工程热力学第1讲-第0章绪论详解PPT课件
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21
0.1 工程热力学简介
工程热力学的研究方法：
1、宏观方法： 宏观基本实验规律
逻辑推理
热现象规律
将研究对象看作连续体，用宏观物理量描述其状态，其基本规律是无 数经验的总结。
特点：可靠，普遍，不能任意推广 应用：经典 （宏观,平衡）热力学 化工装备及过程领域
2、微观方法： 对微观结构提出模型、假设
100度，后施勒默尔将两个固定点倒过来建立了摄氏温标。 1779年，全世界有温标19种。 1848年，开尔文发表论文《建立在卡诺热动力理论基础上
的绝对温标》。 1854年，开尔文提出的开氏温标，得到世界公认。
25
热力学第一定律
内容：热可以转变为功，功也可以转变为热；消耗一 定的功必产生一定的热，一定的热消失时，也必产生 一定的功。
热力学第零定律是温度 测量的理论基础。 B 温度计
24
对温度的研究
1593年，伽利略利用空气热胀冷缩的性质，制成了温度计 的雏形。
1702年，阿蒙顿制成空气温度计，但不准确。 1724年，荷兰工人华伦海特在他的论文中，建立了华氏温
标，首先使用水银代替酒精。 1742年，瑞典的摄尔修斯定义水的沸点为0度，冰的熔点为
发电（火力、核能） 车辆发动机（内燃机） 轮船发动机 航空发动机
40% 25~35% 25~35% 20~30%
制冷空调 (非热机）
>200%
20
0.1 工程热力学简介
工程热力学的研究内容： 1）基本概念、基本定律； 2）工质的热力性质； 3）热力过程、热力循环； 4）热功转换设备、工作原理； 5）节能分析。 6）溶液热力学！ 7）化学热力学！
80
91
2000
中国平均供电耗煤量的变化
10
节能是我们的责任
节能是近年来的基本国策 “开发和节约并重” 节能任重道远！ 节能是我们的责任！
我国主要部门节能潜力：
钢铁工业
24%
建材工业
13-22%
石化
10-24%
合成氨
6-18%
有色金属
4-10%
交通部门: 公路 20-50%
铁路 10-30%
民航 16-34%
1906年
T E S S 基准
人类最伟大的十个科学发现：
勾股定理
微生物的存在 血液循环
物种进化 基因
牛顿运动定律 物质的结构 电流 热力学四大定律 光的波粒二象性
23
热力学第零定律
热力学第零定律（R.W. Fowler in 1931） 如果两个系统分别与第三个系统处于
热平衡，则两个系统彼此必然处于热平衡。
1 工程热力学简介 2 热力学发展史 3 教学安排与学习要求
3
思考题
CH0 绪论
1 了解工程热力学发展简史； 2 理解热能和机械能连续转换需要满足的条件。
4
CH0 绪论
0.1 工程热力学简介
•课程性质 •研究对象 •研究内容 •研究方法
0.2 热力学发展史
•理论——热力学四大定律 •实践——热机 •热力学领域的科学大家
6
世界能源状况
全球能源消费增长迅速
全球能源危机
7
石油价格波动
8
中国能源需求与生产差额
9
中国与世界工业能耗比较
3.5
g / kW. h
600 500 400 300 200
3
2.5
2
中国
1.5
日本
1
0.5
0 吨煤/吨钢 吨煤/吨合成氨 总利用率
中国 世界先进
冶金\化肥耗煤量比较
100
0
60
70
17
制冷装置
冰箱
1、热源，冷源
2、工质（制冷剂）
空调
(电能机械能热能)
3、得到容积变化功 4、循环 (加压、放热、膨胀、吸热)
18
热能与其他形式能之间转换的条件
1. 热源、冷源 2. 工作介质——气体或者蒸汽 3. 容积变化 4. 循环
吸热（蒸发）膨胀（节流）
压缩 冷凝（放热）
19
常见能量转换设备的能量利用率
15
燃气轮机装置
飞机
坦克
(化学能热能机械能）
1、热源，冷源 2、工质（燃气） 3、膨胀做功 4、循环 (加压、加热、膨胀做功、放热)
16
内燃机装置
空气、油
废气
汽车
吸气
压缩 点火
膨胀
排气
火车
(化学能热能机械能）
1、热源，冷源 2、工质（燃气） 3、膨胀做功 4、循环 (加压、加热、膨胀做功、放热)
统计方法
热现象规律
从微观粒子的运动及相互作用角度以研究热现象及规律。 特点：揭示本质，模型近似 应用：微观（统计）热力学
22
0.2 热力学发展史
理论发展——热力学四大定律：
1. 热力学第零定律
