新能源绪论学习培训课件.ppt
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1、2022-11-1412022-11-142 参考书参考书 第一章 绪论 能源与可持续发展能源与可持续发展王革华 编第二章 太阳能 太阳能利用技术太阳能利用技术罗运俊 编第三章 风能 风能开发利用风能开发利用张希良 编第四章 生物质能 生物质能资源清洁转化利用技术生物质能资源清洁转化利用技术姚向君 编第五章 海洋能 海洋能资源开发利用海洋能资源开发利用褚同金 编第六章 地热能 地热资源及其开发利用和保护地热资源及其开发利用和保护刘时彬 编第七章 氢能 氢能氢能-21世纪的绿色能源世纪的绿色能源毛宗强 编 能源概论能源概论黄素逸 高伟编2022-11-1432022-11-1441.1 能量的定
2、义能量的定义1.2 能量的主要形式能量的主要形式1.3 能量的属性能量的属性1.4 能量的单位能量的单位1.5 能量的转换与利用能量的转换与利用 1.2022-11-145能量是物质运动的度量。能量是物质运动的度量。能量是人类社会进步的动力。能量是人类社会进步的动力。世界是由物质构成的,一切物质都处于运动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。状态,所以一切物质都具有能量。1.1 能量的定义能量的定义生命在于运动生命在于运动生命就是能量的最高表现生命就是能量的最高表现2022-11-1461.2 能量的主要形式机械能机械能电能电能化学能化学能核能核能辐射能辐射能热能
3、热能2022-11-147 如果质量为如果质量为m的物体的运动速度为的物体的运动速度为v则该则该物体的动能物体的动能Ek可以用下式计算:可以用下式计算:重力势能重力势能Ep可以用下式计算:可以用下式计算:2k21mvE mgHE p2022-11-148 构成物质的微观分子运动的动能和势能构成物质的微观分子运动的动能和势能总和称为热能。这种能量的宏观表现是总和称为热能。这种能量的宏观表现是温度的高低,它反映了分子运动的激烈温度的高低,它反映了分子运动的激烈程度。通常热能程度。通常热能Eq可表述成如下的形式可表述成如下的形式:STEdqdS-熵变化2022-11-149 电能是和电子流动与积累有
4、关的一种能电能是和电子流动与积累有关的一种能量,通常由电池中的化学能转换而来,量,通常由电池中的化学能转换而来,或是通过发电机由机械能转换得到;反或是通过发电机由机械能转换得到;反之,电能也可以通过电动机转换为机械之,电能也可以通过电动机转换为机械能,从而显示出电做功的本领。能,从而显示出电做功的本领。UIE eU-电动势I-电流2022-11-1410 化学能是物质结构能的一种,即原子核化学能是物质结构能的一种,即原子核外进行化学变化时放出的能量。外进行化学变化时放出的能量。按化学热力学定义,物质或物系在化学按化学热力学定义,物质或物系在化学反应过程中以热能形式释放的内能称为反应过程中以热能
5、形式释放的内能称为化学能。化学能。H2+O2=H2O H 2022-11-1411 核能是蕴藏在原子核内部的物质结构能核能是蕴藏在原子核内部的物质结构能。轻质量的原子核(氘、氚等)和重质量轻质量的原子核(氘、氚等)和重质量的原子核(铀等)核子之间的结合力比的原子核(铀等)核子之间的结合力比中等质量原子核的结合力小,这两类原中等质量原子核的结合力小,这两类原子核在一定的条件下可以通过核聚变和子核在一定的条件下可以通过核聚变和核裂变转变为在自然界更稳定的中等质核裂变转变为在自然界更稳定的中等质量原子核,同时释放出巨大的结合能。量原子核,同时释放出巨大的结合能。这种结合能就是核能。这种结合能就是核能
6、。E=mc22022-11-1412 辐射能是物体以电磁波形式发射的能量。辐射能是物体以电磁波形式发射的能量。物体的辐射能物体的辐射能Er可由下式计算:可由下式计算:40r100TcE-物体发射率0-黑体辐射系数T-物体绝对温度2022-11-14131.3 能量的属性 量的属性量的属性-热力学第一定律热力学第一定律各种能量在第一定律面前人人平等,并具各种能量在第一定律面前人人平等,并具有可加和性。没有品质高低之分。有可加和性。没有品质高低之分。光有第一定律显然是不够的光有第一定律显然是不够的 !物质守恒与转换定律物质守恒与转换定律能量守恒与转换定律能量守恒与转换定律2022-11-1414
