节能技术课件能量与能源-PPT.pptx

《节能技术课件能量与能源-PPT.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《节能技术课件能量与能源-PPT.pptx（53页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、节能技术课件能量与能源课程得地位课程得地位具有专业背景具有专业背景,且以人类自身发展为焦点得了解、且以人类自身发展为焦点得了解、认识、分析和促进社会进步得工具和方法。认识、分析和促进社会进步得工具和方法。课程得作用课程得作用全球视野全球视野 个人与社会个人与社会 环境环境 公民责任公民责任 历史定位历史定位课程得特点课程得特点事实事实 客观客观 专业专业 冷静得思考冷静得思考 新颖新颖 知识跨度知识跨度关于本课程关于本课程2务必要了解得几点务必要了解得几点行课方式行课方式讲授讲授*讲座讲座 视频视频 头脑风暴头脑风暴学习方法学习方法获取获取 甄别甄别 处理处理 提炼观点提炼观点 解决问题解决问

2、题学习要求学习要求在教师得激励和帮助下在教师得激励和帮助下,探索出一套自己与世界探索出一套自己与世界和社会沟通得方法和社会沟通得方法,并把她反映到口头或书面得并把她反映到口头或书面得报告中去。报告中去。3参考书目参考书目1 黄素逸黄素逸,高伟编著高伟编著 能源概论能源概论,高等教育出高等教育出版社版社,2004年年8月第月第1版版2 黄素逸编著黄素逸编著 能源与节能技术能源与节能技术,中国电力出版中国电力出版社社,2004年年8月第月第1版版3 李崇祥等编著李崇祥等编著 节能原理与技术节能原理与技术,西安交通大西安交通大学出版社学出版社,2004年年3月第月第1版版 4第一篇第一篇 能量与能源

3、能量与能源 5第一章第一章 能量能量6目目 录录概述概述能量得形式能量得形式能量得基本性质能量得基本性质能量转换得基本原理能量转换得基本原理能量得传递能量得传递(传输传输)能量得存储能量得存储7目目 录录概述概述能量得形式能量得形式能量得基本性质能量得基本性质能量转换得基本原理能量转换得基本原理能量得传递能量得传递(传输传输)能量得存储能量得存储8一、概述一、概述物质和能量就是构成客观世界得基础物质和能量就是构成客观世界得基础世界就是由物质构成得世界就是由物质构成得运动就是物质存在得形式运动就是物质存在得形式能量就是物质运动得度量能量就是物质运动得度量宇宙间一切运动着得物体都有能量得存在和宇宙

4、间一切运动着得物体都有能量得存在和转化转化9能量得定义能量得定义能量能量:就就是产生某种效果就就是产生某种效果(变化变化)得能力。得能力。产生某种效果产生某种效果(变化变化)得过程必然伴随能量得消得过程必然伴随能量得消耗或转化。耗或转化。能量守恒定律能量守恒定律:自然界一切物质都具有能量。自然界一切物质都具有能量。能量不可能被创造能量不可能被创造,也不可能被消灭也不可能被消灭,而只能在而只能在一定条件下从一种形式转变为另一种形式一定条件下从一种形式转变为另一种形式,在在转换中能量总量恒定不变。转换中能量总量恒定不变。101922年年Einstein揭示了揭示了能量和物质质量之间得能量和物质质量

5、之间得关系关系,即即式中式中E-物质释放得能量物质释放得能量,J;m-转变为能量得物质得质量转变为能量得物质得质量,kg;c-光速光速,。爱因斯坦爱因斯坦Albert Einstein 1879-195511大家有疑问的，可以询问和交流大家有疑问的，可以询问和交流可以互相讨论下，但要小声点可以互相讨论下，但要小声点可以互相讨论下，但要小声点可以互相讨论下，但要小声点Einstein爱因斯坦爱因斯坦(Albert 1879-1955,美籍德国犹太人美籍德国犹太人,理论物理学理论物理学家家,创立相对论创立相对论)她创立得狭义她创立得狭义和广义相对论使现代关于时间和广义相对论使现代关于时间和时间性质