ຫໍສະໝຸດ Baidu1931年
2. 热力学第一定律
18401850年
3. 热力学第二定律
18541855年
4. 热力学第三定律
0.3 教学安排与学习要求
5
0.1 工程热力学简介
工程热力学：
➢ 是一门从工程观点来论述热力学
普遍原理及其各种应用的基础性
应用学科。
本课程的性质：
① 专业基础课 ② 节能分析的理论基础 ③ 过程装备设计的理论基础之一
热
力
热学 工 基 础
传热 学
工程热力学： 热能与机械能转换
物理热力学 化学热力学 生物热力学 溶液热力学
政府机构：
15-20%
11
0.1 工程热力学简介
工程热力学的研究对象： 工程热力学主要研究热能的有效利用以及热能和其它
形式能量转换规律。
热是人类最早发现的一种自然力，是地球上一切生命 的源泉。
—恩格斯
12
能源转换利用的关系
生物质
风 能
燃
水 能
化 学 能
料 电 池
风 车
水 轮 机
水 车
燃 烧
核 能
本质：能量转换及守恒定律在热过程中的应用。
能量守恒和转化定律是自然界基本规律，恩格
斯曾将它和进化论、细胞学说并列为三大发现。
成因：
理论——迈耶
实验——焦耳
数学形式——亥姆霍兹
26
热力学第一定律的发展
1830年，法国萨迪·卡诺：“准确地说，能量既不会创生 也不会消灭，实际上，它只改变了它的形式。”
过程装备与控制工程专业
工程热力学
第一讲
山东大学机械工程学院 过程装备与控制工程研究所
.
1
自我介绍
主 讲： 曲延鹏
机械工程学院过控研究所(千佛山校区8#508) ( 88395100（O） 13964066875 （M） Email：sdu_qyp@163.com
课代表：惠东林
2
本讲内容
CH0 绪论
聚裂 变变
热
地太 热阳 能能
利 光转 用 热换
一次能源 (天然存在)
能 85%
机械能 发电 电动 机机
热机 电
直接利用 能
光 电
二次能源
转
换
13
生活中常见的能量转换设备
锅炉
冰箱
汽车
汽轮机
空调
飞机
14
蒸汽动力装置
热电厂
蒸汽机车
(化学能热能机械能电能)
1、热源，冷源 2、工质（水，蒸汽） 3、膨胀做功 4、循环(加压、加热、膨胀做功、放热)
0.1 工程热力学简介
工程热力学的研究方法：
1、宏观方法： 宏观基本实验规律
逻辑推理
热现象规律
将研究对象看作连续体，用宏观物理量描述其状态，其基本规律是无 数经验的总结。
特点：可靠，普遍，不能任意推广 应用：经典 （宏观,平衡）热力学 化工装备及过程领域
2、微观方法： 对微观结构提出模型、假设
100度，后施勒默尔将两个固定点倒过来建立了摄氏温标。 1779年，全世界有温标19种。 1848年，开尔文发表论文《建立在卡诺热动力理论基础上
的绝对温标》。 1854年，开尔文提出的开氏温标，得到世界公认。
25
热力学第一定律
内容：热可以转变为功，功也可以转变为热；消耗一 定的功必产生一定的热，一定的热消失时，也必产生 一定的功。
热力学第零定律是温度 测量的理论基础。 B 温度计
24
对温度的研究
1593年，伽利略利用空气热胀冷缩的性质，制成了温度计 的雏形。
1702年，阿蒙顿制成空气温度计，但不准确。 1724年，荷兰工人华伦海特在他的论文中，建立了华氏温
标，首先使用水银代替酒精。 1742年，瑞典的摄尔修斯定义水的沸点为0度，冰的熔点为
发电（火力、核能） 车辆发动机（内燃机） 轮船发动机 航空发动机
40% 25~35% 25~35% 20~30%
制冷空调 (非热机）
>200%
20
0.1 工程热力学简介
工程热力学的研究内容： 1）基本概念、基本定律； 2）工质的热力性质； 3）热力过程、热力循环； 4）热功转换设备、工作原理； 5）节能分析。 6）溶液热力学！ 7）化学热力学！
80
91
2000
中国平均供电耗煤量的变化
10
节能是我们的责任
节能是近年来的基本国策 “开发和节约并重” 节能任重道远！ 节能是我们的责任！
我国主要部门节能潜力：
钢铁工业
24%
建材工业
13-22%
石化
10-24%
合成氨
6-18%
有色金属
4-10%
交通部门: 公路 20-50%
铁路 10-30%
民航 16-34%
1906年
T E S S 基准
人类最伟大的十个科学发现：
勾股定理
微生物的存在 血液循环
物种进化 基因
牛顿运动定律 物质的结构 电流 热力学四大定律 光的波粒二象性
23
热力学第零定律
