热能工程基础(1)

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1、热能工程基础内容介绍第一章能源利用与动力工程概论（2学时）第二章热工理论基础（8学时）第三章锅炉与换热器（8学时）第四章制冷与空气调节（4学时）第五章动力机械（6学时）第六章热力发电工程（4学时）第一章能源利用与动力工程概论§1-1能源概论一、能源分类一次能源与二次能源一次能源指自然界中存在的天然能源。二次能源是由一次能源直接或间接加工转换而成的人工能源。可再生能源与非再生能源可重复产生的一次能源称为可再生能源。不能重复产生的自然能源称为非再生能源。常规能源与新能源常规能源指技术上已经成熟、已大量生产并广泛利用的能源。新能源是指

2、技术上正在开发、尚未大量生产和广泛利的能源。清洁能源与非清洁能源在开发和利用中对环境无污染或污染程度很轻的能源叫做清洁能源，否则为非清洁能源。一次能源：化石燃料、核能、太阳能、水能、风能、地热能、海洋能、生物质能二次能源：电能、热水、蒸汽、压缩气、石油制品、煤制品、酒精、氢气、沼气、合成燃料等世界能源资源状况能源消费结构对比化石燃料煤炭、石油、天然气、油页岩和油砂核燃料核聚变、核裂变太阳能光热转换、光电转换、光化学转换水能风能地热能海洋能生物质能二、人类需要的能源形式热能来源：太阳热能、地热、燃料燃烧、核聚变、核裂变、机械能机械

3、能来源：水力、风能、海洋能、热机（内燃机、燃气轮机、蒸汽轮机）、电能转换电能来源：热能、化学能、电磁能直接转换，机械能间接转换三、能源建设形势结合能源资源和能源消费的特点，提出能源发展的长期规划，并严格执行，认真落实。要抓好能源发展的战略重点。高度重视新能源和可再生能源的开发和利用。§1-2热能利用与动力工程一、热能转变成机械能的途径1、热能动力装置燃料燃烧产生热能，在热能动力装置中将热能转化为机械能。内燃机、燃气轮机、蒸汽机、汽轮机等。2、工质实现热能和机械能相互转化的媒介物质称为工质，是完成热功转换所必需的载体。燃气、空气、

4、水蒸汽、新型复合工质等。二、热能动力设备的分类1、按能量转换方向分类原动机：将燃料的化学能、原子能和生物质能等所产生的热能转换为机械能的动力装置称为原动机。蒸汽机、蒸汽轮机、燃气轮机、内燃机等。工作机：通过消耗机械能而使流体获得能量或使系统形成真空的动力装置称为工作机。离心泵、真空泵、风机、螺杆泵、压缩机等。2、按机械运动方式分类回转式：转子或叶轮在缸内做回转运动以实现能量的转换。蒸汽轮机、燃气轮机、离心泵、真空泵、风机等。往复式：活塞在气缸内做往复运动而实现能量的转换。蒸汽机、汽油机、柴油机、柱塞泵、往复式压缩机等。3、按工质

5、流动方式分类轴流式：流体的主要运动方向与旋转轴平行。蒸汽轮机、燃气轮机、轴流式压气机等。径流式：流体的主要运动方向为沿着旋转轴的直径方向。离心泵、离心式压缩机、向心透平等。混流式：液体的主要运动方向与旋转轴成某一锐角。4、按用途分类发动机、泵、风机、压缩机等。§1.3热能动力设备的评价指标一、热经济性1、循环的热经济指标热经济性是评价热能动力设备性能优劣的一个重要指标。经济指标=得到的收获/花费的代价（1）热能动力循环热效率等于循环功与吸热量的比值。（2）制冷循环制冷系数等于从低温热源带走的热量与制冷循环耗功量的比值。（3）热泵

6、循环热泵系数等于向高温热源放出的热量与循环耗功的比值。2、提高循环热经济性的途径定性分析，利用循环的平均吸热温度，循环的平均放热温度来进行分析。（1）热能动力循环（2）逆向循环对制冷循环与热泵循环二、功率功率：作功快慢程度的量度，通常用单位时间内所作的功或消耗的功来表示。原动机功率的大小直接反映了设备进行热功转换的能力，工作机功率的大小则表示了设备工作时需要向设备输入的功。额定功率：原动机长期连续运行中所能保持的最大功率。单位用kW来表示。蒸汽轮机、燃气轮机、内燃机最大功率依次降低。（1300、226、40MW）经济功率：设计机

7、器时作为热力计算依据的功率。一般电厂运行时常在满负荷状态下，经济功率即为额定功率，而发动机则较少在满负荷下工作，经济功率通常小于额定功率。三、体积与重量体积与重量也是评价热能动力设备的一项重要指标。同一类设备，容量越大，单位重量功率越小，机组的制造成本就越低。四、其它评价指标及热能动力设备应用范围1、其它评价指标排放使用寿命变负荷能力使用燃料装置效率循环热经济指标仅仅是动力循环热经济性，不能准确反映整个装置的热效率。热功转换全过程的经济性必须用装置效率来衡量。2、热能动力设备的应用范围蒸汽轮机优点：单机功率大、效率较高、运行平衡

8、可靠、使用寿命长，能使用各种廉价燃料，是火力发电厂的主要原动机，也可作为大型船舶及军舰的推进动力，也可驱动大型工作机。还可满足生产和生活用汽、用热的需要，实现高效益的热电联产。缺点：体积庞大、变负荷能力差、须配套有锅炉、凝汽器、水泵、水处理等设备，机动化差，不便