2.传热学的研究内容与研究方法
（1）研究内容
传热学主要研究热量传递的规律。 所谓热量，是指在温差的作用下传递的热能的数量。由于在人们的 日常生活和生产实践中温差几乎无处不在，所以热量传递是普遍存 在的物理现象。
一切热能利用过程都离不开传热，热能利用率和传热过程密切相关。
应的热力学能，也称为内热能；
能量的主要形式：
电
能： 与电荷的运动和积蓄有关的能量；
化学能： 通过化学反应释放的能量； 核 能： 通过核反应释放的能量； 辐射能： 物体以电磁波的形式发射的能量。
什么是能源？
能源，顾名思义，就是能量的源泉，即蕴含各种形式能 量的资源。具体来说，是指能够直接或间接提供能量的 物质资源。 能源是带有时代性的一个概念，不同时期，能源的范畴 是不同的。随着科学技术的进步，人类对物质性质及能 量转化方法的认识也在不断深化，对能源的界定也在不 断变化。
乔治 ·米歇尔——页岩气之父
能源对人类生活的影响至关重要，不仅满足了人类最基本的生存需求
，而且为人类社会的繁荣提供了物质基础。纵观人类历史长河，能源
的发展和利用成为每个时代的重要标志和人类进步的重要标志。 21世纪人们都在为追求良好的生存环境而努力，在这种背景下，清洁 能源的开发和利用显得格外重要。各国的能源消耗都是多元化发展的 ，其中风力发电和太阳能发电增长比较迅速，而煤炭和石油几乎处于 停滞状态。能源发展的趋势正向着洁净能源和可持续能源发展的方向
热工基础的研究内容 热 工 基 础
（热工理论基础）
主要研究内容： 主要研究热能利用的基本规律以及热能利用过程 及自然界所有热现象中热量传递的基本规律。
工程热力学篇 传热学篇
1.工程热力学的研究内容与研究方法
（1）研究内容
工程热力学主要研究热能和机械能之间相互转换 的规律及提高能量转换经济性的途径和技术措施。 （2）研究方法
工程热力学采用经典热力学的宏观研究方法，还 普遍采用抽象、概括、理想化和简化处理方法。
热机工作过程示意图
过热蒸汽 发电机 锅 炉 循环水 水泵 汽轮机 乏汽 冷凝器 冷却水 热机 高温热源 吸热Q1
作功W
机械能 放热Q2
低温热源
如何提高热机的热能利用率（热效率）是工程热力学的主 要研究内容之一 。
能源分类
1 根据初始来源：
地球本身的能源：地热能、核能等。 地球以外天体的能源：太阳能以及由太阳能转化而来的风能、水能、 海洋波浪能、生物质能、化石燃料等。 地球与其他天体相互作用产生的能源：潮汐能。
2 按开发的步骤：
一次能源:煤、石油、天然气、风能、水能、太阳能、地热能、海洋 能等。 二次能源:电力、煤气、汽油、沼气、氢气、甲醇、酒精等。
热
工
基
础
山东大学
崔
峥
热 学 是 什 么？
能量与能源
什么是能量？
能量是物质运动的度量。 世界是由物质构成的，一切物质都处于运动状态，所以 一切物质都具有能量。 能量是人类社会进步的动力。
能量的主要形式：
机械能： 主要包括物体的动能与势能，二者统称为宏观机械能；
热 能： 物质分子热运动动能与位能之和，即不涉及化学变化和核反
热利用：
烧饭、采暖、烘干、熔炼等；
动力利用： 通过热机将热能转换成机械能或者再通过发电 机转换成电能加以利用。
由于热能转换为机械能的有效利用程度（即热机的热效率） 较低，早期蒸汽机的热效率只有1％2％，现代燃气轮机装 置的热效率大约只有37％42％，蒸汽电站的热效率也只有 40％左右。因此，如何更有效地实现热能和机械能之间的 转换，提高热机的热效率，是十分重要的课题。
• 石油时期：
19世纪末20世纪初的第二次科技革命，使内燃机开始走上了历史舞台，以内 燃机为动力设备的机车开始大规模地进入人类社会，极大地促进了石油工业 的迅速发展，石油在整个能源结构中所占的比重也在不断上升。二次大战后 的十几年间，发达国家基本完成了石油代替煤炭成为首要能源的历能带来新的能源变革？
3 按照开发利用情况及其在社会经济生活中的地位：
常规能源：技术比较成熟，如煤炭、石油、天然气、水能等。
新能源：技术不成熟，如太阳能、风能、地热能、海洋能、生物质能 及核能等。
4 按能否再生：
可再生能源：水能、太阳能、风能、海洋能、生物质能、地热能等；
非再生能源：煤、石油、天然气、核能等。
5 按开发利用过程中对环境的污染情况：
是蕴藏于页岩层中的天然气（埋深200米-3000米）。过去十年内，页岩 气已成为美国一种日益重要的天然气资源，同时也得到了全世界其他国 家的广泛关注。2000年，美国页岩气产量仅占天然气总量的1%；而到 2010年，因为水力压裂、水平钻井等技术的发展，页岩气所占的比重已 超过20%。根据美国能源信息署的预测，到2035年时，美国46%的天然 气供给将来自页岩气。
为 什 么 学 习 热 学？
据统计，目前通过热能形式利用的能源在我国占总能源利 用的90％以上，世界其它各国平均也超过85％。由此可见， 在能量转换与利用过程中，热能不仅是最常见的形式，而 且具有特殊重要的作用。热能的有效利用对于解决我国的 能源问题乃至对人类社会的发展有着重大意义。
热能利用的基本方式
前进。
能量的转换与利用
能量的利用过程，实质上是能量的传递与转换过程。 燃料电池 氢、酒精等二次能源 电 能 机械能 辐射能
热 能 发电机 机械 直接利用 机械能 风能、水能、海洋能 热机 燃烧 煤、石油、天然气 直接利用 热 能 核 能 核反应 集热器 燃烧 光合作用 太阳能 食物利用 生物质能
光电池
清洁能源：太阳能、风能、水能、海洋能等； 非清洁能源：煤、石油、天然气等。
• 薪柴时期:
以生物质能为主要能源的薪柴时期延续了漫长的时间，利用薪柴使人们摆脱 了完全依附自然生存的状态，开拓了物质文明的新局面。
• 煤炭时期:
人类开发利用煤炭资源的历史悠久，早在2000多年前我国的春秋战国时期， 就已经有了使用煤炭作为燃料的记载。18世纪60年代，产业革命从英国开始 爆发，使能源结构发生了第一次革命性变化——能源消费从此进入了煤炭时 期。至今，煤炭仍是人类利用的重要能源之一。