熱能與動力工程的概論介紹
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能量利用與轉換：就現(xiàn)有的能量轉換與利用技術而言，能源資源中除水力、潮汐能、風能等少數(shù)能源外，基本上都是直接地以熱能的形式利用或間接地將熱能轉換成其他的能量形式進行多種方式的利用，如煤炭、石油一類礦物燃料的能源資源，可以通過燃燒將化學能轉變成熱能直接加以利用，或通過熱力發(fā)動機轉換成機械能，或再通過發(fā)電機轉換成電能。烘干、供暖屬于熱能的直接利用。
人類需要的能源形式：主要有電能、熱(冷)能、機械能等。熱能是能量的一種基本形式。物體宏觀運動所具有的能量稱為機械能。電能是電荷的流動或聚集而具有的作功能力。
人們從自然界獲得的能源：一次能源：自然界中存在的天然能源。如化石燃料、核燃料、太陽能、水力、風能、 地熱、海洋能、生物質能等。
熱能轉變成機械能的途徑：a.熱動力裝置：熱動力裝置主要有兩大類：一種是以燃燒產生的燃氣直接進入發(fā)動機進行能量轉換，如內燃機和燃氣輪機等；另一種則首先將燃料燃燒產生的熱能傳遞給某種液體使其汽化，然后將蒸汽導入發(fā)動機進行熱功轉換，如蒸汽機和汽輪機等。b.工質：實現(xiàn)熱能和機械能相互轉化的媒介物質稱為工質。工質是完成熱功轉換所必需的載體。內燃機及燃氣輪機裝置中的工質為空氣和燃氣；蒸汽機和汽輪機裝置中的工質為水蒸汽。c.工質的選擇：熱力學中熱能與機械能之間的相互轉換是通過物質的體積變化來實現(xiàn)的，常選氣態(tài)物質作為工質。
熱力系與熱力系的分類：熱力系：具體制定的熱力學研究對象。按熱力系與外界進行物質交換的情況分：閉口系：系統(tǒng)與外界無物質交換，即無物質穿過邊界。開口系：系統(tǒng)與外界有物質交換，即有物質穿過邊界。絕熱系：系統(tǒng)與外界無熱交換。孤立系：系統(tǒng)與外界無任何相互作用，既沒有物質穿過邊界，也不與外界發(fā)生任何形式的能量交換。
功和熱量：熱力系統(tǒng)在實施熱力過程時，與外界發(fā)生能量交換只要是作功和傳熱兩種形式。功是熱力系與外界交換機械能的量度；熱量是熱力系與外界交換熱能的量度。
理想氣體：是一種假象的氣體模型，氣體分子是一些彈性的、不占體積的質點，分子之間沒有相互作用力。工程中常用的氧氣、氮氣、氫氣、一氧化碳等及其混合氣體、燃氣、煙氣等工質，在通常使用的溫度、壓力下都可作為理想氣體處理。
熱力學定律：熱能和機械能在轉移和轉換的過程中，能量的總量必定守恒。熱力學定律是能量轉換和守恒定律在熱力學上的應用，確定了熱能和機械能之間的相互轉換的數(shù)量關系。
熱力學第二定律：不可能把熱從低溫物體傳到高溫物體而不引起其它變化。熱力學第二定律的實質：能量是有品質高低之分的。如：機械能的品質高于熱能；高溫熱能的品質高于低溫熱能。定律的實質：能量貶值原理，也就是說在能量的傳遞與轉化的過程中，能量的品質只能降低不能提高。
傳熱學是研究熱量傳遞規(guī)律的學科。a物體內只要存在溫差，就有熱量從物體的高溫部分傳向低溫部分；b物體之間存在溫差時，熱量就會自發(fā)的從高溫物體傳向低溫物體。
熱量傳遞的三種基本方式：導熱(熱傳導)：物體各部分之間不發(fā)生相對位移時，依靠分子、原子及自由電子等微觀粒子的熱運動而產生的熱量傳遞稱導熱。如：固體與固體之間及固體內部的熱量傳遞。對流：是指由于流體的宏觀運動，從而使流體各部分之間發(fā)生相對位移，冷熱流體相互摻混所引起的熱量傳遞過程。熱輻射：由熱運動產生的，以電磁波形式傳遞的能量。
