工程热力学绪论课件.

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1、江苏大学热工教研室教学大纲教学日历工程热力学工程热力学绪论0-1热能及其利用0-2能量转换装置的工作过程0-3工程热力学的研究对象及研究方法0-1热能及其利用工程热力学是从工程的观点出发，研究热能和机械能之间相互转换规律的一门学科。能源：为人类生产和日常生活提供各种能量和动力的物质资源。自然界提供的能量主要有：风能、水能、太阳能、地热能、波力能、燃料的化学能、原子能等。可见，从自然能源中所获得能量的主要形式是热能。因此，对热能的研究和利用，对于人类的生产和生活有着巨大的意义。热能利用的基本形式：直接利用：将热能直接用来加热物体。间接利用

2、：将热能转化为其他形式的能量如：机械能、电能后再加以利用。在能量的间接利用中，能量的转换往往是能量利用的前提，各种热动力装置工作的目的，都是将热能转变为机械能，或再利用动力机械带动发电机，将热能最终变为电能的形式使用。即：热能热能机械能机械能电能为了使热能更加有效，更加经济地转换为机械能或电能，研究出优良的热动力装置，这就需要掌握有关能量及其转换规律的知识——工程热力学知识。0-2能量转换装置的工作过程工程热力学是研究热能和机械能相互装换规律的一们学科，在学习本课程的过程中，要涉及到各种能量转换装置，如：活塞式内燃机、燃气轮机装置、蒸汽

3、动力装置等以及制冷装置。为了从这些装置中总结出能量转换的基本规律，更好地了解工程热力学研究的内容，在这里简单地介绍一些主要热力设备的实际工作过程。一、热能动力装置将热能转化为机械能的装置——热机。这里介绍一下内燃机动力装置和蒸汽动力装置。一、活塞式内燃机装置工作特点：燃料在汽缸内燃烧，通过活塞和曲柄连杆机构，将活塞的往复运动变为曲轴的回转运动。吸气过程——活塞下行，进气阀开启，空气被吸气缸，进气阀关闭。工作过程（柴油机）：压缩过程——随着活塞的上行，对气体进行压缩。燃烧、膨胀过程——当活塞运行到接近上止点时，空气温度超过柴油的着火点温度

4、，喷入雾化柴油，柴油自燃起火，为燃烧过程（吸热过程）。紧接着高温高压燃气膨胀作功，推动活塞下行。排气过程——活塞到达下止点时，排气阀开启，废气被排出气缸。由于废气的温度很高。因此是放热过程。在活塞再一次自上止点向下运动时又重新吸气，重复上述工作循环。总结：气缸内气体经历了压缩——吸热——膨胀作功——放热四个过程,连续不断地将热能转换为机械能。二、燃气轮机装置组成：压气机、燃烧室、涡轮机组成。工作过程：从大气中吸入空气后，经压气机的增压，提高了空气的温度和压力，然后送进燃烧室，一部分空气供喷入燃烧室的燃料进行燃烧用，另一部分空气用于和燃烧

5、后的高温燃气混合，使燃气的温度和涡轮机叶片允许的最高温度相适合。当燃气进入涡轮机后，先经喷管提高流速，然后高速流过涡轮机的叶片，推动涡论旋转并输出机械功，作过功的废气直接排入大气。总结：气体经历了压缩——吸热——膨胀作功——放热四个过程,连续不断地将热能转换为机械能。燃烧室压气机气轮机空气燃料1234三、蒸汽动力装置组成：锅炉、汽轮机、冷凝器、给水泵四部分组成。工作过程：水在锅炉中加热生成水蒸气，水蒸气经过热器后为过热蒸汽，高温高压的过热蒸汽送入汽轮机膨胀作功，排出的废气引入冷凝器，凝结成水。冷凝水经给水泵加压后重新送入锅炉。重复上述循

6、环。总结：水和水蒸气经历了压缩——吸热——膨胀作功——放热四个过程,连续不断地将热能转换为机械能。锅炉汽轮机12冷凝器冷却水3给水泵4二、制冷装置以消耗机械功或其他能量为代价，使物体获得低于环境温度并维持该低温。制冷的方式：压缩式制冷、喷射式制冷、吸收式制冷等。下面以蒸汽压缩制冷装置为例，作简单介绍。组成：由节流阀、压气机、蒸发器、冷凝器组成。工作过程：高温常压的制冷工质先通过节流阀节流降压，使温度降低到所需的低温。然后进入冷藏库的蒸发器，工质从冷库的物体吸热后汽化，成为低压蒸汽，然后送入压气机压缩提高压力，再经冷凝器冷却降温，重新得到

7、高压常温的液体工质，重复上述循环过程。结论：为了合理的设计各种能量转换设备，必须掌握热能和机械能转换的规律，并掌握能量转换过程的分析方法，这就是工程热力学所研究的内容。0-3工程热力学的研究对象及研究方法研究对象：热能和机械能机械能之间相互转换规律。工程热力学的建立和发展与热力工程的发展是密切联系的。早期，工程热力学只是建立了热机的理论基础，而近代，随着科学技术的发展，在热泵、空调、太阳能的利用等许多方面都涉及到热力学的理论，因此工程热力学就成为一门重要的技术基础理论课程。工程热力学并不去深入研究各种热力设备的具体结构和个别的工作特征，

8、而着重分析各种热力设备中某些共同的本质问题。上面介绍了内燃机装置、蒸汽动力装置的的热力循环过程及制冷装置的制冷循环过程，尽管其设备、结构及装置系统各不相同，但可以发现其能量转换过程有共同点。其共同点是：1、