工程热力学 Engineering Thermodynamics

Presentation on theme: "工程热力学 Engineering Thermodynamics"— Presentation transcript:

1 工程热力学 Engineering Thermodynamics
田维 西华大学交通与汽车工程学院

2 教师介绍 Address：5D-211 Tel：87726799(系办)13666290078
田 维 , 博士，讲师 交通与汽车工程学院热能与动力工程系 Address：5D-211 Tel： (系办)

3 主要教学环节 课堂教学 紧跟老师讲课思路，搞清基本概念，注意解题方法和技巧。 习题 独立完成作业，按时交作业。 实验
补充Laplace变换相关知识。 实验

4 教学形式: 课堂上，多媒体授课为主，板书为辅； 学习模式：预习－>听课－>复习(作业等形式)
教学形式: 课堂上，多媒体授课为主，板书为辅； 学习模式：预习－>听课－>复习(作业等形式) 希望和要求: 意见要求及时反馈 新生事物大家支持 教师严谨治学 学生积极配合 师生共同创造佳绩 建议希望踊跃发表

5 课程成绩确定方法： 1.平时成绩：到课率、迟到早退情况、作业情况、回答问题情况、上课情况等 2.实验：实验准备情况及平时做实验的完成情况
本课程将注重过程，采用过程评价体系。成绩主要由平时成绩、实验、考试成绩三部分组成。每项说明如下： 1.平时成绩：到课率、迟到早退情况、作业情况、回答问题情况、上课情况等 2.实验：实验准备情况及平时做实验的完成情况 3.考试：闭卷，卷面考试成绩 最终成绩的给定大约按如下公式得到： 平时成绩+实验+考试成绩 三者比重大约分别为：10%、20% 、70% 平时成绩的计分方法，按照1、2、3、4分的原则。第一次没来，或未交作业，扣1分；第二次，2分，依次类推。也就是说四次以上没来或未交作业的同学，平时成绩就为0. 这个计分方法就是我本科的控制课老师那学到的。 上课将会有提问、点名，课堂练习； 课后将会有作业，记入平时成绩

6 本课程的考核 *上述三项成绩若其中一项成绩为0分，则本门课程成绩为0分。 1、平时表现
包括学生的学习态度、创新意识、思维能力以及作业是否认真、计算准确的程度等方面，以10％计入总分。 2、教学实验 根据实验课出勤率和实验报告的撰写，以20%计入总分。 3、期中考试和期末闭卷考试 作为专业基础课，许多概念、基础理论是学生必须掌握的，因此采用闭卷考试形式。考试内容覆盖全部授课内容。期末考试成绩以70%计入总分。 *上述三项成绩若其中一项成绩为0分，则本门课程成绩为0分。

7 本课程的主要内容 基本概念 热力学第一定律 理想气体的性质 理想气体的热力过程 热力学第二定律 实际气体的性质与热力学一般关系式 水蒸汽
气体和蒸汽的流动 压气机的热力过程 气体与蒸汽动力循环 制冷循环 湿空气

8 ● 总学时：56学时/50学时 1 绪论 2 基本概念及定义 6 3 热力学第一定律 5 4 理想气体的热力性质 理想气体热力过程
热力学第二定律 8 7 压气机 气体动力循环 9 实际气体 10 水蒸汽及蒸汽动力循环 11 制冷循环

9 工程热力学所属学科 工程热物理 Engineering Thermophysics 工程热力学 传热学 Heat Transfer
流体力学 Hydrodynamics 燃烧学 Combustion 热物性学 Thermophysical Property Engineering Thermophysics

10 课程特点：系统性强、概念抽象、计算简单 。
学习要求： 1. 提高课堂学习效率。 2. 课后及时整理学习笔记，复习巩固提高。 3. 按时、独立完成作业 。 4. 有问题及时答疑。 5. 独立完成实验。

11 绪 论 工程热力学是重要的技术基础课 工程热力学 是一门研究热能有效利用及 热能和其它形式能量转换规律 的科学

12 Thermodynamics can be defined as the science of energy
Therme dynamis (Greek words) heat power 热能 Thermal Energy

13 能 源—指提供各种能量的物质源。 一次能源—自然界以自然形态存在的、可资利 用的能源。 如：风能、水利能、太阳能、 地热能、核能、化学能等。 二次能源—由一次能源加工转换后的能源。 如：热能、机械能、电能。

14 能量的转换和传递过程 风 能 水 力 能 化 学 能 核 能 地 热 能 太 阳 能 热 能 机 械 能 电 能 一次能源 风车 水力机械
水车 燃 烧 光电反应 聚 变 裂变 传热 传热 燃料电池 热 能 热 机 温差发电 磁流体发电 热 用 户 机 械 能 二 次 能 源 电动机 发电机 电 能