7、质的属性质的属性-热力学第二定律热力学第二定律电能电能 机械能机械能 高温热能高温热能 常温热能常温热能低温热能(冷量)低温热能(冷量)常温热能常温热能能量是有品质高低之分的。第二定律指出:能量是有品质高低之分的。第二定律指出:任何事物的变化都伴随着能量质的变化,任何事物的变化都伴随着能量质的变化,能量的品质只能从高走向低,而不可能自能量的品质只能从高走向低,而不可能自发的从低走向高,最多是保持品质不变。发的从低走向高,最多是保持品质不变。因此,任何过程都是一个能量贬值因此,任何过程都是一个能量贬值 的过程的过程!2022-11-1415 状态性状态性 可加性可加性 传递性传递性 转换性转换性
8、 做功性做功性 贬值性贬值性 2022-11-1416 能量在空间上的转移,即能量的传输。能量在空间上的转移,即能量的传输。能量在时间上的转移,即能量的储存。能量在时间上的转移,即能量的储存。2022-11-1417能量的转换能量的转换2022-11-1418 能量传递是有条件的,即在有能量密度能量传递是有条件的,即在有能量密度差的条件下,能量总是从能量密度大的差的条件下,能量总是从能量密度大的物质或能量集中的地方,向能量密度小物质或能量集中的地方,向能量密度小的物质或地方传递;总是从集中到分散的物质或地方传递;总是从集中到分散并逐步达到平衡。并逐步达到平衡。2022-11-1419 能量传递
9、遵循一定的规律,即能量传递能量传递遵循一定的规律,即能量传递的速率正比于传递的动力而反比于传递的速率正比于传递的动力而反比于传递的阻力。的阻力。2022-11-1420 能量的传递包括转移与转换两种形式。能量的传递包括转移与转换两种形式。转移是某种形态的能量从一地转移到另转移是某种形态的能量从一地转移到另一地,从一物转移到另一物;转换则是一地,从一物转移到另一物;转换则是能量由一种形态变为另一形态。能量由一种形态变为另一形态。2022-11-1421 能量传递的途径主要有两条:由物质交能量传递的途径主要有两条:由物质交换和质量输运而携带的能量称为携带能换和质量输运而携带的能量称为携带能;在体系
10、边界面上的能量交换称为交换;在体系边界面上的能量交换称为交换能。能。2022-11-1422 在体系边界面上的能量交换通常以两种在体系边界面上的能量交换通常以两种方法进行:传热方法进行:传热由温差引起的能量由温差引起的能量交换,这是能量传递的微观形式;做功交换,这是能量传递的微观形式;做功由非温差引起的能量交换,这是能由非温差引起的能量交换,这是能量传递的宏观形式。量传递的宏观形式。2022-11-1423 通过能量交换而实现的能量传递,即传通过能量交换而实现的能量传递,即传热和做功,其具体方式为:传热的三种热和做功,其具体方式为:传热的三种基本方式是热传导、热对流和热辐射;基本方式是热传导、
11、热对流和热辐射;做功(这里指机械功)的三种基本方式做功(这里指机械功)的三种基本方式是容积功、转动轴功和流动功(推动功是容积功、转动轴功和流动功(推动功)。)。2022-11-1424 能量传递的结果主要体现在两方面,即能量传递的结果主要体现在两方面,即能量使用过程中所起的作用以及能量传能量使用过程中所起的作用以及能量传递的最终去向。递的最终去向。能量传递的最终去向通常只有两条:或能量传递的最终去向通常只有两条:或转移到产品,或散失于环境,包括直接转移到产品,或散失于环境,包括直接损失和用于过程后再进入环境这两种情损失和用于过程后再进入环境这两种情况。况。2022-11-1425 能量传递的实
