什么是热能与动力工程

能量利用与转换：就现有的能量转换与利用技术而言，能源资源中除水力、潮汐能、风能等少数能源外，基本上都是直接地以热能的形式利用或间接地将热能转换成其他的能量形式进行多种方式的利用，如煤炭、石油一类矿物燃料的能源资源，可以通过燃烧将化学能转变成热能直接加以利用，或通过热力发动机转换成机械能，或再通过发电机转换成电能。工业电炉、烘干、供暖属于热能的直接利用。人类需要的能源形式：主要有电能、热(冷)能、机械能等。热能是能量的一种基本形式。物体宏观运动所具有的能量称为机械能。电能是电荷的流动或聚集而具有的作功能力。人们从自然界获得的能源：一次能源：自然界中存在的天然能源。如化石燃料、核燃料、太阳能、水力、风能、 地热、海洋能、生物质能等。热能转变成机械能的途径：热动力装置：热动力装置主要有两大类：一种是以燃烧产生的燃气直接进入发动机进行能量转换，如内燃机和燃气轮机等；另一种则首先将燃料燃烧产生的热能传递给某种液体使其汽化，然后将蒸汽导入发动机进行热功转换，如蒸汽机和汽轮机等。工质：实现热能和机械能相互转化的媒介物质称为工质。工质是完成热功转换所必需的载体。内燃机及燃气轮机装置中的工质为空气和燃气；蒸汽机和汽轮机装置中的工质为水蒸汽。工质的选择：热力学中热能与机械能之间的相互转换是通过物质的体积变化来实现的，常选气态物质作为工质。热力系与热力系的分类：热力系：具体制定的热力学研究对象。按热力系与外界进行物质交换的情况分：闭口系：系统与外界无物质交换，即无物质穿过边界。开口系：系统与外界有物质交换，即有物质穿过边界。绝热系：系统与外界无热交换。孤立系：系统与外界无任何相互作用，既没有物质穿过边界，也不与外界发生任何形式的能量交换。功和热量：热力系统在实施热力过程时，与外界发生能量交换只要是作功和传热两种形式。功是热力系与外界交换机械能的量度；热量是热力系与外界交换热能的量度。理想气体：是一种假象的气体模型，气体分子是一些弹性的、不占体积的质点，分子之间没有相互作用力。工程中常用的氧气、氮气、氢气、一氧化碳等及其混合气体、燃气、烟气等工质，在通常使用的温度、压力下都可作为理想气体处理。热力学第一定律：热能和机械能在转移和转换的过程中，能量的总量必定守恒。热力学第一定律是能量转换和守恒定律在热力学上的应用，确定了热能和机械能之间的相互转换的数量关系。热力学第二定律：不可能把热从低温物体传到高温物体而不引起其它变化。热力学第二定律的实质：能量是有品质高低之分的。如：机械能的品质高于热能；高温热能的品质高于低温热能。定律的实质：能量贬值原理，也就是说在能量的传递与转化的过程中，能量的品质只能降低不能提高。传热学是研究热量传递规律的学科。物体内只要存在温差，就有热量从物体的高温部分传向低温部分；物体之间存在温差时，热量就会自发的从高温物体传向低温物体。热量传递的三种基本方式：导热(热传导)：物体各部分之间不发生相对位移时，依靠分子、原子及自由电子等微观粒子的热运动而产生的热量传递称导热。如：固体与固体之间及固体内部的热量传递。对流：是指由于流体的宏观运动，从而使流体各部分之间发生相对位移，冷热流体相互掺混所引起的热量传递过程。热辐射：由热运动产生的，以电磁波形式传递的能量。黑体：是指能吸收投入到其面上的所有热辐射能的物体，是一种科学假想的物体，现实生活中是不存在的。但却可以人工制造出近似的人工黑体。生物质能：是蕴藏生物质中的能量，是绿色植物通过光合作用将太阳能转化为化学能而储存在生物质内部的能量。