热机教学课件

热机教学课件热历将热转换为为机是人类史上最重要的发明之一，它是能机械能的装置，课将绍热转换工业革命提供了强大动力本件系统介能与机械能的基本原讨热础识热应理，探力学基知及其在机中的用过习将热热通学，您了解机在工业和社会发展中的重要性，掌握各类机的工热术趋势这识将们现作原理，以及机技的发展些知帮助我更好地理解代工来业社会的能源利用方式及其未发展方向课程目标掌握热机基础概念热热转换深入理解机的定义、类型及基本工作原理，建立能与机械能认的系统知应用热力学第一定律练热热转换过计热转换熟运用力学第一定律分析机中的能量程，算功关键数的参分析热机工作过程独热环计能够立分析不同类型机的工作循、效率算及性能特点理解现代应用与发展讨热术领创应探机技的最新发展及其在能源、交通、工业等域的新用课程大纲热力学基础绍热状态数为热论础介力学的基本概念、定律和参，理解机工作原理奠定理基热机的基本原理讲热转换过热环解机的定义、工作原理、能量程及基本力循常见热机类型绍内热结系统介蒸汽动力装置、燃机、燃气轮机等常见机的构与工作特点热机效率与优化热讨现热术分析影响机效率的因素及提高效率的方法，探代高效机技热机与社会发展顾热历讨对现远回机的史发展，探其工业革命和代社会的深影响实验与应用实践过验验证热对论识应通实机原理，加深理知的理解和用能力第一部分热力学基础知识能量转换理论热转换规别热转过为热力学研究能量律，特是能与其他形式能量的相互化程，机工作论础提供理基热力学定律热热论力学第一定律（能量守恒）和第二定律（熵增原理）是理解机工作的核心理状态参数压积数热状态过状态这数关力、温度、体等参描述力系统，通方程建立些参间的系热力过程压绝热热过热环等温、等、等容、等基本力程构成机的工作循热力学的研究对象能量转换核心热能与机械能转换工程应用领域热转换为热热别关热转热应领力学以能量核心，研究能与力学特注能与机械能的相互力学广泛用于工程域，包括动力转换规转换换过这热论础术热各种形式能量之间的律和效程，是机工作的理基通工程、制冷技、能利用等它与汽转过这转换过开关现率它是理解自然界能量流动和化的研究一程，人类发出蒸汽车、航空、发电等行业密切相，是础对认识现开内论础基学科，自然象和发利用机、燃机等改变世界的动力装置代工业社会能源利用的理基能源具有重要意义热力学系统闭口系统开口系统许过许质过许质时过系统边界只允能量通，不允物通系统边界允能量和物同通内涡压缩•汽车气缸的工作气体•轮机、机闭热换•密容器中的流体•交器热换质过•只有量和功的交•有物流动的程孤立系统绝热系统换许热过与外界无任何形式的交系统边界不允量通绝热•理想模型•容器绝热过•实际不存在•程论础•理分析的基•保温设备热力学状态参数压力温度体积内能p TV U单积热质内位面上的作用力，反物体冷程度的量度，反物所占空间大小，与物系统所有分子的动能和单热质状态关对势内状态映分子碰撞强度常用映分子平均动能力学量和有气体能总和能是函为压绝对积压数当状态位帕斯卡Pa、大气中常用温度K，与而言，体随力、温度，只与系统前有压摄关为显积关该状态过atm或巴bar力氏温度℃的系变化著体变化与功，与达到的程状态关键换关热关内热过是描述气体的参TK=T℃+

273.15温的交直接相，是机无能变化是力数积热传驱数，与体和温度密切相度差是递的动力工作的重要参程的核心关平衡状态机械平衡内压观趋势系统各处力相等，无宏运动热平衡内热系统各处温度相等，无量自发流动化学平衡内应态稳系统化学反达到动平衡，成分定完全平衡热综状态系统达到机械、和化学平衡的合状态热础状态观质时状态数热过平衡是力学研究的基，在平衡下，系统的宏性不随间变化，各参保持恒定实际工程中，机工作程往往是由一系列状态组静态过状态对热环关近似平衡成的准程理解平衡分析机工作循至重要状态方程理想气体状态方程范德华方程状态PV=mRT或PV=nRT修正的气体方程，适用于实际气体为压单•P力，位Pa P+a/V²V-b=RT为积单虑积为•V体，位m³考了分子间力和分子体的影响，其中a和b与具体气体有为质单关数计当压时•m量，位kg的常在工程算中，力不太高，理想气体方程仍有为数较•R气体常，J/kg•K好的适用性为绝对单•T温度，位K为质单•n物的量，位mol状态热计础热状态数关过状态们热状态预测方程是力学算的基，它描述了力系统参之间的系通方程，我可以确定系统的力学，系统时为这对热计关在外界条件变化的行，机设和分析至重要热力学过程准静态过程历状态状态系统经的各都接近平衡可逆过程过进状态程可以完全逆向行，回到初始不可逆过程现传热实际工程中的普遍象，如摩擦、等典型过程类型压绝热过等温、等容、等、程热过热态态过热质历热过转换静态过力学程是指力系统从一个平衡到另一个平衡的变化程在机工作中，工经一系列力学程，完成能量准程论过热过热环础是理分析的理想模型，而实际工程中的程都是不可逆的理解各种基本力学程的特点，是分析机工作循的基功与热量较项热比功W量Q积传定义力与位移的乘因温差递的能量传递条件需要力和位移需要温度差传径观热递途有序的宏运动无序的分子运动计算公式W=∫P•dV