15 能源的资源  石油 Petroleum单位:(储/产)10亿吨/百万吨  天然气 Natural Gas单位:(储/产)万亿/10亿立方
据BP世界能源统计，2007年数据，2008年6月发布  石油 Petroleum单位:(储/产)10亿吨/百万吨 世界：168.6（3905.9）中国：2.1（186.7）  天然气 Natural Gas单位:(储/产)万亿/10亿立方 世界：2940（2654.1）中国：69.3（62.4）  煤炭 Coal单位:(储/产)百万吨/百万吨油当量 世界：847488（3135.6）中国：114500（1289.6）

16 工程热力学与节能 工程热力学 是一门研究热能有效利用及 热能和其它形式能量转换规律 的科学 建立节能的理论基础

17 热能利用方式 热能直接利用：冶金，化工，生活（煮饭） 热 机 热能 机械能 ( 转换装置 )

18 Energy and Environment
燃煤： SO2、 粉尘、 CO2 （酸雨） （温室效应） acid rain Greenhouse effect 车辆： NOx、 HC 、 CO、 CO2 SUN 缺氧 O3 雾Smog

19 中国与日本工业能耗比较

20 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%
钢铁工业 % 建材工业 % 石化 % 合成氨 % 有色金属 % 交通部门: 公路 % 铁路 % 民航 % 政府机构： %

21 热力学的分类 工程热力学：热能与机械能 物理热力学 化学热力学 生物热力学 溶液热力学 热力学 教材：P7，图1-2

22 内燃机的工作原理图

23 压缩制冷装置系统简图

24 蒸 汽 机 示 意 图 汽缸 活塞 曲柄连杆 锅炉 冷凝器 曲轴箱 泵

25 原子能蒸汽动力装置系统简图 载热质(重水、碱性金属蒸汽) 反应堆(浓缩铀) 换热器 泵 冷凝器 发电机 汽轮机 冷却水

26 燃 气 轮 机 装 置 系统 简 图 废气 燃烧室 燃气轮机 空气 压气机 燃料 燃料泵

27 地源热泵                                                                                                                     

28 各种热工装置的热力学共性内容归纳 装置名称 工作物质 热 源 冷 源 功 蒸汽动力装置 水蒸汽 高 温 物 体 冷却水 对外输出功
装置名称 工作物质 热 源 冷 源 功 蒸汽动力装置 水蒸汽 高 温 物 体 冷却水 对外输出功 燃气轮机装置 燃 气 燃烧产物(自身) 大 气 对外输出功 内燃机装置 燃 气 燃烧产物(自身) 大 气 对外输出功 压缩制冷装置 制冷剂 被冷却物体 大 气 消 耗 功

29 热力装置共同基本特点 1、热源，冷源 heat reservoir 2、工质 medium, working substance
3、容积变化功 moving boundary work 4、循环 cycle

30 动力循环简图 热效率 高温热源 Thermal efficiency Q1 热机 W Q2 低温热源

31 思 考 题 ？ 1、为什么永动机不能实现？ 2、为何要有两个热源，能否不要低温热源, 不放热，W=Q是否可以进行？
3、热能和机械能通过什么介质转换,不同的介质对热工转换的程度是否有影响？ 4、影响能量转换的因素有哪些？如何提高转换的效果？

32 工程热力学研究的主要内容和方法 研究内容 1、研究能量转换的客观规律，即热力学第一定律与第二定律； 2、研究工质的基本热力学性质；
3、研究工质在各种热工设备中的工作过程； 将热力学基本理论应用于工程实际，对不同的过程和循环进行分析和计算， 探讨影响能量转换的规律及提供转换效果的途径。 4、化学热力学基础。

33 工程热力学研究方法 1、宏观方法：连续体(continuum)，用宏观物理量描述其状态，其基本规律是无数经验的总结，以热力学第一和第二定律为基础。 特点：可靠，普遍，不能任意推广 经典 （宏观,平衡）热力学 classical (macroscopic, equilibrium) √

34 工程热力学研究方法 2、微观方法：从微观粒子的运动及相互作用角度研究热现象及规律 特点：揭示本质，模型近似 微观（统计）热力学
microscopic (statistical) thermodynamics

35 教材与参考书 教材 1. 沈维道，蒋智敏，童钧耕合编.工程热力学(第四版). 北京：高等教育出版社. 主要参考书
1．曾丹苓等.工程热力学（第三版）.北京: 高教出版社,2002 2．朱明善，刘 颖，林兆庄，彭小峰合编．工程热力学(第一版)．北京：清华大学出版社，1999

36 4. 童钧耕等. 工程热力学总复习 —— 理论概要和习题. 上海:上海交通大学出版社, 2001
3. 严家騄. 工程热力学（第三版）.北京: 高教出版社, 2000 　　4. 童钧耕等. 工程热力学总复习 —— 理论概要和习题. 上海:上海交通大学出版社, 2001 　　5. 何雅玲. 工程热力学精要分析及典型题精解. 西安: 西安交通大学出版社, 2000 6.M.C.波特尔,C.W.萨默顿.工程热力学.北京:科学出版社,2002 　　7.Michael J. MORAN Howard N. SHAPIRO Fundamentals of Engineering Thermodynamics 4th. Edition JOHN WILEY & SONS, INC.2000