12、质实际上就是能量利用的能量传递的实质实际上就是能量利用的实质。如果把产品的使用也包括在内,实质。如果把产品的使用也包括在内,能量的最终去向只能是唯一的,即最终能量的最终去向只能是唯一的,即最终进入环境。进入环境。2022-11-1426 1.4 能量的单位 能量单位能量单位 焦焦 J;卡;卡 cal;kWh(度(度)功率的单位功率的单位 kJ/h;kcal/h;kW;马力;马力(匹匹)HP 热值的单位热值的单位 kcal/kg;kcal/Nm32022-11-1427能量的利用过程,实质上是能量的传递与能量的利用过程,实质上是能量的传递与转换过程。转换过程。能量典型的转换装置能量典型的转换装置
13、 =热机热机 人体其实就是一部高端的热机人体其实就是一部高端的热机:所需热量所需热量 2000 kcal/人人天天 功耗功耗 100 W/人人(基本代谢率)(基本代谢率),150W(上课)(上课)蓄能量蓄能量 8 kWh/人(可生存七天人(可生存七天)2022-11-1428五种不同强度活动的能量消耗五种不同强度活动的能量消耗类型类型 例子例子 每小时消耗的每小时消耗的能量(卡能量(卡 )久坐久坐阅读、用餐、看电影、打字、玩扑克牌、书 80100轻度体力轻度体力活动活动烹饪、散步、站著动手的工作、洗餐具 110160 中度体力中度体力活动活动 铺床、擦地板、中等速度步行、大扫除、轻松园艺 17
14、0240 重度体力重度体力活动活动繁重洗刷工作、快速步行、保龄球、高尔夫球 250-350 剧烈活动剧烈活动游泳、打球、跳舞、跑步350以上 消耗消耗7700卡,即可减少卡,即可减少1公斤,加油啦!公斤,加油啦!2022-11-1429氢、酒精等二次能源氢、酒精等二次能源 燃料电池燃料电池 电电 能能 机械能机械能 辐射能辐射能热热 能能风能、水能、海洋能风能、水能、海洋能 机机 械械 机械能机械能直接利用直接利用发电机发电机 煤、石油、天然气煤、石油、天然气 热热 能能热机热机直接利用直接利用核核 能能核反应核反应 太阳能太阳能光合作用光合作用生物质能生物质能燃烧燃烧食物利用食物利用集热器集
15、热器光电池光电池燃烧燃烧2022-11-14302.能能 源源2.1 能源的定义能源的定义2.2 能源的分类能源的分类2.3 能源对人类社会发展的重要意义能源对人类社会发展的重要意义2.4 我国能源利用的现状及主要问题我国能源利用的现状及主要问题2.5 能源的可持续发展能源的可持续发展2022-11-1431 问题:问题:我们每天要吃饭、喝水,用什么来煮饭、我们每天要吃饭、喝水,用什么来煮饭、烧水呢?烧水呢?回答:回答:煤,煤气,柴草、天然气煤,煤气,柴草、天然气2022-11-1432 问题:问题:那么要开动汽车、火车、飞机等交通工具那么要开动汽车、火车、飞机等交通工具需要消耗什么呢?需要消
16、耗什么呢?回答:回答:汽油或者柴油、煤油等汽油或者柴油、煤油等2022-11-1433 问题:问题:煤,煤气,柴草、天然气、汽油、煤油或煤,煤气,柴草、天然气、汽油、煤油或者柴油等它们在起什么作用?者柴油等它们在起什么作用?答案:答案:它们在以上工作的作用就是提供能量它们在以上工作的作用就是提供能量.2022-11-1434 问题:问题:你知道还有什么可以提供能量吗?你知道还有什么可以提供能量吗?回答:回答:江河里的水流、流动的空气、电、太阳光江河里的水流、流动的空气、电、太阳光.2022-11-1435能源是指像煤、天然气、汽油、水能源是指像煤、天然气、汽油、水流、风、电、太阳光等能够直接或
17、流、风、电、太阳光等能够直接或间接提供能量的物质资源。间接提供能量的物质资源。可以直接或经转换提供人类所需的可以直接或经转换提供人类所需的光、热、动力等任何形式的载能体光、热、动力等任何形式的载能体资源。资源。2022-11-14362.2 能源分类 1 1)按开发利用的情况:按开发利用的情况:常规能源常规能源:煤、石油、天然气、水能、核能等。煤、石油、天然气、水能、核能等。新能源新能源:太阳能、风能、海洋能、生物质能、地热能、:太阳能、风能、海洋能、生物质能、地热能、核聚变燃料等。核聚变燃料等。2)按开发的步骤:)按开发的步骤:一次能源一次能源:煤、石油、天然气、风能、水能、煤、石油、天然气
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