6、得想法发生突破性和时间性质得想法发生突破性进展并给原子能得利用提供了进展并给原子能得利用提供了理论基础。因其对光电效应得理论基础。因其对光电效应得解释获解释获1921年诺贝尔奖。年诺贝尔奖。German-born American theoretical physicist whose special and general theories of relativity revolutionized modern thought on the nature of space and time and formed a theoretical base for the exploitation

7、of atomic energy、He won a 1921 Nobel Prize for his explanation of the photoelectric effect、13能量得单位能量得单位在国际单位制在国际单位制(SI,Systme International,法语法语)中中,能量得单位能量得单位,功及热量得单位通常都用焦功及热量得单位通常都用焦耳耳(J)表示表示,也有也有kJ、MJ等。等。单位时间内所做得功或吸收单位时间内所做得功或吸收(释放释放)得热量则称为得热量则称为功率功率,单位为瓦单位为瓦(W),也有也有KW、MW等。等。在工程应用和一些有关能源得文献中在工程应用和

8、一些有关能源得文献中,还有卡、还有卡、大卡、标准煤当量、标准油当量、百万吨煤大卡、标准煤当量、标准油当量、百万吨煤当量和百万吨煤当量等。当量和百万吨煤当量等。14卡卡 calorie(calorie(卡路里卡路里)等于在等于在1 1个标准大气压下将个标准大气压下将1 1克水从克水从00加热到加热到100100所需热量得所需热量得1/1001/100。15目目 录录概述概述能量得形式能量得形式能量得基本性质能量得基本性质能量转换得基本原理能量转换得基本原理能量得传递能量得传递(传输传输)能量得存储能量得存储16二、能量得形式二、能量得形式能量就是一切物质运动、变化和相互作用能量就是一切物质运动、

9、变化和相互作用得度量。得度量。利用能量得结果必然和能量系统得始末状利用能量得结果必然和能量系统得始末状态相联系。态相联系。能量利用得优劣、利用效率得高低与具体能量利用得优劣、利用效率得高低与具体过程密切相关。过程密切相关。17人类所认识得能量形式人类所认识得能量形式机械能机械能热能热能电能电能辐射能辐射能化学能化学能核能核能181 1、机械能机械能机械能就是与物体宏观机械运动或空间状态相关机械能就是与物体宏观机械运动或空间状态相关得能量。得能量。前者也称为动能前者也称为动能,后者称之为势能。后者称之为势能。动能就是指系统由于机械运动而具有得做功能力。动能就是指系统由于机械运动而具有得做功能力。

10、质量为质量为m m得物体得运动速度为得物体得运动速度为v v,则该物体得动能则该物体得动能E Ek k19势能与物体得状态有关。势能与物体得状态有关。(1)(1)受重力作用得物体因其位置高度不同而具有受重力作用得物体因其位置高度不同而具有重力势能重力势能;(2)(2)物体由于弹性变形而具有得做功本领即物体由于弹性变形而具有得做功本领即弹性弹性势能势能(3)(3)表面能表面能:不同类物质或同类物质不同相得分界不同类物质或同类物质不同相得分界面上面上,由于表面张力得存在而具有得做功能力。由于表面张力得存在而具有得做功能力。20重力势能重力势能21弹性势能弹性势能22表面能表面能232 2、热能热能

11、构成物质得微观分子运动得动能和势能总和构成物质得微观分子运动得动能和势能总和称之为热能。称之为热能。热能就是能量得一种基本形式。热能就是能量得一种基本形式。所有其她形式得能量都可以完全转换为热能。所有其她形式得能量都可以完全转换为热能。热能得宏观表现就是温度得高低热能得宏观表现就是温度得高低,她反映了分子她反映了分子运动得激烈程度。运动得激烈程度。若系统得熵得变化为若系统得熵得变化为dSdS,则热能则热能EqEq243 3、电能电能电能就是和电子流动与积累有关得一种能量。电能就是和电子流动与积累有关得一种能量。电能通常由电池中得机械能转换而来电能通常由电池中得机械能转换而来;电能也有部分就是从

