第十一讲 能源工程

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1、《科学技术概论》教案§4.3能源工程一、概述1.能源概念“能源”这一术语，过去人们谈论得很少，正是两次石油危机和目前能源的短缺使它成了人们议论的热点。那么，究竟什么是“能源”呢？关于能源的定义，目前约有20种。例如：《科学技术百科全书》说：“能源是可从其获得热、光和动力之类能量的资源”；《大英百科全书》说：“能源是一个包括着所有燃料、流水、阳光和风的术语，人类用适当的转换手段便可让它为自己提供所需的能量”；《日本大百科全书》说：“在各种生产活动中，我们利用热能、机械能、光能、电能等来作功，可利用来作为这

2、些能量源泉的自然界中的各种载体，称为能源”；我国的《能源百科全书》说：“能源是可以直接或经转换提供人类所需的光、热、动力等任一形式能量的载能体资源。”可见，能源是一种呈多种形式的，且可以相互转换的能量的源泉。确切而简单地说，能源是自然界中能为人类提供某种形式能量的物质资源。换一种说法，即为在自然界，凡能够提供机械能、热能、电能、化学能等各种形式的能量的自然资源，统称为“能源”。　　人们通常按能源的形态特征或转换与应用的层次对它进行分类。世界能源委员会推荐的能源类型（形式）分为：固体燃料、液体燃料、气体燃

3、料、水能、电能、太阳能、生物质能、风能、核能、海洋能和地热能。其中，前三个类型统称化石燃料或化石能源。已被人类认识的上述能源，在一定条件下可以转换为们所需的某种形式的能量。比如薪柴和煤炭，把它们加热到一定温度，它们能和空气中的氧气化合并放出大量的热能。我们可以用热来取暖、做饭或制冷，也可以用热来产生蒸汽，用蒸汽推动汽轮机，使热能变成机械能；也可以用汽轮机带动发电机，使机械能变成电能；如果把电送到工厂、企业、机关、农牧林区和住户，它又可以转换成机械能、光能或热能。2.几个能源术语(1)一次能源一次能源又称

4、天然能源。在自然界中现实存在没有经过加工转换而直接开采利用的能量资源。如原煤、原油、天然气、木柴、水能、风能、太阳能、海洋能、潮汐能、地热能、核燃料等均属这类能源。(2)二次能源二次能源又称人工能源。由一次能源经过加工直接或间接转换成其他形式的、符合人们生产生活使用条件的能源产品。如焦炭、煤气、电力、各种石油制品、蒸汽、热水、酒精、氢气、激光等都属于二次能源，生产过程中排出的余能、余热，如高温烟气、可燃废气、废蒸汽也属此类。(3)非再生能非再生能源经过亿万年形成的、短期内无法恢复、不能重复再生的自然能源

5、。如煤炭、石油、天然气、裂变核燃料铀、钍等，它们都是不能再生的，用一些就少一些，终有用尽的时候。(4)再生能源再生能源又称可再生能源。在自然界可以不断再生并有规律地得到补充的能源，或一次能源中能重复产生的不依赖于储量有限的矿物燃料或核燃料的能源。例如太阳能、风能、水能、生物质能、潮汐能等均属再生能源。这类能源除潮汐能是来自地球自转外，其他都直接或间接来自太阳，都能供人类长期利用。(5)常规能源常规能源又称传统能源。在现阶段的科学技术水平条件下，人们已经广泛使用，而且技术比较成熟的能源。如煤炭、石油、天然

6、气、水能等，以及由它们直接或间接转换成的能源，如煤气、焦炭、汽油、酒精、电力、蒸汽等。这是与新能源相对而言的。(6)燃料能源12《科学技术概论》教案作为燃料使用，主要以热能形式提供的能源。燃料即是燃烧时能产生热能、光能的物质。燃料能源有矿物燃料，如煤、油、气等；生物燃料，如藻类、木料、沼气、各种有机废物等；以及核燃料如铀、钍等。也可将其分为固体（煤、木料、铀等），液体（油、酒精）和气体燃料（天然气、氢气）三种。除核燃料包含原子能以外，其他燃料都包含着化学能，有的也同时包含着机械能。通过燃烧将燃料中的能量

7、转换成热能直接加以利用，或者再由热能转换成机械能、电能加以利用。燃料能源是人类目前和今后相当长时期内的基本能源。(7)非燃料能源非燃料能源不作为燃料使用，直接产生能量提供人类使用的能源。如水能、风能、潮汐能、海洋能、激光能等，基中多数包含着机械能，有的也包含着热能、光能、电能。3.能源开发简史（1）钻木用火在古代，人们主要依靠消耗自身的肌肉的力量来进行劳动，获取生活资料，以维持生存。原始人关于火的神话传说十分丰富，最著名的有普罗米修斯协同雅典娜将火种盗给人间的故事。普罗米修斯认为人类没有火就只能在寒冷和

8、黑暗中挣扎，是难以活命的，于是他不惜冒犯残暴的神王宙斯，用牺牲自己生命的高昂代价，从奥林匹斯山太阳神阿波罗的处所盗来火种带给人间，并教会人类使用和保存火种，从此黑暗消失，人间大放光明。我国古代也有“燧人氏”、“钻木用火”的传说。以上的故事尽管怎么说，但它却反映了远古人类对火的重要性有着深刻的认识。远古人类用火，大约经历了保留自然火和人工取火两个阶段。一是由于火山喷发，其次是雷电引起的燃烧。再就是原始森林中的茂密草从和堆积物的自燃。我们可以推