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1、热热能与能与动动力工程力工程专业专业基基础课础课件件热能与动力工程概述热力学基础传热学基础流体动力学基础工程材料基础热能与动力工程的应用领域01热能与动力工程概述热能与动力工程是一门研究热能与机械能相互转换的工程学科，涉及到能源转换、传输和利用的多个方面。热能与动力工程涉及的领域广泛，包括能源、环境、交通等多个领域，其实践性强，需要结合理论和实践进行深入研究。定义与特点特点定义随着能源需求的不断增加，热能与动力工程在提高能源利用效率和保障能源安全方面发挥着重要作用。能源安全热能与动力工程在节能减排、降低污染排放方面具有关键作用，对于环境保护和可持续发展具有重要意义。环境保护作为一门重要的工程学
2、科，热能与动力工程在推动经济发展和科技进步方面发挥着重要作用。经济发展热能与动力工程的重要性热能与动力工程的历史可以追溯到蒸汽机的发明和应用，经过多年的发展，该学科已经形成了完善的理论体系和实践基础。历史回顾随着能源结构的调整和环保要求的提高，热能与动力工程的发展趋势是向高效、清洁、低碳的方向发展，同时新的技术和应用也不断涌现。发展趋势热能与动力工程的历史与发展02热力学基础总结词详细描述总结词详细描述总结词详细描述能量守恒定律热力学第一定律是能量守恒定律在热力学中的表述，它指出能量不能凭空产生或消失，只能从一种形式转化为另一种形式。在封闭系统中，能量既不能凭空产生，也不能凭空消失，只能从一种
3、形式转化为另一种形式。系统与外界交换能量热力学第一定律指出系统与外界之间存在能量的交换。当系统从外界吸收热量时，系统的内能会增加；当系统向外界放出热量时，系统的内能会减少。同时，系统也可以通过做功的方式与外界交换能量。热力学第一定律的应用热力学第一定律在工程领域有着广泛的应用，如热力发电、制冷技术、热力循环等。通过合理利用热能，可以实现能量的高效转换和利用，提高能源利用效率。热力学第一定律总结词：熵增原理详细描述：热力学第二定律指出，在自然过程中，一个孤立系统的总混乱度（熵）不会减小，也就是说，自然发生的反应总是向着熵增加的方向进行。熵增原理是热力学第二定律的核心内容，它揭示了热力学过程的方向
4、性和限度。热力学第二定律总结词第二类永动机不可能存在详细描述根据热力学第二定律，第二类永动机是不可能存在的。第二类永动机是指一种能够从单一热源吸热使之完全变为机械功而不引起外界变化的机器。由于违反了熵增原理，第二类永动机不可能实现。热力学第二定律热力学第二定律的应用总结词热力学第二定律在工程领域的应用主要体现在能源利用和环境保护方面。例如，在火力发电过程中，利用热力学第二定律的原理，将燃料燃烧产生的热量转化为机械能，同时通过冷却水循环将余热排放到大气中。在环保方面，可以利用热力学第二定律的原理，对工业废弃物进行回收和再利用，减少对环境的污染。详细描述热力学第二定律总结词等温过程、绝热过程、多变
5、过程详细描述热力过程中常见的三种过程是等温过程、绝热过程和多变过程。等温过程是指系统温度保持不变的过程；绝热过程是指系统与外界没有热量交换的过程；多变过程是指系统的温度、压力和体积都随时间变化的过程。这些过程在工程领域中有着广泛的应用。热力过程热力过程理想气体与实际气体总结词在热力过程中，理想气体和实际气体是两种常见的气体模型。理想气体是指在一定温度和压力下，气体分子之间没有相互作用力，且气体分子本身不占有体积和质量的模型；而实际气体则是在实际情况下表现出来的气体特性。在工程领域中，根据实际情况选择合适的气体模型对于计算和设计非常重要。详细描述VS热力过程的计算和分析详细描述热力过程的计算和分
6、析是工程领域中非常重要的内容之一。通过计算和分析热力过程，可以了解系统的能量转换和利用情况，优化系统设计，提高能源利用效率。常见的计算和分析方法包括焓分析法、熵分析法和火用分析法等。总结词热力过程循环的类型与效率热力循环是指将热能转化为机械能的循环过程，常见的循环类型有朗肯循环、布雷顿循环和卡琳娜循环等。循环的效率是指循环过程中输出的机械功与输入的热能之比值，提高循环效率是工程领域中重要的研究方向之一。总结词详细描述热力循环总结词循环的热力学完善度与损失详细描述循环的热力学完善度是指循环过程中输出的机械功与理论上可达到的最大机械功之比值；损失则是指循环过程中各种不可逆因素造成的能量损失。了解循
7、环的热力学完善度和损失对于优化循环设计和提高能源利用效率具有重要意义。热力循环循环的优化与改进总结词为了提高能源利用效率和减少环境污染，需要不断对循环进行优化和改进。例如，采用新型的工质、改进换热器设计、降低流动阻力等措施可以提高循环效率；同时，开发新型的循环方式如磁力驱动的磁致伸缩泵等也是未来发展的重要方向之一。详细描述热力循环03传热学基础阐述了在稳态导热过程中，热流密度与温度梯度成正比，即傅里叶定律。导热基本定律描述了物质导热性能的参数，其值取决于物质的种类、温度和压力。导热系数适用于热量在某一方向上流动，且不随时间变化的导热过程。一维稳态导热包括解析法、数值法和近似法。导热问题的求解方
