清华大学传热课件绪论.ppt

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1、绪论1.能量0-1能量与能源能量是物质运动的度量。能量是人类社会进步的动力。世界是由物质构成的，一切物质都处于运动状态，所以一切物质都具有能量。7/28/20211能量的主要形式:机械能：物质分子热运动动能与位能之和，即不涉及化学变化和核反应的热力学能，也称为内热能；电能化学能核能辐射能:物体的动能与势能；热能：与电荷的运动和积蓄有关的能量；：通过化学反应释放的能量；：通过核反应释放的能量；：物体以电磁波的形式发射的能量。7/28/202122.能源能源是指能够直接或间接提供能量的物质资源。（1）能源分类1）按开发利用的情况：常规能源：煤、石油、天然气、水能、

2、核能等。新能源：太阳能、风能、海洋能、生物质能、地热能、核聚变燃料等。2）按开发的步骤：一次能源:煤、石油、天然气、风能、水能、太阳能、地热能、海洋能等。二次能源:电力、煤气、汽油、沼气、氢气、甲醇、酒精等。7/28/202133）按能否再生：可再生能源：水能、太阳能、风能、海洋能、生物质能、地热能等；非再生能源：煤、石油、天然气、核能等。4）按开发利用过程中对环境的污染情况：清洁能源：太阳能、风能、水能、海洋能等；非清洁能源：煤、石油、天然气等。（2）能源对人类社会发展的重要意义能源是人类社会生存的基础，能源的开发和利用是人类社会发展的动力，能源开发和利用水

3、平是人类社会文明的重要标志之一。7/28/20214能源问题是全世界关注的重大问题，从20世纪70年代起，就被列入世界5大问题之一。全世界关注的5大问题：1）能源2）人口3）粮食4）环境5）资源能源建设也是我国四化建设的战略重点之一。7/28/20215（3）我国能源利用的现状及主要问题正常情况下，每个国家能源消费总量及增长速度与其国民经济总产值及增长速度成正比，而能源的人均消费量的多少则反映国民生活水平的高低。1）人均储备量少，远低于世界平均水平原煤：95吨/人（世界人均209吨/人）；原油：3吨/人（世界人均28吨/人）；天然气：1416m3/人（世界人均

4、28400m3/人）。我国能源利用现状及存在的主要问题：7/28/20216我国大陆地区年总发电量2.5亿千瓦，人均0.2千瓦/（人·年）；台湾地区人均1.0千瓦/（人·年）；欧、美、日本等发达国家6千瓦/人·年）。我国的人均能源消费水平低，并且远低于世界发达国家的水平：人均能源消费水平7/28/202172）能源开发利用设备和技术落后，能源利用效率低，浪费严重我国能源的终端利用效率为32％～33％；发达国家能源的终端利用效率大于42％。我国每万元GDP的能耗是日本的6倍、美国的3倍、韩国的4.5倍。我国单位产品的能耗平均比发达国家高40％左右。7/28/20

5、218中国与日本工业能耗比较7/28/20219中国发电的平均耗煤量g/(kW.h)7/28/2021103）环境污染严重工业的发展带来了严重的环境污染，据调查，我国57%的城市空气中总悬浮颗粒超标；48个大中城市空气中的SO2浓度超标；82%城市出现过酸雨；我国的CO2排放量仅次于美国，居世界第二，占世界总排放量的13.6%。据世界银行报导，我国城市空气污染对人体健康和生产造成的损失估计每年200亿美元；酸雨使农作物减产每年损失达50亿美元。7/28/202111我国的能源建设要走可持续发展的道路，必须两条腿走路：（1）合理利用能源，提高能源利用率。主要途径

6、就是改造或更新技术落后的能源利用终端设备；（2）大力开发对环境无污染或污染很小的新能源，如太阳能、风能、水能、地热能、海洋能、生物质能以及核能等。7/28/2021123.能量的转换与利用能量的利用过程，实质上是能量的传递与转换过程。氢、酒精等二次能源燃料电池电能机械能辐射能热能风能、水能、海洋能机械机械能直接利用发电机煤、石油、天然气热能热机直接利用核能核反应太阳能光合作用生物质能燃烧食物利用集热器光电池90％燃烧7/28/202113据统计，目前通过热能形式利用的能源在我国占总能源利用的90％以上，世界其它各国平均也超过85％。由此可见，在能量转换与利用过

7、程中，热能不仅是最常见的形式，而且具有特殊重要的作用。热能的有效利用对于解决我国的能源问题乃至对人类社会的发展有着重大意义。7/28/202114热能利用的基本方式（1） 热利用：烧饭、采暖、烘干、熔炼等；（2）动力利用：通过热机将热能转换成机械能或者再通过发电机转换成电能加以利用。由于热能转换为机械能的有效利用程度（即热机的热效率）较低，早期蒸汽机的热效率只有1％2％，现代燃气轮机装置的热效率大约只有37％42％，蒸汽电站的热效率也只有40％左右。因此，如何更有效地实现热能和机械能之间的转换，提高热机的热效率，是十分重要的课题。7/28/2021150-

8、2热工基础的研究内容热工基础（热工理论