压气机—从大气环境吸气，并将其压缩，使得其压力和温度得以提高。燃烧室—空气和燃料在

其中混合并燃烧（将燃料的化学能转换为热能），得到高温高压的燃气。涡轮机—高温高压的燃气推导涡轮机叶轮旋转对外输出机械功（将热能转换为机械能），其中一部分能量用来驱动压气机。工质（空气、燃气）在装置内周而复始地循环，进而实现将热能转换为机械能的任务2100433B

1、蒸汽动力装置

锅炉—产生蒸汽（将燃料的化学转换为热能并传递

蒸汽动力装置给工质）汽轮机—将蒸汽的热能转换为机

械能。冷凝器—将乏汽冷凝成水。水泵—使得工作介质循环（保证系统内部的高压）。工质（水、蒸

汽）周而复始地循环，进而实现将热能转换为机械能的任务 2、内燃机

按燃料划分，内燃机可分为柴油机和汽油机，从热力学的观点看，其工作过程是相同的，先以柴油机为例说明能量直接转换装置其工作过程。进气过程：进气阀开，排气阀关，活塞下行，将空气吸入气缸。压缩过程：进、排气门关，活塞上行压缩空气，使其温度和压力得以升高。燃烧过程：喷油嘴喷油，燃料燃烧，气体压力和温度急剧升高（燃料的化学能转换为热能）。膨胀过程：高温高压气体推动活塞下行，曲轴向外输出机械功。排气过程：活塞接近下死点时，排气门开，在压差的作用下废气流出气缸。随后，活塞上行，将残余气体推出气缸。重复上述过程，将热能转换为机械能

不同形式的能量间通常能透过工具的辅助而彼此转换，例如电池能把化学能转换成电能；水坝能把重力位能转换成动能并最终透过发电机转换成电能。相同的，在氧化反应的例子里，化学能转换成动能和热能(有时包括光能和声能)。钟摆也是一例。钟摆在最高点的动能为零而重力位能为最大值，但是在最低点的动能为最大值而重力位能为最小。假设钟摆机件间没有任何摩擦力，则能量之间的转换是完美的，所以钟摆将永远摆荡下去。

能量成型控制可逆和不可逆的转换

将能量转换成有用的功是热力学的重要课题。在大自然界里，能量的转换可以分成两类：可逆的与不可逆的。可逆的热力学过程不会有能量的损耗。例如，不同位能形式之间的转换是可逆的，例如前文所提到的钟摆运动。而当一个过程中有热产生的时候，一部分的能量将不能完全恢复成可利用的能量，此时便归类不可逆。

能量成型控制能量转换和宇宙的年龄

随着宇宙的演化，越来越多的能量被困在不可逆的状态里（如热或其他无序的能量形式），这就是热寂理论。热寂理论是猜想宇宙最终命运的一种假说。根据热力学第二定律，作为一个独立系统，宇宙的熵会随着时间的流逝而增加，由有序走向无序，当宇宙的熵达到最大值时，宇宙中的其他有效能量已经全数转化为热能，所有物质温度达到热平衡。这种状态称为热寂。这样的宇宙中再也没有任何可以维持运动或是生命的能量存在。

波能转换装置，将波浪能收集起来并转换成电能或其他形式能量的装置。按设置地点，分岸式、漂浮式；按其能量中间转换形式，分直接机械传动、低压水力传动、高压液压传动、气动传动。由于波能能量密度低，不稳定，该装置一般要配置集能、增速、蓄能等环节，对抗海水腐蚀、抗风暴能力、贮能能力和能量转换率方面要求较高。

01

绪论

让学生理解本课程在学生知识架构中的位置，明白无论是常规能源还是新能源利用，都是在能量的转换过程中被利用的，每一能量利用环节，能量损失的原因是什么？有无改进的潜力，通过本课程的学习，同学们应该能够找到答案。由于本课程主要是利用工程热力学基本知识实现对能量利用系统的分析，因此在绪论中对热力学几个基本概念予以复习，强化。

课时

1.1 本课程在学生知识架构中的位置；

1.2 能量与能源；

1.3能源的分类

1.4 能源的利用过程（包括常规能源和新能源）

1.5 热力学的几个基本概念（内能、焓、熵、平衡与过程，等）

02

㶲分析基础

要求学生掌握能量（过程量与状态量）㶲分析计算方法，过程量包括通过系统边界传递的热量及做的功，对过程量㶲的计算，需要学生掌握热量㶲、冷量㶲、开口系统焓（焓㶲）的计算方法及求解过程，对于状态量㶲包括物理㶲和化学㶲，需要学生掌握显热温度㶲、潜热的焓㶲、水及水蒸气㶲，燃料化学㶲的计算，理解混合㶲和扩散㶲。在㶲计算的基础上，通过㶲平衡分析，确定能量利用过程的㶲损失，求得㶲效率。通过锅炉系统的㶲效率和热效率分析比较，确定影响锅炉㶲损失的关键因素，理解㶲分析的意义。

课时

2.1 㶲定义

2.2 热量㶲

2.3 开口体系工质㶲

2.4 物理㶲

2.4.1 温度㶲

2.4.2 水及水蒸气㶲

2.4.3 压力㶲

2.5 化学㶲

2.5.1 化学㶲定义

2.5.2 基准物选取

2.5.3 化学反应㶲

2.5.4 扩散㶲

2.5.5 燃料化学㶲

2.5.6 化学㶲举例

2.6 㶲平衡

2.6.1 㶲平衡表达式

2.6.2 流动过程㶲平衡

2.6.3 混合过程㶲平衡

2.6.4 分离过程㶲平衡

2.7 㶲损失计算

2.7.1 燃烧㶲损失

2.7.2 传热㶲损失

2.7.3 散热㶲损失

2.7.4 燃烧产物带走㶲损失

2.8 㶲分析与效率

2.9 㶲分析举例

2.10 㶲分析的意义

03

实际应用中的㶲分析

本章主要介绍㶲分析的实际应用，以实际朗肯循环为例，让学生理解㶲分析的方法及㶲损失计算，判断系统能量利用过程中㶲损失的关键部位及减少㶲损失的方法与策略；理解燃气－蒸汽联合循环热效率分析方法；掌握热电联产经济性分析方法及节能效果。

课时

3.1 蒸汽动力循环㶲分析

3.1.1 朗肯循环㶲分析

3.1.2 提高蒸汽动力循环的途径

3.2 燃气蒸汽联合循环

3.3 热电联产系统分析

3.4 中低温余热动力回收系统的热力分析

04

工业企业中的热能利用

要求学生掌握企业能量消耗统计方法、企业能量平衡计算方法，企业能源消耗指标及其计算方法，了解余能资源回收利用途径及利用方法。

课时

4.1 企业能量平衡

4.1.1 企业能源消耗的计量与统计

4.1.2 企业能量平衡关系

4.1.3企业能量平衡体系模型

4.1.4 企业能源消耗指标

4.1.5 企业能源利用效率

4.1.6 企业能源平衡结果分析

4.2 企业能量平衡及计算模型

4.2.1 余热资源及其质量

4.2.2 余热资源利用途径

4.3 余能资源回收利用途径

4.3.1 工业炉烟气余热回收量

4.3.2. 余热回收系统

4.3.3. 预热器回收系统分析

4.3.4 余热锅炉蒸汽利用系统分析

4.3.5 举例分析

4.4 本章小结