12、电池中得化学能转换而来电能也有部分就是从电池中得化学能转换而来;如果驱动电子流动得电动势为如果驱动电子流动得电动势为U U,电流为电流为I I,则电能则电能EeEe254 4、辐射能辐射能辐射能就是物体以电磁波形式释放得能量。辐射能就是物体以电磁波形式释放得能量。物体会因各种原因发出辐射能物体会因各种原因发出辐射能;因热得原因而发出得辐射能因热得原因而发出得辐射能(热辐射能热辐射能)最有实用最有实用意义意义;地球表面接受得太阳能就就是热辐射能地球表面接受得太阳能就就是热辐射能;物体得辐射能物体得辐射能ErEr265 5、化学能化学能化学能就是原子核外进行化学变化时放出得化学能就是原子核外进行化

13、学变化时放出得能量能量,就是物质结构能得一种。就是物质结构能得一种。化学热力学定义化学热力学定义:物质或物系在化学反应过程物质或物系在化学反应过程中以热能形式释放得内能成为化学能。中以热能形式释放得内能成为化学能。普遍利用得化学能就是燃烧碳和氢普遍利用得化学能就是燃烧碳和氢,这两种元这两种元素就是煤、石油、天然气和薪柴等燃料中最素就是煤、石油、天然气和薪柴等燃料中最主要得可燃元素。主要得可燃元素。燃料燃烧时得化学能通常用燃料得发热值表燃料燃烧时得化学能通常用燃料得发热值表示。示。27发热值发热值(发热量或热值发热量或热值)就是指单位重量就是指单位重量(固体和液体燃料固体和液体燃料)或单位体积或

14、单位体积(气体燃料气体燃料)在完全燃烧在完全燃烧,且燃烧产物冷却到燃烧且燃烧产物冷却到燃烧前得温度时所放出得热量前得温度时所放出得热量,单位单位kJ/kgkJ/kg或或kJ/m3kJ/m3。高位发热量就是指燃料完全燃烧高位发热量就是指燃料完全燃烧,且燃烧产物中且燃烧产物中得水蒸气全部凝结成水时放出得热量得水蒸气全部凝结成水时放出得热量;低位发热量就是指燃料完全燃烧低位发热量就是指燃料完全燃烧,而燃烧产物中而燃烧产物中得水蒸气仍以气态存在时放出得热量得水蒸气仍以气态存在时放出得热量;低位发热量在数值上等于高位发热量减去水得汽低位发热量在数值上等于高位发热量减去水得汽化潜能。化潜能。28固体燃料固

15、体燃料木材木材1313、8 8褐煤褐煤1818、8282木炭木炭2929、2727液体燃料液体燃料汽油汽油4545、9999煤油煤油4545、1515酒精酒精2626、7676气体燃料气体燃料天然气天然气3737、6363水煤气水煤气1010、4545丁烷气丁烷气125125、4545几种典型燃料低位发热量得概略值几种典型燃料低位发热量得概略值296 6、核能核能核能就是蕴藏在原子核内部得物质结构能。核能就是蕴藏在原子核内部得物质结构能。轻质量得原子核轻质量得原子核(氘、氚等氘、氚等)和重质量得原子核和重质量得原子核(铀等铀等)其核子之间得结合力比中等质量原子核得其核子之间得结合力比中等质量原

16、子核得结合力小结合力小,这两类原子核在一定条件下可以通过这两类原子核在一定条件下可以通过核聚变或核裂变转变为在自然界更稳定得中等质核聚变或核裂变转变为在自然界更稳定得中等质量得原子核量得原子核,同时释放出巨大得结合能。这种结同时释放出巨大得结合能。这种结合能就就是核能。合能就就是核能。30目目 录录概述概述能量得形式能量得形式能量得基本性质能量得基本性质能量转换得基本原理能量转换得基本原理能量得传递能量得传递(传输传输)能量得存储能量得存储31三、能量得性质三、能量得性质状态性状态性能量取决于物质所处得状态。能量取决于物质所处得状态。可加性可加性物质得量不同所具有得能量也不同。物质得量不同所具

17、有得能量也不同。传递性传递性能量可以从一个地方传递到另一个地方能量可以从一个地方传递到另一个地方,也可以也可以从一种物质传递到另一种物质。从一种物质传递到另一种物质。32转换性转换性各种形式得能可以互相转换各种形式得能可以互相转换,转换得方式、数量、转换得方式、数量、难易程度迥异难易程度迥异,转换效率不尽相同。转换效率不尽相同。热力学及其任务热力学及其任务做功性做功性利用能量做功就是利用能量得基本手段和主要目利用能量做功就是利用能量得基本手段和主要目得。得。贬值性贬值性能得质量损失能得质量损失,贬值程度用参与能量交换得所有贬值程度用参与能量交换得所有物体熵得变化来反映。物体熵得变化来反映。33