黑體：是指能吸收投入到其面上的所有熱輻射能的物體，是一種科學假想的物體，現(xiàn)實生活中是不存在的。但卻可以人工制造出近似的人工黑體。
生物質能：是蘊藏生物質中的能量，是綠色植物通過光合作用將太陽能轉化為化學能而儲存在生物質內部的能量。(圖/文http://www.jnjrl.com/)
人類需要的能源形式：主要有電能、熱(冷)能、機械能等。熱能是能量的一種基本形式。物體宏觀運動所具有的能量稱為機械能。電能是電荷的流動或聚集而具有的作功能力。
人們從自然界獲得的能源：一次能源：自然界中存在的天然能源。如化石燃料、核燃料、太陽能、水力、風能、 地熱、海洋能、生物質能等。
熱能轉變成機械能的途徑：a.熱動力裝置：熱動力裝置主要有兩大類：一種是以燃燒產生的燃氣直接進入發(fā)動機進行能量轉換，如內燃機和燃氣輪機等；另一種則首先將燃料燃燒產生的熱能傳遞給某種液體使其汽化，然后將蒸汽導入發(fā)動機進行熱功轉換，如蒸汽機和汽輪機等。b.工質：實現(xiàn)熱能和機械能相互轉化的媒介物質稱為工質。工質是完成熱功轉換所必需的載體。內燃機及燃氣輪機裝置中的工質為空氣和燃氣；蒸汽機和汽輪機裝置中的工質為水蒸汽。c.工質的選擇：熱力學中熱能與機械能之間的相互轉換是通過物質的體積變化來實現(xiàn)的，常選氣態(tài)物質作為工質。
熱力系與熱力系的分類：熱力系：具體制定的熱力學研究對象。按熱力系與外界進行物質交換的情況分：閉口系：系統(tǒng)與外界無物質交換，即無物質穿過邊界。開口系：系統(tǒng)與外界有物質交換，即有物質穿過邊界。絕熱系：系統(tǒng)與外界無熱交換。孤立系：系統(tǒng)與外界無任何相互作用，既沒有物質穿過邊界，也不與外界發(fā)生任何形式的能量交換。
功和熱量：熱力系統(tǒng)在實施熱力過程時，與外界發(fā)生能量交換只要是作功和傳熱兩種形式。功是熱力系與外界交換機械能的量度；熱量是熱力系與外界交換熱能的量度。
理想氣體：是一種假象的氣體模型，氣體分子是一些彈性的、不占體積的質點，分子之間沒有相互作用力。工程中常用的氧氣、氮氣、氫氣、一氧化碳等及其混合氣體、燃氣、煙氣等工質，在通常使用的溫度、壓力下都可作為理想氣體處理。
熱力學定律：熱能和機械能在轉移和轉換的過程中，能量的總量必定守恒。熱力學定律是能量轉換和守恒定律在熱力學上的應用，確定了熱能和機械能之間的相互轉換的數(shù)量關系。
熱力學第二定律：不可能把熱從低溫物體傳到高溫物體而不引起其它變化。熱力學第二定律的實質：能量是有品質高低之分的。如：機械能的品質高于熱能；高溫熱能的品質高于低溫熱能。定律的實質：能量貶值原理，也就是說在能量的傳遞與轉化的過程中，能量的品質只能降低不能提高。
傳熱學是研究熱量傳遞規(guī)律的學科。a物體內只要存在溫差，就有熱量從物體的高溫部分傳向低溫部分；b物體之間存在溫差時，熱量就會自發(fā)的從高溫物體傳向低溫物體。
熱量傳遞的三種基本方式：導熱(熱傳導)：物體各部分之間不發(fā)生相對位移時，依靠分子、原子及自由電子等微觀粒子的熱運動而產生的熱量傳遞稱導熱。如：固體與固體之間及固體內部的熱量傳遞。對流：是指由于流體的宏觀運動，從而使流體各部分之間發(fā)生相對位移，冷熱流體相互摻混所引起的熱量傳遞過程。熱輻射：由熱運動產生的，以電磁波形式傳遞的能量。
黑體：是指能吸收投入到其面上的所有熱輻射能的物體，是一種科學假想的物體，現(xiàn)實生活中是不存在的。但卻可以人工制造出近似的人工黑體。
生物質能：是蘊藏生物質中的能量，是綠色植物通過光合作用將太陽能轉化為化學能而儲存在生物質內部的能量。(圖/文http://www.jnjrl.com/)
