回 转 式
螺杆式：单螺杆、双螺杆、三螺杆、五螺杆泵， 压缩机，液压马达、膨胀机
罗茨式：泵、风机 滑片式：泵、压缩机和液压马达 涡旋式：压缩机、泵、膨胀机 滚动活塞式：压缩机、泵
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容积式机器的特点： 工作时形成一个封闭的工作腔 工作腔的容积不断变化 工作机构作用于流体的力是静压力 流体的压力与速度没有直接的关系
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本专业内容：
热能、化学能、机械能、电能等之间转 换原理及其装置（机械、设备）。
本课程的内容：
讨论能源、动力部门（包括工艺过程与 装备）的机械、设备、装置的组成、结构、 工作原理和性能。
第一章 基础知识
第一节 绪论
《能源与动力装置基础》
能源是近代社会发展三大支柱之一。人类利用能 源的历史，也就是人类认识和征服自然的历史。这个 历史可以分为五个阶段： 火的发现和利用； 畜力、风力、水力等自然动力的利用； 化石燃料的开发和热的利用； 电的发现及开发利用； 原子能的发现和利用。 三次大的转换： 木材等 煤炭 石油 多能源结构
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基地总体参观
一、实习的目的
了解流体机械和换热设备的分类、动力装 置与这些机械设备的关系。
二、 实习要求
根据参观和了解，写出第一次的报告：时间、 地点、内容（记述）、小结。 单独计算学分。
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三、 实习思考题 1．将表1－1中的各种机械的结构简图与实物模型对 比，重点了解其中几种，建立一些实物模型的概念， 例如径流式、活塞式…… 2．将表1－2中的各种热交换器的结构简图与实物模 型对比，重点了解其中几种，建立一些实物模型的 概念，例如管式、板式…… 3．根据流体流动方向，观察并说明所见到机器设备 中面积（速度、压力）是如何变化？ 4．观察所见到的系统装置，了解其中有几种流体流 动，每种流体经过的部件分别是哪些机械和设备
98年调整
1个专业
学分制建立与教学计 划调整 能源与动力工程 （热能与动力工程） 课程建设与发展： 2000年 讲义 2001年 开始授课 2003年 配套教学基地建设 2004年 部级规划教材 2005年 进入学科平台建设 2008年 国家级十一五规划教材
多专业原 理整合
课程主 体形成
《能源与动力装置基础》
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第二节 能源与动力装置的分类 一、流体机械
流体（液体和气体）为工质，与外界进行能量和质 量传递的机械被力机械和气体机械；
根据能量是输出还是输入机械功可分为动力机械 (或原动机)和工作机械；

按工作原理又常分为速度式(叶片式)、容积式(往 复、回转)和其它形式的流体机械(如射流泵等)。
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动力系统之七：制冷空调系统 热力循环是通过 工质膨胀将热能 转变成机械功输 出的循环，常称 之为正循环。 逆循环是输入机 械功（或热能）， 对工质进行压缩 而获得热量(热泵) 或冷量(制冷)。
饱和液 体
机械功 工质流动 膨胀机或节流阀 热量 冷 却 器 压缩机 蒸 发 器 热量
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换热器的分类
按流动方向分：顺流式、逆流式、错流式、混流式
按传热方式分：间壁式、混合式、蓄热式
间 壁 式 混 合 式 管 式 板 式 沉浸式、喷淋式、套管式、 管壳式、翅片管式、热管式 波纹平板式、板壳式、 螺旋板式、板翅式 蓄 热 式 回热式或 再生式 如热风炉
直接接触式 如冷却塔
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我国能源与动力领域和国际先进水平相比，差距仍 很大。 火力发电的热效率很低，每度电消耗煤高达366 克，比发达国家多45克。 一次能源转化成电力的比例只有22%，而发达国 家平均为36%。 工业炉的热效率一般为60%左右，而日本达到 80%以上。 内燃机的油耗率也要比国际先进水平高8-15%。 我国人平均能耗仅为世界平均水平的1/3，而单 位产值能耗则是世界上最高的国家之一。
动力系统之一：火电厂
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动力系统之二：水轮机
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动力系统之三：核电站
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动力系统之四：风力发电
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动力系统之五：内燃机
工质在汽缸内 进行压缩、点 火、燃烧、膨 胀做功。
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动力系统之六：燃气轮机 燃气轮机是内燃机的 一种形式，它又与蒸 汽轮机同属于热力涡 轮机，燃气轮机的工 质是燃气而不是水蒸 汽，因而与蒸汽轮机 装置相比，燃气轮机 装置省去了锅炉、凝 汽器、给水处理等大 型设备。
流体力学是研究流体在外力作用下平衡和运动 规律的学科。
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一、物质的三态（p-v-T表面）
物质的三态：固体、液体和气体。
固体、液体和气体三个状态之间的改变称为相变。
固体变为液体称为熔解(或融化)


