【正文】 的利用 １ .熱 利 用 — 將熱能直接用于加熱物體，以滿足 烘干、采暖、熔煉等需要。 二次能源 — 由一次能源加工轉(zhuǎn)換后的能源。 一次能源 — 自然界以自然形態(tài)存在的、可資利 用的能源。 難點(diǎn)： 使同學(xué)們認(rèn)識(shí)到學(xué)習(xí)本課程的重要性，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)積極性，掌握專業(yè)基礎(chǔ)課的學(xué)習(xí)方法。中國(guó)礦業(yè)大學(xué)動(dòng)力工程系 工程熱力學(xué)與傳熱學(xué) 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)動(dòng)力工程系 緒 論 教學(xué)目標(biāo) : 使學(xué)生全面了解本課程的基本內(nèi)容，學(xué)科前沿研究現(xiàn)狀，本課程的學(xué)習(xí)方法。 知識(shí)點(diǎn)： 介紹熱力學(xué)的發(fā)展簡(jiǎn)史、教學(xué)目的，基本內(nèi)容，學(xué)習(xí)本課程應(yīng)注意的問(wèn)題。 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)動(dòng)力工程系 一、熱能及其利用 能 源 — 指提供各種能量的物質(zhì)源。 如：風(fēng)能、水利能、太陽(yáng)能、 地?zé)崮?、核能、化學(xué)能等。 如：熱能、機(jī)械能、電能。 ２ .動(dòng)力利用 — 通過(guò)各種熱能動(dòng)力裝置將熱能轉(zhuǎn)換 成機(jī)械能或者轉(zhuǎn)換成電能加以利用， 為人類的日常生活、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及 交通運(yùn)輸提供動(dòng)力。 從十八世紀(jì)末到十九世紀(jì)初開(kāi)始，隨著蒸汽機(jī)在生產(chǎn)中的廣泛使用，如何充分利用熱能來(lái)推動(dòng)機(jī)器做功成為重要的研究課題。 ?1799年 ， 英國(guó)化學(xué)家 Humphry Davy (17781829)通過(guò)冰的摩擦實(shí)驗(yàn)研究功轉(zhuǎn)換為熱 。onard Sadi Carnot 發(fā)表了 “ 關(guān)于火的動(dòng)力研究 ” 的論文 。 這就是卡諾定理 。過(guò)了十年，法國(guó)工程師Ben244。 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)動(dòng)力工程系 1842 年 ， 德國(guó)醫(yī)生 Julius Robert Mayer (1814 1878) 主要受病人血液顏色在熱帶和歐洲的差異及海水溫度與暴風(fēng)雨的啟發(fā) ， 提出了熱與機(jī)械運(yùn)動(dòng)之間相互轉(zhuǎn)化的思想 。 Helmholtz (1821 1894) 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)動(dòng)力工程系 18431848年， 英國(guó)釀酒商 James Prescott Joule (1818 1889) 以確鑿無(wú)疑的定量實(shí)驗(yàn)結(jié)果為基礎(chǔ)，論述了能量守恒和轉(zhuǎn)化定律。 Joule (1818 1889) 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)動(dòng)力工程系 根據(jù) 熱力學(xué)第一定律 :熱功可以按當(dāng)量轉(zhuǎn)化 ， 而根據(jù)卡諾原理熱卻不能全部變?yōu)楣?， 當(dāng)時(shí)不少人認(rèn)為二者之間存在著根本性的矛盾 。他指出 ， 熱不可能獨(dú)自地 、 不付任何代價(jià)地從冷物體轉(zhuǎn)向熱物體 ， 并將這個(gè)結(jié)論稱為 熱力學(xué)第二定律 。 Clausius (1822 1888) 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)動(dòng)力工程系 1851年，英國(guó)物理學(xué)家 Lord Kelvin (1824l907)指出，不可能從單一熱源取熱使之完全變?yōu)橛杏霉Χ划a(chǎn)生其他影響。 1853年，他把能量轉(zhuǎn)化與物系的內(nèi)能聯(lián)系起來(lái)，給出了 熱力學(xué)第一定律 的數(shù)學(xué)表達(dá)式。他在熵函數(shù)的基礎(chǔ)上 ， 引出了平衡的判據(jù)；提出熱力學(xué)勢(shì)的重要概念 ， 用以處理多組分的多相平衡問(wèn)題；導(dǎo)出相律 ， 得到一般條件下多相平衡的規(guī)律 。 Gibbs (1839 1903) 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)動(dòng)力工程系 熱力學(xué)基本定律 反映了自然界的客觀規(guī)律 ,以這些定律為基礎(chǔ)進(jìn)行演繹 、 邏輯推理而得到的熱力學(xué)關(guān)系與結(jié)論 ,顯然具有高度的普遍性 、可靠性與實(shí)用性 ,可以應(yīng)用于機(jī)械工程 、 化學(xué) 、化工等各個(gè)領(lǐng)域 ,由此形成了 化學(xué)熱力學(xué) 、 工程熱力學(xué) 、 化工熱力學(xué) 等重要的分支 。