《能源与动力装置基础》《能源与动力装置基础》第一章基础知识现代社会的主要能源形式：机械能、电能、热能。机械能：部分来源于一次能源中的水力、风力、海流、潮汐和波浪，大部分是通过热机从热能转换得来的，或者是由电动机转换得来的。电能（电力）：是当今社会应用最广泛、使用最方便、最清洁的能源。它是由一次能源转换得来的。热能：其获取方式有太阳热、地热、核反应，常规能源燃烧等得到。4.常规能源的合理开发和综合利用是十分必要的；能源和动力状态决定了一个国家的综合国力。二、热能动力专业研究对象：研究能量以热和功等形式在生产、转化、传递过程中的基本规律及相关设备及系统。三、电能和热能：电能是一种最清洁、使用最方便的能源。有火电、水电、核电、风力发电、地热发电等。热能是最遍的能源之一。四、发电形式：（一）火力发电（图1-1）1.主机和辅机：三大主机，锅炉、汽轮机、发电机；主要辅机，风机、水泵、加热器、冷凝器、除氧器、制粉设备等。67（二）核电：与火电不同之处：核燃料代替煤，核反应堆代替锅炉，其余的与火电基本相同。（图1-2）（三）水电：水的动能和位能通过水轮机转化为旋转机械能，带动发电机发电（电能）。（四）燃汽轮机发电：利用液体或气体燃料在燃汽轮机中燃烧产生高温燃气（烟气），冲动燃汽轮机旋转，以带动发电机发电（电能）。为了提高循环热效率，通常采用燃气—蒸汽联合循环（下图）五、制冷循环：正循环：前面所述各种发电装置是通过工质膨胀将热能转化为机械能输出的循环，是正循环；反循环：而输入机械功（或加热）对工质进行压缩以获得热量（热泵）或制冷量（制冷）的循环是反循环（一）蒸汽压缩式制冷装置（图1-5a）主要部件：压缩机、冷凝器、节流（膨胀）机构、蒸发器。工作过程：①对压缩机输入机械功，以转换成工质的压力能和热能；②压缩机出来的高温高压工质（蒸汽）在冷凝器中放出热量并冷却为饱和液体；③液体通过节流膨胀成低温低压湿蒸汽；④湿蒸汽在蒸发器蒸发、吸热而使外界获得冷量。⑤蒸发器出来的干蒸汽又回到压缩机中。其中，冷凝器、蒸发器是换热设备，压缩机为运动机械（图1-5a）。而在图1-5c中是通过膨胀机实现工质膨胀的。第二节分类和应用2.速度式流体机械：其特点是都具有叶轮，也称叶轮机械。流体是连续的。3.容积式流体机械：其特点是都具有活塞在汽缸中往返运动；而回转容积式机械的转子与机壳组成的空间容积发生变化，流体参数要变化。喷射式流体机械：其工作原理为高压工作流体通过喷管形成高速射流，其区域内压力大大降低，从而被引入射流体，其后二者混合，使被引射流体得到能量。如电厂的抽气器（喷射式真空泵）。（二）换热设备：火电厂有锅炉：省煤器、空气预热器、水冷壁、过热器（再热器）、凝汽器、加热器等。制冷装置中有：蒸发器、冷凝器。形式有：顺流式、逆流式、错流式、混流式等。按传热方式分：间壁式、混合式、蓄热式（表1-2）。而间壁式又分:管式和板式。热管：是一种新型的换热设备，是高性能的导热元件，其导热系数相当于金属银、铜的倍。热管相当于导热能力极高的导热体。二、应用6.制冷技术：人民生产、生活条件的改善，食物保存(p10);7.空气调节：供暖、降温、通风；8.流体机械：泵、鼓风机、通风机、压缩机。广泛应用的动力机械，化工、制冷、低温装置。9.换热设备：电厂、动力、化工、石油、制冷、空调、钢铁、船只。第三节工程热力学和流体力学基础2.易流动性：3.粘性4.压缩性和膨胀性二、状态方程式三、其他热力关系式3.熵：4.：为了从数量和质量两个方面来评价循环或过程的经济性引入参数。四、连续性方程五、能量方程式能量守恒与转换定律：各种形式的能量可以互相转换，但能量总和保持不变。热力学第一定律是能量守恒与转换定律在热力学上的应用，即热和功可以互相转换。也就是说，输入系统的能量-系统输出的能量=系统内能量的变化。闭口系统的能量方程式：闭口系统与外界无质量交换，但与外界有热量和机械功的交换。对于闭口系统1kg气体，与外界有热量交换为q，它使一部分工质内能变化u，作功为w，则能量方程式为式中，①q>0时，系统吸热，q<0时，系统放热；②u>0时，系统内能增加，u<0时，系统内能减少；③w>0时，系统对外作功，w<0时，外界对系统作功。对于闭口系统的可逆过程，因w=pdv，则开口系统能量方程式：闭口系统与外界既有质量交换，也有热量和机械功的交换。对于稳定流动，有输入系统的能量=系统输出的能量对于稳定流动，1kg气体的能量方程为（因h=u+pv)对于理想气体，并忽略位能变化，则有六、热力过程2.定温过程在状态变化过程中，工质的温度保持不变，即T=常数或dT=0则根据状态方程pv=RT，则比容和压力的关系有：pv=