2022-2023学年高二物理竞赛课件：热力学绪论

热力学绪论 Engineering Thermodynamics 绪 论 工程热力学是重要的技术基础课 工程热力学是一门研究热能有效 利用及热能和其它形 式能量转换规律的科学 能源转换利用的关系 热 能 电 能 机 械 能 风 能 水 能 化 学 能 核 能 地 热 能 太 阳 能 一次能源 (天然存在) 二次能源 光电转换 燃料电池 光热 聚变 裂变 燃烧 水车 水轮机 风车 热机 电动机 发电机 90% 转换 直接利用 工程热力学与节能 工程热力学建立节能的理论基础 工程热力学是一门研究热能有效 利用及热能和其它形式 能量转换规律的科学 节能的重要性（1） 电力为例：我国电力 2 亿 5 千万千瓦  中等发达国家 1 kW/人  发达国家 6 kW/ 人 2050 年  1 kW/人  15 亿千瓦  我国 0.2 kW/ 人 节能的重要性（2）  煤：9 亿 kW 2050 年  1 kW/人  15 亿千瓦  水能： 3 亿 7 千 6 百 kW  核能：2 亿 kW  风能、太阳能： 1 亿 kW 节能的重要性（3） 燃煤：SO2、粉尘、CO2 （酸雨） （温室效应） 57%城市总悬浮颗粒超标 48个城市SO2浓度超标 82%城市出现过酸雨 目前 黄岛发电厂脱硫装置 中国平均发电耗煤量的变化 g / kW. h 中国与日本工业能耗比较 节能的重要性（4） 我国能源利用率32% (先进>42%) 占铁路货运量42% 占公路货运量22% 占航运25% 32%开采效率 节 能 节能是近年来的基本国策 “开发和节约并重” 节能任重道远 是我们的责任 热力学的分类 工程热力学：热能与机械能 物理热力学 化学热力学 生物热力学 溶液热力学 热力学 能源转换利用的关系 热 能 电 能 机 械 能 风 能 水 能 化 学 能 核 能 地 热 能 太 阳 能 光电转换 燃料电池 光热 聚变 裂变 燃烧 水车 水轮机 风车 热机 电动机 发电机 90% 转换 热 机 种 类  发电（火力、核能） 40%  车辆发动机（内燃机） 25~35%  轮船发动机 25~35%  航空发动机 20~30%  制冷、空调 >200% 能量利用率 火电厂系统图 实际火电厂布置图 元宝山火电厂 大型坑口电站(陕西韩城电厂) 德国1.35MW核电站 首台国产20万千瓦机组(辽宁朝阳电厂) 660MW发电机内部（邯郸发电厂) 石横发电厂30万千瓦机组集控室 扬州第二发电厂600MW监控系统 变电站500kV出线 东北电网总调度大厅 北京市电厂分布示意图 北京市电厂分布示意图 火力发电装置 锅 炉 汽轮机 发电机 给水泵 凝汽器 过热器 基本特点： 1、热源，冷源 2、工质（水，蒸 汽） 3、膨胀做功 4、循环 (加压、加热、 膨胀做功、放热) 航空发动机（燃气循环） 活塞 燃气发电装置 活塞 燃气装置 基本特点： 1、热源，冷源 2、工质（燃气） 3、膨胀做功 4、循环 (加压、加热、 膨胀做功、放热) 压气机 燃气轮机 燃烧室 空气 废气 $