工程熱力學(xué) 主要研究熱能動(dòng)力裝置中工作介質(zhì)的基本熱力學(xué)性質(zhì) 、 各種裝置的工作過(guò)程以及提高能量轉(zhuǎn)化效率的途徑 。 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)動(dòng)力工程系 四、值得研究的問(wèn)題 為了獲得一定數(shù)量的機(jī)械能是否必須投入熱量？ 反之，為了使熱量從低溫物體傳給高溫物體，是否 一定要以消耗功或熱作為代價(jià)？ 為什么在各種動(dòng)力裝置中既要吸熱又要放熱？這是 不是熱工轉(zhuǎn)換的必要條件？ 不同的工質(zhì)對(duì)熱工轉(zhuǎn)換的程度是否有影響？ 影響能量轉(zhuǎn)換的因素有哪些？如何提高轉(zhuǎn)換的效果？ 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)動(dòng)力工程系 五、研究的內(nèi)容和方法 研究?jī)?nèi)容 : ?研究能量轉(zhuǎn)換的客觀規(guī)律，即熱力學(xué)第一定律與第二 定律； ?研究工質(zhì)的基本熱力學(xué)性質(zhì)； ?研究工質(zhì)在各種熱工設(shè)備中的工作過(guò)程。 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)動(dòng)力工程系 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)動(dòng)力工程系 工程熱力學(xué)的研究方法： 熱力學(xué)的研究方法 ? 用宏觀研究方法研究的熱力學(xué)稱經(jīng)典熱力學(xué) 。 工程熱力學(xué)的研究方法： 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)動(dòng)力工程系 課程特點(diǎn)：系統(tǒng)性強(qiáng)、概念抽象、計(jì)算簡(jiǎn)單 。 2. 課后及時(shí)整理學(xué)習(xí)筆記，復(fù)習(xí)鞏固提高。 4. 有問(wèn)題及時(shí)答疑。 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)動(dòng)力工程系 如何學(xué)好工程熱力學(xué)： 上課認(rèn)真聽(tīng)講并積極思索 自己完成作業(yè) 看一、二本參考書(shū) 積極參加 實(shí)驗(yàn) ,撰寫(xiě)小 論文 理論聯(lián)系工程實(shí)際 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)動(dòng)力工程系 六、本課程的主要內(nèi)容 1. 基本概念 2. 熱力學(xué)第一定律 3. 理想氣體的性質(zhì)及熱力過(guò)程 4. 熱力學(xué)第二定律 5. 水蒸汽 6. 壓氣機(jī)的熱力過(guò)程 7. 濕空氣 8. 制冷循環(huán) 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)動(dòng)力工程系 七、本課程的考核 平時(shí)表現(xiàn) 包括學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度、創(chuàng)新意識(shí)、思維能力以及作業(yè)是否認(rèn)真、計(jì)算準(zhǔn)確的程度等方面，以 20％計(jì)入總分。 期末閉卷考試 作為專業(yè)基礎(chǔ)課，許多概念、基礎(chǔ)理論是學(xué)生必須掌握的，因此采用閉卷考試形式。期末考試成績(jī)以 70%計(jì)入總分。 最適宜作工質(zhì)的物質(zhì)是氣體； 11 熱力系（或稱熱力系統(tǒng)） 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)動(dòng)力工程系 熱庫(kù) ：熱力系它具有無(wú)限大的熱容量，它可以對(duì)外放出或吸入有限的熱量而不改變自身的溫度。 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)動(dòng)力工程系 熱力系的定義 通常根據(jù)所研究問(wèn)題的需要，人為地劃定一個(gè)或多個(gè)任意幾何面所圍成的空間作為熱力學(xué)的研究對(duì)象。 系統(tǒng)以外的一切物質(zhì)統(tǒng)稱為 外界 。 系統(tǒng)與外界之間，通過(guò)邊界進(jìn)行能量的傳遞與物質(zhì)的遷移 。 界面的特性 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)動(dòng)力工程系 界面 熱 源 外界 外界 熱力系統(tǒng) 熱力系、界面、外界 例 Ⅰ 研究氣缸中的氣體。是什么熱力系？ 