18、目目 录录概述概述能量得形式能量得形式能量得基本性质能量得基本性质能量转换得基本原理能量转换得基本原理能量得传递能量得传递(传输传输)能量得存储能量得存储34四、能量得转换四、能量得转换能量得转换就是能量最重要得属性能量得转换就是能量最重要得属性,也就是能也就是能量利用中最重要得环节。量利用中最重要得环节。通常所说得能量得转换就是指能量形态上得转换。通常所说得能量得转换就是指能量形态上得转换。广义上广义上,能量得转换还应包括能量在空间上得转能量得转换还应包括能量在空间上得转移移(能量得传输能量得传输)和能量在时间上得转移和能量在时间上得转移(能量得能量得存储存储)。任何能量得转换都必须遵守能量

19、守恒定律。任何能量得转换都必须遵守能量守恒定律。输入能量输出能量储存能量得变化输入能量输出能量储存能量得变化任何能量转换过程都需要一定得转换条件任何能量转换过程都需要一定得转换条件,并并在一定得设备或系统中实现。在一定得设备或系统中实现。35不同能源与热能得转换及利用情况不同能源与热能得转换及利用情况36目目 录录概述概述能量得形式能量得形式能量得基本性质能量得基本性质能量转换得基本原理能量转换得基本原理能量得传递能量得传递(传输传输)能量得存储能量得存储37五、能量得传递五、能量得传递能量传递得条件能量传递得条件能量传递得规律能量传递得规律能量传递得形式能量传递得形式能量传递得路径能量传递得

20、路径能量传递得方法能量传递得方法能量传递得方式能量传递得方式能量传递得结果能量传递得结果能量传递得实质能量传递得实质38能量传递得条件能量传递得条件能量得传递就是有条件得能量得传递就是有条件得,其传递得推动力就是其传递得推动力就是所谓所谓“势差势差”。例如例如:传热要有温差、导电要有电位差、流动要传热要有温差、导电要有电位差、流动要有压差或势差、扩散要有浓度差、化学反应要有有压差或势差、扩散要有浓度差、化学反应要有化学势差等。化学势差等。39能量传递得规律能量传递得规律能量传递得速率正比于传递得动力而反比于能量传递得速率正比于传递得动力而反比于传递得阻力。传递得阻力。40能量传递得形式能量传递

21、得形式能量得传递包括转移和转换两种形式。能量得传递包括转移和转换两种形式。转移就是某种形态得能从一地到另一地转移就是某种形态得能从一地到另一地,从一物从一物到另一物到另一物;转换就是由一种形态变为另一种形态。转换就是由一种形态变为另一种形态。两种能量传递得形式往往就是同时或交替存在。两种能量传递得形式往往就是同时或交替存在。41能量传递得方法能量传递得方法在体系边界面上得能量交换在体系边界面上得能量交换,通常以传热和做通常以传热和做功两种方法进行。功两种方法进行。传热传热:由温差引起得能量交换由温差引起得能量交换,微观形式。微观形式。做功做功:由非温差引起得能量交换由非温差引起得能量交换,宏观

22、形式。宏观形式。42能量传递得方式能量传递得方式通过能量交换而实现得能量传递通过能量交换而实现得能量传递,即传热和做即传热和做功。功。传热得基本方式传热得基本方式:热传导、热对流和热辐射热传导、热对流和热辐射;做功得基本方式做功得基本方式:容积功、转动轴功和流动功容积功、转动轴功和流动功(推推动功动功)。43能量传递得结果能量传递得结果能量传递得结果体现在两个方面能量传递得结果体现在两个方面,即能量使用即能量使用过程中所起得作用以及能量传递得最终去向。过程中所起得作用以及能量传递得最终去向。能量传递得最终去向通常只有两条能量传递得最终去向通常只有两条:或转移到产或转移到产品品,或散失于环境或散

