基本方法，学会利用“抽象”和“简化”实际 问题的方法；
➢ 注意弄清各参量的物理意义；
➢ 提高工程意识。
0-2-2 传热学的研究方法
基本规律。
0-2-1 工程热力学的研究内容
1.热力学（Thermodynamics) 是一门研究物质的能量，能量传递和转换以及能
量与物质性质之间普遍关系的科学。
2.工程热力学（Thermodynamics) 主要研究热能和机械能以及其它形式的能量之间
相互转换的规律。
3.工程热力学的理论基础 （1）热力学第一定律； （2）热力学第二定律。
4.工程热力学的主要研究内容 （1）工质的基本热力性质； （2）热力过程和热力循环； （3）提高能量转换经济性的途径和技术措施。
5.工程热力学的研究方法
工程热力学
热力学采用两种不同的研究方法：
➢ 经典热力学的宏观研究方法（Classical thermodynamics）
➢ 微观研究方法（Statistical thermodynamics）
热电直接 转换装置
电
工业 热装置
电热装置
核反应 堆
能
热 机
机 械 能
发 电 机
能
用户
Hale Waihona Puke 用户用户0—2 热工基础的研究内容
➢热工基础：
是由工程热力学和传热学两部分基本内容 组成的综合性热工技术理论基础。
➢研究内容：
（1）主要研究热能利用的基本规律； （2）提高热能利用率的方法； （3）热能利用过程和其它热现象中热量传递的
工程热力学与传热学(第二十六)复习题综述
《工程热力学与传热学》复习题渤海石油职业学院石油工程系——晏炳利第一篇工程热力学第一章绪论一、填空题1．自然界中已被人们利用的能源有：、、、、、等。
能源的开发和利用的程度是人类社会发展的一个重要标志。
2．能源的利用方式：、、3．热能的利用方式：、4．柴油机的工作过程：、、、。
5．工程热力学的主要内容：二、概念题热力学、工程热力学三、简答题工程热力学的基本任务第二章基本概念一、概念题或简答题1．工质、环境（外界）、热力状态、平衡态、绝对压力、表压力、真空度、状态方程、热力过程（过程）、准静态（准平衡）过程、可逆过程、功、容积功(体积功)、热量功与热量的区别、二、填空题1．对工质的要求：、2．根据系统与环境的关系，系统可分为四种：、、、。
3．平衡态的条件：、。
4.热力学平衡态的特点：、。
5.热力学中常见的状态参数：、、、、、等。
6.状态参数的特点：、。
7.强度参数与质量，不具有，如、等。
尺度参数与质量，具有，如、、等。
8．绝对压力（P）、表压力（Pg）和大气压力（Pb）之间的关系为：。
绝对压力（P）、真空度（Pv）和大气压力（Pb）之间的关系为：。
9．华氏温标、摄氏温标与绝对温标之间的换算：、、。
10．实现可逆过程必须满足的条件：、。
第三章热力学第一定律一、填空题1．自然界中存在的能量形式有：、、、。
2．工质的内能包括：、。
3．工质的内能是和的函数。
4．热力学第一定律用于闭口系统的数学表达式（闭口系统能量方程）为：。
对于单位质量工质有：对于微元过程有：。
5．一元稳定流动开口系统的热力学第一定律数学表达式。
6．常见的换热器有：、、、、、。
7．喷管是一种使流动工质的管道。
扩压管是使工质沿流动方向的管道。
8．气轮机分为：轮机和轮机。
它们都是由和组成的。
9．节流过程中，工质的相等。
二、概念题及简答题热力学第一定律的实质、稳定流动、一元稳定流动满足的条件、节流、第四章热力学第二定律一、填空题1．热力学第一定律揭示了与的相互转换及中的能量守恒规律。
清华大学热工基础课件工程热力学加传热学1绪论
列中间状态，最终回到初始状态。
工程热力学的发展历程
早期发展
工程热力学起源于古代人类对火的使用和对蒸汽的认识。 随着工业革命的兴起，人们对热能转换和利用的研究逐渐 深入。
基础理论建立
19世纪末，卡诺、焦耳等科学家通过实验研究，建立了热 力学的理论基础，包括卡诺循环、焦耳定律等。
现代发展
随着科技的不断进步，工程热力学在能源转换、环境保护 、航空航天等领域的应用越来越广泛，成为能源、动力、 化工等学科的重要基础。
要关注热力系统能量的转换与传递过程，以及系统状态变化的规律。
02
热力系统
热力系统是指可以与周围环境进行热量交换的封闭系统。系统内的能量
转换与传递过程遵循热力学的第一定律和第二定律。
03
热力循环
在工程热力学中，热力循环是一系列连续的热力学过程，包括吸热、膨
胀、放热、压缩等过程。循环中，系统从某一初始状态出发，经过一系
19世纪末，傅里叶、牛顿等科学家对传热学进行了系统 的研究和总结，奠定了传热学的基础。
20世纪以来，随着科技的发展和工业的进步，传热学在 理论和实践方面都取得了长足的进步。
传热学的研究对象和内容
01
传热学的研究对象是热量传递过程中的规律和现象，主要 研究导热、对流、辐射三种传热方式。
02
导热是指热量在物体内部通过分子、原子等微观粒子的运动传递 ；对流是指流体在运动过程中将热量传递给固体壁面；辐射是指
热力循环与热效率
介绍各种热力循环，如蒸汽循环 、燃气循环等，以及如何提高循 环效率和减少能量损失。
传热学部分大纲
导热基本定律与稳态导热
介绍导热基本定律，即傅里叶定律，以 及稳态导热的分析方法和计算。
对流换热
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（5）根据开发利用过程中对环境的污染情况
清洁能源：对环境无污染或污染很小的能源，如太阳能，风能， 水能，海洋能等。
非清洁能源：对环境污染较大的能源，如煤，石油，天然气等。
2. 热能的利用
热能的利用通常有两种基本形式： 直接利用：将热能直接用于加热物体。 间接利用：把热能转化为其他形式的能而加以利用。