热力学第零定律（R.W. Fowler in 1931） 如果两个系统分别与第三个系统处于
热平衡，则两个系统彼此必然处于热平衡。
1 工程热力学简介 2 热力学发展史 3 教学安排与学习要求
3
思考题
CH0 绪论
1 了解工程热力学发展简史； 2 理解热能和机械能连续转换需要满足的条件。
4
CH0 绪论
0.1 工程热力学简介
•课程性质 •研究对象 •研究内容 •研究方法
0.2 热力学发展史
•理论——热力学四大定律 •实践——热机 •热力学领域的科学大家
6
世界能源状况
全球能源消费增长迅速
全球能源危机
7
石油价格波动
8
中国能源需求与生产差额
9
中国与世界工业能耗比较
3.5
g / kW. h
600 500 400 300 200
3
2.5
2
中国
1.5
日本
1
0.5
0 吨煤/吨钢 吨煤/吨合成氨 总利用率
中国 世界先进
冶金\化肥耗煤量比较
100
0
60
70
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制冷装置
冰箱
1、热源，冷源
2、工质（制冷剂）
空调
(电能机械能热能)
3、得到容积变化功 4、循环 (加压、放热、膨胀、吸热)
18
热能与其他形式能之间转换的条件
1. 热源、冷源 2. 工作介质——气体或者蒸汽 3. 容积变化 4. 循环
吸热（蒸发）膨胀（节流）
压缩 冷凝（放热）
19
常见能量转换设备的能量利用率
15
燃气轮机装置
飞机
坦克
(化学能热能机械能）
1、热源，冷源 2、工质（燃气） 3、膨胀做功 4、循环 (加压、加热、膨胀做功、放热)
16
内燃机装置
空气、油
废气
汽车
吸气
压缩 点火
膨胀
排气
火车
(化学能热能机械能）
1、热源，冷源 2、工质（燃气） 3、膨胀做功 4、循环 (加压、加热、膨胀做功、放热)
统计方法
热现象规律
从微观粒子的运动及相互作用角度以研究热现象及规律。 特点：揭示本质，模型近似 应用：微观（统计）热力学
22
0.2 热力学发展史
理论发展——热力学四大定律：
1. 热力学第零定律
ຫໍສະໝຸດ Baidu1931年
2. 热力学第一定律
18401850年
3. 热力学第二定律
18541855年
4. 热力学第三定律
0.3 教学安排与学习要求
5
0.1 工程热力学简介
工程热力学：
➢ 是一门从工程观点来论述热力学
普遍原理及其各种应用的基础性
应用学科。
本课程的性质：
① 专业基础课 ② 节能分析的理论基础 ③ 过程装备设计的理论基础之一
热
力
热学 工 基 础
传热 学
工程热力学： 热能与机械能转换
物理热力学 化学热力学 生物热力学 溶液热力学
政府机构：
15-20%
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0.1 工程热力学简介
工程热力学的研究对象： 工程热力学主要研究热能的有效利用以及热能和其它
形式能量转换规律。
热是人类最早发现的一种自然力，是地球上一切生命 的源泉。
—恩格斯
12
能源转换利用的关系
生物质
风 能
燃
水 能
化 学 能
料 电 池
风 车
水 轮 机
水 车
燃 烧
核 能
本质：能量转换及守恒定律在热过程中的应用。
能量守恒和转化定律是自然界基本规律，恩格
斯曾将它和进化论、细胞学说并列为三大发现。
成因：
理论——迈耶
实验——焦耳
数学形式——亥姆霍兹
26
热力学第一定律的发展
1830年，法国萨迪·卡诺：“准确地说，能量既不会创生 也不会消灭，实际上，它只改变了它的形式。”
过程装备与控制工程专业
工程热力学
第一讲
山东大学机械工程学院 过程装备与控制工程研究所
.
1
自我介绍
主 讲： 曲延鹏
机械工程学院过控研究所(千佛山校区8#508) ( 88395100（O） 13964066875 （M） Email：sdu_qyp@163.com
课代表：惠东林
2
本讲内容
CH0 绪论
聚裂 变变
热
地太 热阳 能能
利 光转 用 热换
一次能源 (天然存在)
能 85%
机械能 发电 电动 机机
热机 电
直接利用 能
光 电
二次能源
转
换
13
生活中常见的能量转换设备
锅炉
冰箱
汽车
汽轮机
空调
飞机
14
蒸汽动力装置
热电厂
蒸汽机车
(化学能热能机械能电能)
1、热源，冷源 2、工质（水，蒸汽） 3、膨胀做功 4、循环(加压、加热、膨胀做功、放热)