工程熱力學：第0章 緒論

1、南京航空航天大學工程熱力學工程熱力學南京航空航天大學l 教材教材 工程熱力學工程熱力學，沈維道等編，第三版，高等教育出版社，沈維道等編，第三版，高等教育出版社l 參考書參考書 工程熱力學工程熱力學，曾丹齡等編，高等教育出版社，曾丹齡等編，高等教育出版社 工程熱力學工程熱力學，朱明善等編，清華大學出版社，朱明善等編，清華大學出版社工程熱力學學習輔導與習題解答工程熱力學學習輔導與習題解答，童鈞耕等編，高等，童鈞耕等編，高等教育出版社教育出版社 南京航空航天大學l 成績評定成績評定 平時作業(yè)、考勤、實驗占平時作業(yè)、考勤、實驗占 30 期末考試占期末考試占 7 70（閉卷）（閉卷） 無故曠課無故曠課

2、3 3 次取消考試資格次取消考試資格l 南京航空航天大學第章第章 緒論緒論南京航空航天大學0-1 熱能及其利用熱能及其利用0-2 熱力學發(fā)展簡史熱力學發(fā)展簡史0-3 工程熱力學的研究內(nèi)容與方法工程熱力學的研究內(nèi)容與方法1. 工程熱力學是什么東西？2. 工程熱力學能解決什么問題?3. 如何學好工程熱力學南京航空航天大學工程熱力學是重要的技術基礎課工程熱力學是一門研究熱能有效利用、熱能和其它形式能量轉(zhuǎn)換規(guī)律以及物質(zhì)熱力性質(zhì)的科學南京航空航天大學0-1 熱能及其利用熱能及其利用南京航空航天大學能能 量量n 能量是能量是物質(zhì)運動的度量物質(zhì)運動的度量n 能量是人類生存與社會進步的動力能量是人類生存與社會

3、進步的動力n 一切物質(zhì)都處于運動狀態(tài)。一切物質(zhì)都處于運動狀態(tài)。一切物質(zhì)都具有能量一切物質(zhì)都具有能量南京航空航天大學n 能量的主要形式能量的主要形式l 機械能機械能l 熱能熱能l 電能電能l 化學能化學能l 核能核能l 輻射能輻射能：物體的動能和勢能物體的動能和勢能：物質(zhì)分子的熱運動動能和位能之和；物質(zhì)分子的熱運動動能和位能之和；不涉及化學變化和原子核反應的熱力學能；不涉及化學變化和原子核反應的熱力學能；也稱內(nèi)熱能，以溫度為宏觀標志也稱內(nèi)熱能，以溫度為宏觀標志：與電荷的運動與積蓄相關的能量與電荷的運動與積蓄相關的能量：通過化學反應釋放的能量通過化學反應釋放的能量：通過核反應釋放的能量通過核反應釋

4、放的能量：物體以電磁波形式發(fā)射的能量物體以電磁波形式發(fā)射的能量能能 量量南京航空航天大學n 定義：定義：能夠直接或間接提供能量的物質(zhì)資源能夠直接或間接提供能量的物質(zhì)資源n 分類：分類：l 按開發(fā)利用的情況按開發(fā)利用的情況 常規(guī)能源：常規(guī)能源：煤、石油、天然氣、水能等煤、石油、天然氣、水能等 新能源：新能源：太陽能、風能、地熱能、海洋能、核能等太陽能、風能、地熱能、海洋能、核能等l 按開發(fā)的步驟按開發(fā)的步驟 一次能源：一次能源：煤、石油、天然氣、風能、水能、太陽能等煤、石油、天然氣、風能、水能、太陽能等 二次能源：二次能源：電力、煤氣、汽油、沼氣、氫氣、酒精等電力、煤氣、汽油、沼氣、氫氣、酒精等

5、能能 源源l 其他分類其他分類.南京航空航天大學n 能量的利用過程，實質(zhì)上是能量的傳遞與轉(zhuǎn)化過程能量的利用過程，實質(zhì)上是能量的傳遞與轉(zhuǎn)化過程氫、酒精等二次能源氫、酒精等二次能源 燃料電池燃料電池 電電 能能 機械能機械能 輻射能輻射能熱熱 能能風能、水能、海洋能風能、水能、海洋能 機機 械械 機械能機械能直接利用直接利用發(fā)電機發(fā)電機 煤、石油、天然氣煤、石油、天然氣 熱熱 能能熱機熱機直接利用直接利用核核 能能核反應核反應 太陽能太陽能光合作用光合作用生物質(zhì)能生物質(zhì)能燃燒燃燒食物利用食物利用集熱器集熱器光電池光電池90燃燒燃燒能量的轉(zhuǎn)化與利用能量的轉(zhuǎn)化與利用南京航空航天大學0-2 熱力學發(fā)展簡

6、史熱力學發(fā)展簡史南京航空航天大學“冷冷”、“熱熱”的概念的概念鉆木取火：最早的人為的熱鉆木取火：最早的人為的熱- -功轉(zhuǎn)換功轉(zhuǎn)換南京航空航天大學 最早的熱最早的熱- -功轉(zhuǎn)換機械功轉(zhuǎn)換機械（hero engine hero engine ）南京航空航天大學Thomas SaveryThomas Savery的蒸汽機的蒸汽機(1650-1715)1698年南京航空航天大學NewcomenNewcomen的蒸汽機的蒸汽機AB(1664-1729)1710年南京航空航天大學瓦特的蒸汽機瓦特的蒸汽機單獨冷凝室單獨冷凝室(1736-1819)1765年南京航空航天大學需要回答的重要問題需要回答的重要問題