8、法导热对流换热基本公式牛顿冷却公式，描述了流体与固体表面间的换热关系。对流换热的影响因素流体的流动状态、流体的物理性质、换热表面的几何形状和大小等。对流换热的分类自然对流、强制对流和混合对流。对流换热问题的求解方法包括实验法、半经验公式法和数值法。对流换热辐射换热的基本概念辐射换热是指物体之间通过电磁波进行的热量传递。黑体辐射黑体能够完全吸收投射其上的所有辐射，且不发生反射。辐射换热的计算方法包括角系数法、表面法、体积法等。辐射换热的特性与物质的性质、表面状况、温度和波长等因素有关。辐射换热传热过程的分析传热过程通常由导热、对流和辐射三种基本传热方式组成。传热系统的优化通过合理匹配和控制各传热
9、方式，实现传热过程的优化。传热过程的控制通过改变操作条件或采用强化传热技术，实现对传热过程的控制。传热学在工程中的应用广泛应用于能源、化工、航空航天、电子等领域。传热过程与传热系统04流体动力学基础流体静力学总结词研究流体在静止状态下的平衡规律和流体对各种外力作用的响应。详细描述流体静力学主要研究流体在静止状态下的平衡规律，包括流体内部应力和外部作用力之间的关系，以及流体对各种外力作用的响应，如压力、重力等。总结词研究一维流体的运动规律和流体与物体相互作用的一门学科。要点一要点二详细描述一元流体动力学主要研究一维流体的运动规律，包括流体在管道、通道等一维空间中的流动规律，以及流体与物体相互作用
10、的问题，如流体对物体的阻力、升力等作用。一元流体动力学总结词流体动力学在工程实践中的应用。详细描述流体动力学广泛应用于工程实践中，如航空航天、船舶、能源、环保等领域。在航空航天领域，流体动力学研究飞行器在空气中的运动规律和阻力、升力等问题；在船舶领域，流体动力学研究船舶在水中运动规律和阻力、推进等问题；在能源和环保领域，流体动力学可用于研究和解决流体输送、污染控制等问题。流体动力学应用05工程材料基础金属材料具有良好的导电性和导热性，广泛用于制造各种机械零件和结构件。金属材料可分为钢铁、有色金属等。金属材料非金属材料包括塑料、陶瓷、玻璃等，具有优异的耐腐蚀、绝缘、隔热等性能，常用于制造密封件、
11、绝缘材料等。非金属材料功能材料是指具有特殊物理、化学性能的材料，如半导体材料、超导材料、磁性材料等，广泛应用于电子、通信、能源等领域。功能材料工程材料的分类与性质钢铁钢铁是工程中应用最广泛的金属材料之一，具有良好的强度、塑性和韧性，可用于制造各种机械零件和结构件。有色金属有色金属包括铝、铜、镁等，具有优良的导电、导热性能，广泛用于制造电线、电缆、散热器等。金属材料塑料是一种具有可塑性的高分子材料，具有良好的耐腐蚀、绝缘、轻便等性能，广泛应用于包装、建筑、汽车等领域。塑料陶瓷是一种无机非金属材料，具有高硬度、高耐磨、耐腐蚀等性能，常用于制造刀具、磨具、耐火材料等。陶瓷非金属材料半导体材料是电子工
12、业的基础材料之一，具有导电性能可控的特性，广泛应用于集成电路、太阳能电池等领域。超导材料是指在低温下电阻为零的材料，具有高效传输电能和磁能的特性，可用于制造超导线圈、超导电缆等。功能材料超导材料半导体材料06热能与动力工程的应用领域利用化石燃料燃烧产生的热能，通过热能转换为机械能，再转换为电能的过程。火力发电利用核反应产生的热能，通过蒸汽发生器转换为机械能，再转换为电能的过程。核能发电利用风能驱动风力发电机旋转，将机械能转换为电能的过程。风力发电利用水流驱动水轮机旋转，将机械能转换为电能的过程。水力发电能源动力制冷空调利用制冷剂的相变过程，吸收热量并排放到外界，实现制冷效果。利用制冷技术或热泵
13、技术，调节室内温度和湿度，提供舒适的环境。利用制冷技术保持食品和其他物品处于低温状态，延长其保存时间。利用制冷技术创造低温环境，用于科学研究、工业生产等领域。制冷技术空调技术冷藏技术低温技术新能源汽车包括电动汽车、混合动力汽车、氢燃料电池汽车等，利用其他形式的能量转换为机械能的车辆。汽车排放控制降低汽车尾气排放对环境的污染，符合环保标准。汽车热管理对汽车中的冷却液、润滑油、空调等系统进行控制和调节，保证车辆正常运行。内燃机利用燃料燃烧产生的热能转换为机械能的发动机。汽车工程环境工程工业废热回收利用热能转换技术和热回收装置，将工业废热转换为有用的热能或电能。城市供暖利用集中供暖系统，将热能传输到各个家庭和公共设施中，提供温暖的环境。建筑节能通过采用保温、隔热、节能设备等措施，降低建筑能耗，节约能源。温室气体减排通过减少化石燃料的使用、提高能源效率、发展可再生能源等方式，减少温室气体排放，减缓气候变化。THANK YOU