（1）机械能（Mechanical energy）
主要包括物体的动能和势能（宏观机械能）。 是人类最早认识和利用的能量。
（2）热能（Thermal energy）
指物质分子的热运动动能和由于分子之间相互作用力 而具有的位能。
温度是物体具有热能多少的宏观标志之一。
分子移动 分子转动 分子振动
蒸气动力装置（Steam power equipment）
包括：蒸汽机，蒸汽轮机装置。 主要设备：锅炉，汽轮机，冷凝器，给水泵等。
瓦特发明的蒸汽机
蒸汽火车
电厂蒸汽动力装置系统
燃气动力装置（Gas power equipment）
包括：内燃机（汽油机，柴油机），燃气轮机装置，喷气发动机等。
汽油发动机结构
热工基础（热工理论基础） 是由工程热力学和传热学两部分基本内容组成
的综合性热工技术理论基础。
热工基础的研究内容 （1）研究热能利用的基本规律； （2）提高热能利用率的方法和热能利用过程； （3）热现象中热量传递的基本规律。
0-2-1 工程热力学的研究内容
1. 热力学（Thermodynamics）
工程热力学与传热学
（热工基础）
中国石油大学（北京）机械与储运学院
工程热力学与传热学
绪论
绪论
内容要求： 量（Energy）
1. 能量：能量是物质运动的度量。
目前人们认识和利用的能量有
机械能（Mechanical energy） 热能 （Thermal energy） 电能 （Electrical energy） 化学能（Chemical energy） 核能 （Nuclear energy） 辐射能（Radiation energy）
核能蕴藏在物质原子核内部。 是通过核反应（核裂变或核聚变）释放的能量。
（6）辐射能（Radiation energy）
是物体以电磁波的形式向外发射的能量。 辐射能通常由其他形式的能量转换而来。
核裂变和核聚变
辐射能
0-1-2 热能及其利用
1. 能源：是指能够直接或间接提供能量的物质资源。
可被利用的能源
柴油发动机结构
V形六缸发动机
燃气轮机装置
航空发动机
核电装置（Nuclear power equipment）
原理：将原子核裂变释放的核能转变为热能，再转变为电能的系统。 主要设备：核反应堆，蒸汽发生器，汽轮机，冷凝器，给水泵等。
核电装置
核电与火力发电的比较
我国核电站的发展： • 已建成核电站：秦山一期，二期核电站，大亚湾一期，二期核电站。 • 在建核电站：岭澳核电站，秦山三期核电站，连云港核电站， 浙江三门核电站。
（3）根据开发利用情况及在社会经济生活中的地位
常规能源：指开发时间较长，技术比较成熟，被广泛利用的能源， 如煤炭，石油，天然气，水能等。
新能源：指开发时间较短，因技术不成熟尚未被大规模开发利用 的能源，如太阳能，风能，地热能，海洋能，生物质能，核能等。
（4）根据能否再生
可再生能源：指不会因被开发利用而明显减少，具有自然恢复 能力的能源，如太阳能，风能，海洋能，生物质能等。
风能 水力能 海洋能
Hydrodynamical
energy
Wind energy
太阳能
地热能
tidal energy
燃料的化学能
ocean
（煤，石油，天然气） energy
核能
Solar
0
Earth heat
Nuclear Power
Natural gas
Petroleum
Coal
2. 能源的分类
（1）直接利用（热利用）（The direct utilization）
厨房用热
太阳能热水器
熔炼炉
（2）间接利用（动力利用）（The powered utilization）
涉及到的能量转换
热能
机械能
热能
机械能
电能
热能
电能
热能的间接利用需要能量转换装置来实现
蒸汽动力装置（Steam power equipment） 燃气动力装置（Gas power equipment） 热电装置 （Heat and power equipment） 核电装置 （Nuclear power equipment） 太阳能装置 （Solar energy power equipment）
是一门研究物质的能量，能量的传递和转换以及能量与 物质性质之间普遍关系的科学。
2. 工程热力学
主要研究热能和机械能以及其它形式的能量之间相互 转换的规律。
（1）根据初始来源
地球本身蕴藏的能源：如核能，地热能等。 来自地球以外天体的能源：如太阳能，生物质能等。 地球与其他天体相互作用产生的能源：如潮汐能等。
（2）根据开发步骤
一次能源：在自然界以自然形态存在可以直接开发利用的能源， 如煤，石油，天然气，风能，水能，太阳能，地热能，海洋能等。
二次能源：由一次能源直接或间接转化而来的能源， 如电力，煤气，汽油沼气，氢气，甲醇，酒精等。
物体的动能和势能
物质分子热运动
（3）电能（Electrical energy）
是与电荷的运动与积蓄有关的能量。 电能通常由其他形式的能量转换而来。
（4）化学能（Chemical energy ）
与物质的分子结构有关，是通过物质的化学反应所 释放的能量。
一度电能做什么？
化学能和核能
（5）核能（Nuclear energy）
我国第一座自主设计建造的 30万千瓦压水堆核电站—— 浙江秦山核电站（秦山一期）
广东大亚湾核电站俯瞰图
各种能源与热能的转换以及热能的利用
天然气 石油 煤 核能
太阳能 地热能
燃烧炉 热
热电直接 转换装置
电
工业 热装置
电热装置
核反应 堆
能
热 机
机 械 能
发 电 机
能
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0-2 热工基础的研究内容