液体变为固体叫做凝固
固体变为气体的现象称为升华
反映三态关系的：
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二、流体的性质
基本状态参数
是可测量的状态参数，被称为基 本状态参数。通过基本状态参数可以导出其它参数。
p、T、ρ
dp a= d
0.5
( RT) 0.5
临界参数
当气体速度c与当地音速a相等时(即马赫数 M=c/a=1)，气体达到临界状态，相应的气体参数也 被称为临界参数 。
质量比热：是单位质量气体的温度变化一度
时传递的热量。 定压比热、定容比热 比内能 比（热）焓
比熵
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五、典型的热力过程 动力装置中，热能与机械能之间的转换都是由热 力过程或热力过程组成的循环来完成。 对于简单可压缩系统，有两个独立的状态参数。 保持其中一个状态参数不变的过程被称为基本热力过 程，如等温过程、等压过程、等容过程、等熵过程。 流体各状态参数都同时发生变化的过程被称为 多变过程，其过程方程式为
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1. 间壁式：
(1) 管式
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(2)板式
(3)(热)管式
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2. 混合式
3. 蓄热式
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三、应用
2010年有生产1000万辆汽车的能力，舰船、飞 机、巡航导弹 96年统计，人均发电900Kw.h，仅世界平均值的 1/3，装机容量2.5亿KW， 2010年到5亿Kw。 风机、泵、压缩机的用电量占全国发电量1/3左 右。 冰箱、空调（超1亿台/年）、冷藏链、低温。 能源动力、电力、冶金、航空航天、石油、化工、 药业、农业、矿业、天然气、激光、卫星、芯片。
液体
气体 液体 气体 液体 气体 液体
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二、 换热设备（热量交换）
换热设备是动力工程中常见的能量(热能)交换装备。 换热设备包括各种的热交换器和锅炉、燃烧器等， 例如制冷装置中的蒸发器、冷凝器；火力发电装置中 的省煤器、预热器、过热器、再热器、凝汽器、加热 器等；燃气轮机装置内的中冷器、回热器等。 热交换器一般是固体两边壁面的流体通过对流进 行热交换，也有通过辐射、两流体直接接触等方式 进行热交换的。
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热力循环的完善程度评价
动力循环：用热效率评价 制冷系数评价（制冷）
供热系数评价（热泵） 总称。
低温低 压湿蒸 气
机械功
高温高压蒸 气
低压干蒸气
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动力系统之八：泵站
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其他动力系统 • 液压传动系统 • 液力传动系统
•
•
压缩空气系统
供水系统
•
•
供暖系统
控制系统
•
•
‥‥‥
生命系统
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动力系统小结之一
化学能 核能
燃烧室 热能 反应堆
热 交换器
临界压力pcr、临界温度Tcr、临界密度cr
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可压缩性
流体的体积V随压力p变化的属性称为流体的压缩性 体积压缩率： 弹性系数： 体膨胀系数
马赫数大
dv d / v / dp dp
dp E d
dv / v dT
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第三节
工程热力学和流体力学基础
热力学是一门研究能量的储存、转化和转移以 及物质性质的科学。 能量的储存形式有：内能（与温度相关联）、动能 （由于运动引起）、势能（由于位置升高引起）和化 学能（由化学组成引起）。 能量会从一种形式转化到其它的形式。
能量以热或功的方式穿越边界进行转移。
工质内能 动能势能
电能
发 电机
机械功
流体 机械
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动力系统小结之二
机械功
流体 机械
工质内能 动能势能
机械功
流体 机械
《能源与动力装置基础》
动力系统小结之三
机械功
膨胀机
or
节流阀
热 量
换热器 压缩机
换热器
热 量
机械功
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动力系统的三大部件（按功能） 燃烧室（炉膛） 换热器 流体机械
三、状态方程式 表述了压力、温度和密度三个基本状态参数的关系 状态方程式：
p z RT
z为压缩因子，z＝1时为理想气体，z可以大于1或小 于1。 有许多状态方程被推荐用于计算非理想气体的状态。 如van der Waals状态方程：
RT a P 2 vb v
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四、几个重要的热力学概念 比热（容）

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流体机械分类表
原动机