工程热力学(华北电力大学)全套课件

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绪论
0-1 火力发电厂的生产过程
0-2 热能及其利用
0-3 热力学发展简史 0-4 工程热力学的内容 0-5 工程热力学的学习
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火力发电厂的生产过程
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火力发电厂系统图
汽轮机
锅 B 炉
锅炉
Boiler（B）
T
G
发电机
汽轮机
Turbine（T）
凝汽器（冷凝器）
Condenser（C）
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热能的动力应用
热能—机械能
车用内燃式发动机、船用燃气轮机、船用蒸汽 轮机、飞机喷气式发动机
热能—机械能—电能
蒸汽轮机发电 内燃机发电 燃气轮机发电
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我国的能源结构
煤是一次能源主体，石油天然气部分依靠进口。 2002年，我国煤炭产量13.8亿吨，居世界第一位； 原油产量1.67亿吨，居世界第五位；天然气产量 326.6亿立方米，居世界第十六位，发电量16540 亿千瓦时，居世界第二位。 2002年，我国一次能源总消费中煤炭占66.1％， 石油23.4%，天然气2.7%，水电7.1%，核电0.7%。 我国是世界第二大能源消费国。
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热力学的建立—热二律
1824年，卡诺提出了卡诺循环和卡诺定理，发现 了热能转变为机械能的根本条件，即必须有温度 不同的热源和冷源，这从本质上说明了热力学第 二定律。 开尔文在1848年根据卡诺定理制定了“热力学温 标”，克劳修斯在1850年根据卡诺定理提出了 “熵”。 在卡诺研究的基础上，1850-1851年间，克劳修斯 和开尔文先后提出了热力学第二定律。
水泵
P
给水泵
C
凝汽器
Pump（P）
发电机
Generator（G）
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思考
火力发电厂的热效率不高，只有40%左右，大量的 热量通过凝汽器散发到环境中去了，那么,为什么 不把凝汽器去掉呢？ 采用再热和回热的目的是什么？ 为什么火力发电厂只利用燃料的低位发热量而不 利用燃料的高位发热量？ 蒸汽在汽轮机中作的功如何计算？ 将通过学习工程热力学的知识获得答案。
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热能的重要性
地球一次能源中以热能形式利用的占85%。 燃料化学能（煤、石油、天然气、生物 质）、太阳能、地热能、原子核能等基本 是以热能的形式得到利用。
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热能的利用方式
热能的直接利用
化工、冶金、食品、生活 分馏、加热、烘干、采暖、蒸煮
热能的动力应用
热能动力装臵（热机）
• 蒸汽动力装臵：蒸汽机、蒸汽轮机 • 燃气动力装臵：内燃机、燃气轮机、喷气发动机
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热力学的逐渐形成
人类对热现象的本质认识逐渐形成了热力 学这一科学分支。
热质说（热素说） 热是一种运动学说
焦耳提出热功当量彻底否定了热质说。
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热力学的建立—热一律
1842年，迈耶提出了能量守恒原理。 十九世纪中叶，焦耳前后用了20多年时间，做过 多种多样的实验，测定了热功当量。1850年焦耳 在第一篇总结论文中，以各种精确的实验结果的 一致性，给出了能量守恒定律的实验基础，使得 热力学第一定律得到充分的证实。 此外，赫姆霍兹等人也都对热力学第一定律作出 了贡献。
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焦耳：热一律的发现者之一
英国物理学家。1818年12月 24日生于英国的索尔福。他 父亲是酿酒厂的厂主，焦耳 从小体弱不能上学，在家跟 父亲学酿酒，并利用空闲时 间自学化学、物理。他很喜 欢电学和磁学，对实验特别 感兴趣。后来成为英国曼彻 斯特的一位业余科学家。可 以说焦耳是一位自学成才的 杰出的科学家。
多媒体教学课件
华北电力大学 能源与动力工程学院
绪论
0-1 火力发电厂的生产过程
0-2 热能及其利用
0-3 热力学发展简史 0-4 工程热力学的内容 0-5 工程热力学的学习
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什么是工程热力学？
Engineering Thermodynamics 热力学是研究物质的能量、能量传递和转换以及 能量及物质之间普遍关系的科学。 工程热力学是在阐述热力学普遍原理的基础上， 研究以上原理的技术应用的学科，主要研究热能 与其他形式的能量（主要是机械能）之间的转换 规律及其工程应用。
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热现象的利用和发展
原始人在争取自己生存条件的自然斗争中学会了 取火和用火，这是人类取得的第一个巨大成就， 是人类启蒙性地发掘利用热能的第一步，但这并 不是热力学的开始，只是热现象的利用。 18世纪前瓦特发明蒸汽机前，热能的主要利用方 式是直接利用。 1784年，瓦特对原始蒸汽机进行改造，增加了曲 轴、进汽阀、排汽阀。蒸汽机的发明引发了欧洲 产业革命，激发了人们对热现象的理论研究。
2010 年 58770 15000 25.5% 40000 68% 2000 3.4% 1170 2% 600 1%
2020 年 93000 22000 24% 60000 63% 5000 5% 4000 4% 2100 0-1 火力发电厂的生产过程
0-2 热能及其利用
0-3 热力学发展简史 0-4 工程热力学的内容 0-5 工程热力学的学习
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我国电力总装机容量
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我国电力工业的结构规划
装机容量（万千瓦） 总装机容量 水电 煤电 气电 核电 装机容量 所占比例 装机容量 所占比例 装机容量 所占比例 装机容量 所占比例 新能源 （风， 太阳， 装机容量
生物质，地热等）
2000 年 32740 7930 24% 23700 73% 700 2% 210 0.6% 240 0.7%
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卡诺：热二律的奠基者
卡诺的父亲是拿破仑第一 执政手下的战争部长及滑 铁卢战争前百日政权的内 政部长。 1812年，卡诺考入巴黎理 工学院，在那里受教于泊 松、盖－吕萨克、安培和 阿喇戈这样一批卓有成就 的老师。他主要攻读了分 析数学、分析力学、画法 几何和化学。 28岁时发表《关于火的动 力》，36岁去世。
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绪论
0-1 火力发电厂的生产过程
0-2 热能及其利用
0-3 热力学发展简史 0-4 工程热力学的内容 0-5 工程热力学的学习
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一次能源与二次能源
能源:能够直接或间接提供能量的物质资源。 一次能源:在自然界中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: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。