7、如何提高熱能機械的效果？工程熱力學粉墨登場早期蒸汽機的熱效率只有早期蒸汽機的熱效率只有1 1 2 2，現(xiàn)代燃氣輪，現(xiàn)代燃氣輪機裝置的熱效率大約只有機裝置的熱效率大約只有3737 4242，蒸汽電站，蒸汽電站的熱效率也只有的熱效率也只有4040左右。如何更有效地實現(xiàn)左右。如何更有效地實現(xiàn)熱熱能和機械能之間的轉(zhuǎn)換能和機械能之間的轉(zhuǎn)換，提高熱機的熱效率，是，提高熱機的熱效率，是十分重要的課題！十分重要的課題！南京航空航天大學0-3 工程熱力學的研究內(nèi)容和方法工程熱力學的研究內(nèi)容和方法南京航空航天大學n 熱力學：熱力學：研究物質(zhì)的能量、能量的傳遞與轉(zhuǎn)換以及能量與物質(zhì)研究物質(zhì)的能量、能量的傳遞與轉(zhuǎn)換以及

8、能量與物質(zhì) 之間普遍關系的學科之間普遍關系的學科n 工程熱力學工程熱力學l 熱力學的一個分支，是熱力學理論在工程上的應用熱力學的一個分支，是熱力學理論在工程上的應用l 主要研究主要研究熱能和機械能及其他形式的能量之間相互轉(zhuǎn)換的熱能和機械能及其他形式的能量之間相互轉(zhuǎn)換的 規(guī)律規(guī)律l 研究內(nèi)容：研究內(nèi)容：工質(zhì)的熱力性質(zhì)、基本定律、能量轉(zhuǎn)換過程工質(zhì)的熱力性質(zhì)、基本定律、能量轉(zhuǎn)換過程研究內(nèi)容研究內(nèi)容Thermo dynamicsHeat Power南京航空航天大學經(jīng)典熱力學（宏觀）經(jīng)典熱力學（宏觀）視物質(zhì)為整體，用宏觀物理量描述；以基本定律等為基礎演視物質(zhì)為整體，用宏觀物理量描述；以基本定律等為基礎演

9、繹和推理，抽出共性，得到結(jié)論繹和推理，抽出共性，得到結(jié)論統(tǒng)計熱力學（微觀統(tǒng)計熱力學（微觀- -宏觀）宏觀）從物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)出發(fā)，用量子力學、統(tǒng)計法則和概率法則從物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)出發(fā)，用量子力學、統(tǒng)計法則和概率法則分析物質(zhì)的熱力性質(zhì)和能量轉(zhuǎn)化規(guī)律。分析物質(zhì)的熱力性質(zhì)和能量轉(zhuǎn)化規(guī)律。熱力學的研究方法熱力學的研究方法l 不考慮微觀結(jié)構(gòu)，不能說明熱現(xiàn)象的本質(zhì)及內(nèi)在原因不考慮微觀結(jié)構(gòu)，不能說明熱現(xiàn)象的本質(zhì)及內(nèi)在原因l 彌補宏觀方法不足，但結(jié)論與實際不完全符合，手段很復雜彌補宏觀方法不足，但結(jié)論與實際不完全符合，手段很復雜南京航空航天大學n 采用經(jīng)典熱力學的采用經(jīng)典熱力學的宏觀研究方法宏觀研究方法，有時利用

10、有時利用分子運動論和分子運動論和統(tǒng)計熱力學統(tǒng)計熱力學基本觀點和研究成果基本觀點和研究成果n 還普遍采用抽象、概括、理想化和簡化處理方法還普遍采用抽象、概括、理想化和簡化處理方法工程熱力學的研究方法工程熱力學的研究方法南京航空航天大學工程熱力學涉及的領域工程熱力學涉及的領域 燃燒系統(tǒng)燃燒系統(tǒng)(Combustion systems) (Combustion systems) 動力的產(chǎn)生動力的產(chǎn)生發(fā)動機，電廠等。（發(fā)動機，電廠等。（ Power Power production engines, power plants, etc. production engines, power plants,

11、 etc. ） 驅(qū)動系統(tǒng)驅(qū)動系統(tǒng)航行器，火箭等。（航行器，火箭等。（Propulsion Propulsion systems aircraft, rockets, etc.systems aircraft, rockets, etc.）可再生能源的利用可再生能源的利用燃料電池，太陽能加熱系統(tǒng)，燃料電池，太陽能加熱系統(tǒng)，地熱系統(tǒng)，風能，海洋能（地熱系統(tǒng)，風能，海洋能（Alternative energy Alternative energy systems fuel cells, solar heating, systems fuel cells, solar heating, geother

12、mal, wind energy, ocean thermal, etc.geothermal, wind energy, ocean thermal, etc.）南京航空航天大學工程熱力學涉及的領域工程熱力學涉及的領域 流體壓縮和運動流體壓縮和運動風機，泵，壓縮機等。風機，泵，壓縮機等。 （Fluid Fluid compression and movement fans, pumps, compression and movement fans, pumps, compressors, etc.) compressors, etc.) 供熱通風與空調(diào)工程供熱通風與空調(diào)工程制冷系統(tǒng)，熱泵等。

13、制冷系統(tǒng)，熱泵等。（HVAC refrigeration systems, heat pumps, HVAC refrigeration systems, heat pumps, etc.etc.）低溫低溫氣體分離及液化。（氣體分離及液化。（Cryogenics gas Cryogenics gas separation and liquefactionseparation and liquefaction）生物醫(yī)學應用。生物醫(yī)學應用。（Biomedical applicationsBiomedical applications）南京航空航天大學工程熱力學的學習方法工程熱力學的學習方法 公認的較難掌握的專業(yè)課：概念抽象、內(nèi)容繁多、專業(yè)基礎知識缺乏。 基本概念要清楚，每章后的思考題有助于理