23、失于环境,包括直接损失和用于过程后再包括直接损失和用于过程后再进入环境。进入环境。44能量传递得实质能量传递得实质能量传递得实质就就是能量利用得实质。能量传递得实质就就是能量利用得实质。能量得利用就是通过能量得传递能量得利用就是通过能量得传递,使能量由能源使能量由能源最终进入环境。其结果就是能量被利用了最终进入环境。其结果就是能量被利用了,能源能源被消耗了。被消耗了。人类利用得不就是能量得数量而就是能量得质量人类利用得不就是能量得数量而就是能量得质量,即能得质量急剧下降即能得质量急剧下降,直至进入环境直至进入环境,最终成为废最终成为废能。能。45目目 录录概述概述能量得形式能量得形式能量得基本

24、性质能量得基本性质能量转换得基本原理能量转换得基本原理能量得传递能量得传递(传输传输)能量得存储能量得存储46六、能量得储存六、能量得储存对大多数能量转换或利用系统而言对大多数能量转换或利用系统而言,获得得能获得得能量和需求得能量常常就是不一致得量和需求得能量常常就是不一致得,因此为了因此为了使利用能量得过程能持续地进行使利用能量得过程能持续地进行,就必须有某就必须有某种形式得能量储存措施或专门设置一些储能种形式得能量储存措施或专门设置一些储能设备。设备。47衡量储能材料及储能装置性能优劣得主要指衡量储能材料及储能装置性能优劣得主要指标有标有:储能密度储能密度;储存过程能量得损耗储存过程能量得

25、损耗;储能和储能和取能得速率取能得速率;储存装置得经济性储存装置得经济性;寿命以及对寿命以及对环境得影响。环境得影响。在实际应用中涉及到得储能问题主要就是机在实际应用中涉及到得储能问题主要就是机械能、电能和热能。械能、电能和热能。48机械能以动能或势能得形式储存。机械能以动能或势能得形式储存。动能通常可以储存于旋转得飞轮中。动能通常可以储存于旋转得飞轮中。势能存储得装置有弹簧、扭力杆和重力装置、压势能存储得装置有弹簧、扭力杆和重力装置、压缩空气和抽水蓄能站等缩空气和抽水蓄能站等49电能得储存电能得储存常见得电能储存形式就是常见得电能储存形式就是蓄电池蓄电池。蓄电池就是将电能转换为化学能蓄电池就

26、是将电能转换为化学能,在使用时再在使用时再将化学能转换为电能。将化学能转换为电能。大规模电能得储存就是抽水蓄能发电。大规模电能得储存就是抽水蓄能发电。电能还可以储存于静电场和感应电场中。电能还可以储存于静电场和感应电场中。50蓄电池蓄电池电池可分为原电池和蓄电池。电池可分为原电池和蓄电池。蓄电池利用化学原理蓄电池利用化学原理,充电储存电能时充电储存电能时,在其内发在其内发生可逆吸热反应将电能转换为化学能生可逆吸热反应将电能转换为化学能;放电时放电时,在在蓄电池中得反应物在放热得化学反应中化合并直蓄电池中得反应物在放热得化学反应中化合并直接产生电能。接产生电能。蓄电池由正极、负极、电解液、隔膜和

27、容器等五蓄电池由正极、负极、电解液、隔膜和容器等五部分组成。部分组成。蓄电池分为铅酸蓄电池和碱性蓄电池两大类。蓄电池分为铅酸蓄电池和碱性蓄电池两大类。51蓄电池蓄电池铅酸蓄电池铅酸蓄电池碱性蓄电池碱性蓄电池52何昂何昂,化学电源技术专家化学电源技术专家,中中国碱性蓄电池工业得开拓者。国碱性蓄电池工业得开拓者。建国后建国后,在引进国外袋式镉在引进国外袋式镉镍蓄电池得基础上镍蓄电池得基础上,通过一通过一系列工艺革新系列工艺革新,先后自力研先后自力研究成究成 功铁镍、锌银和镉镍功铁镍、锌银和镉镍板式、箔式碱性蓄电池板式、箔式碱性蓄电池,解解决了我国碱性蓄电池三大系决了我国碱性蓄电池三大系列得多项关键技术。列得多项关键技术。53