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)動(dòng)力工程系 系 統(tǒng) 系 統(tǒng) 界面 熱力系、界面、外界 例 Ⅱ 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)動(dòng)力工程系 系 統(tǒng) 系 統(tǒng) 界面 熱力系、界面、外界 例 Ⅱ 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)動(dòng)力工程系 系 統(tǒng) 系 統(tǒng) 界面 熱力系、界面、外界 例 Ⅱ 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)動(dòng)力工程系 系 統(tǒng) 界面 外界 外界 熱力系、界面、外界 例 Ⅲ 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)動(dòng)力工程系 熱力系、界面、外 例 Ⅳ 系 統(tǒng) 界面 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)動(dòng)力工程系 熱 熱力系統(tǒng)的分類 物質(zhì) 功 功 熱 物質(zhì) 物質(zhì) 功 物質(zhì) 絕熱熱力系 孤立熱力系 閉口熱力系 開(kāi)口熱力系 按系統(tǒng)與外界之間的相互聯(lián)系劃分 ： ? 閉口系 — 與外界無(wú)物質(zhì)交換的熱力系。 ? 絕熱系 — 與外界無(wú)熱量交換的熱力系。 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)動(dòng)力工程系 閉口熱力系 閥門(mén)關(guān)閉 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)動(dòng)力工程系 開(kāi)口熱力系 開(kāi)口舉例熱力系（放氣） 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)動(dòng)力工程系 管 道 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)動(dòng)力工程系 開(kāi)口熱力系 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)動(dòng)力工程系 開(kāi)口熱力系 （鍋爐示意圖） 來(lái)自水泵 過(guò)熱器 爐墻 蒸發(fā)管 去汽輪機(jī) 燃料與空氣 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)動(dòng)力工程系 鍋爐 的簡(jiǎn)化熱力學(xué)分析模型 (主要考慮蒸汽的發(fā)生 ) 熱力系 熱量 （熱源） (高溫蒸汽 ) 物質(zhì) (鍋爐給水 ) 物質(zhì) 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)動(dòng)力工程系 開(kāi)口熱力系 汽輪機(jī) 去凝汽器 調(diào)速器 來(lái)自鍋爐 噴管 葉片 汽輪機(jī) 發(fā)電機(jī) 開(kāi)口熱力系 汽輪機(jī) 示意圖 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)動(dòng)力工程系 軸功 （水蒸汽） 物質(zhì) 汽輪機(jī) 的簡(jiǎn)化熱力學(xué)分析模型 熱力系 （水蒸汽） 物質(zhì) 汽輪機(jī) 的簡(jiǎn)化熱力學(xué)分析模型 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)動(dòng)力工程系 來(lái)自汽輪機(jī)的水蒸汽 去水泵的凝結(jié)水 冷卻水 冷卻水 開(kāi)口熱力系 （冷凝器） 開(kāi)口熱力系 （冷凝器）示意圖 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)動(dòng)力工程系 (凝結(jié)水） 物質(zhì) 蒸汽放熱給冷卻水 熱力系 （水蒸汽） 物質(zhì) 冷凝器 的簡(jiǎn)化熱力學(xué)分析模型 (主要考慮蒸汽的凝結(jié) ) 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)動(dòng)力工程系 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)動(dòng)力工程系 開(kāi)口熱力系 （水泵示意圖） 電動(dòng)機(jī) 鍋爐給水 來(lái)自冷凝器的水 水 泵 開(kāi)口熱力系（水泵示意圖） 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)動(dòng)力工程系 （鍋爐給水） 物質(zhì) 水泵 的簡(jiǎn)化熱力學(xué)分析模型 熱力系 （凝結(jié)水） 物質(zhì) 功 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)動(dòng)力工程系 蒸汽動(dòng)力裝置流程簡(jiǎn)圖 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)動(dòng)力工程系 冷卻水帶走熱量 （工質(zhì)放熱量） 向外輸出功 （汽輪機(jī)） （水泵耗功） （工質(zhì)吸熱量） 蒸汽動(dòng)力裝置的簡(jiǎn)化 熱力學(xué)分析模型 熱力系 向系統(tǒng)輸入功 熱源供熱 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)動(dòng)力工程系 按照系統(tǒng)內(nèi)部的情況可劃分為 ?均勻熱力系 — 系統(tǒng)內(nèi)部各部分化學(xué)成分和物理性質(zhì)都均 ? 勻一致的系統(tǒng)，它是由單相組成的。 ?單元熱力系 — 由一種化學(xué)成分組成的熱力系。 ?可壓縮系統(tǒng) — 由可壓縮流體組成的熱力系。 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)動(dòng)力