Q=m•c•ΔT转换转为转为能量可完全化其他形不能完全化功式能量热传们单热功和量是能量递的两种不同方式，它的位相同，都是焦耳J在过换热换热机工作程中，系统与外界既有功的交，也有量的交机的核心任务将热尽转为热区别对就是量可能多地化有用的功理解功与量的和联系，分析热过关机工作程至重要热力学第一定律100%ΔU能量守恒内能变化产内热能量既不会凭空生，也不会凭空消失，系统能变化等于系统从外界吸收的量转为对只能从一种形式变另一种形式减去系统外做功的量Q-W数学表达为内为热ΔU=Q-W，其中U能，Q吸收的为对量，W外做功热热现应热关力学第一定律是能量守恒定律在象中的用，它揭示了量和功之间的等价系为热论础热转为没说转作机工作的理基，第一定律表明能可以化机械能，但有明化的限制热们应来计转换和条件在机分析中，我经常用第一定律算系统的能量平衡和效率热力循环压缩过程加热过程质压缩积压质热热工被，体减小，力升高工从高温源吸收量，温度升高放热过程膨胀过程质热热质胀积压工向低温源放出量，温度降低工膨做功，体增大，力降低热环热过质历状态状态闭环环产净热力循是机工作的基本程，工经一系列变化后回到初始，形成一个合的循正循生功输出，用于环净热诺环热环过绝热过组论机；逆循需要功输入，用于制冷机和泵卡循是理想的力循，由两个等温程和两个程成，具有理上最高的效率第二部分热机的基本原理热能转机械能工作过程与循环热质将热转换为热过质环机的本是能机械机通工的循变化完成能过质环转换热胀能的装置，通工的循变化量，包括吸、膨做功、现转换这热压缩过热实能量形式的了解一放和等基本程不同转换热环机制是理解所有机工作原机有不同的工作循，但基本原础理的基理相通效率与限制热热将热转为机效率受力学第二定律限制，不可能量全部化功了解效计论对热计关率的算方法及其理极限机设优化至重要热机定义概念定义基本组成热将热转换为过质环现热机是能机械能的装置，通工的循变化实能一个完整的机系统通常包括以下几个部分转换讲将热转为量形式的从广义上，凡是能能化机械功的装置质传质称为热内•工递能量的介，如气体、蒸汽等都可机，包括蒸汽机、燃机、燃气轮机等热热热库•高温源提供量的热热库•低温源接收剩余量的冷将热转换为•机械装置能机械能的机构热热环质环过热热将热转为将热热机工作基于力循，工在循程中从高温源吸收量，部分量化机械功输出，并剩余量排放到低温源理热组进习热解机的基本定义和成，是一步学各类机工作原理的前提热机能量转换过程从高温热源吸热热能转化为机械能向低温热源放热能量平衡质热热质胀将热质热释热₁工从高温源吸收量工膨做功W，部分能工向低温源放剩余量根据能量守恒定律Q=W+₁转为₂环₂Q，温度升高化机械能Q，完成循Q热转换过严热质热热₁转为热₂释机的能量程格遵循力学第一定律工从高温源吸收的量Q，部分化机械功W，剩余部分以量Q的形式放到低温热这过关为₁₂现这过对热计关源一程的能量平衡系Q=W+Q，体了能量守恒原理了解一基本程，分析各类机的工作原理和算效率至重要热机效率卡诺循环等温膨胀（1→2）质热₁热胀过质热热工与高温源T接触，等温吸膨在此程中，工从高温源吸收量₁积压这过为数Q，温度保持不变，体增大，力降低一程可表示PV=常绝热膨胀（2→3）质热继续胀过质内₁工与外界隔，膨做功在此程中，工能减少，温度从T降₂热换积继续压继续这过满至T，无量交，体增大，力降低一程足PV^γ=常数等温压缩（3→4）质热₂压缩过质热热工与低温源T接触，等温在此程中，工向低温源放出₂积压这过为量Q，温度保持不变，体减小，力升高一程也可表示PV=常数绝热压缩（4→1）质热继续压缩过质内工与外界隔，被在此程中，工能增加，温度从₂₁热换积继续压继续终T升至T，无量交，体减小，力升高，最回到状态环初始，完成循卡诺定理等效率原理热热论质质在相同的高、低温源温度下工作的所有可逆机，无其工性如何，这称为诺₂₁效率都相同且最大，一最大效率卡效率ηc=1-T/T不可逆效率降低热热在相同的高、低温源温度下工作的不可逆机，其效率一定低于同温度条热件下的可逆机效率，即ηηc温差决定效率热仅热热热机效率取决于源温度，提高高温源温度或降低低温源温度，可以热论提高机的最大理效率设计指导意义诺为热计论导热径卡定理机设提供了理指，揭示了提高机效率的基本途，是热计论础机设和优化的理基热力学第二定律克劳修斯表述开尔文普朗克表述-热传这调热单热热转为产这不可能自发地从低温物体递到高温物体一表述强了不可能从一源吸完全化功，而不生其他影响一传热传进传热调热转为须热递的方向性，量自发递总是从高温向低温行，逆向表述强了能不能完全化机械能，必有一部分量排放热需要外界做功到低温源这对应热热传这释热为热一表述制冷机和泵的工作原理，要使量从低温向高一表述直接解了机效率不可能达到100%的原因，机须论温，必输入功效率设定了理上限热质过说热论这虽力学第二定律从本上揭示了自然程的方向性，明了机效率的理极限一定律的深刻含义在于，能量然守恒，但能量过这热对认识热的品位（可用性）在自然程中总是降低的，种不可逆性限制了机的最大效率理解第二定律机的工作原理和效率限制关至重要熵的概念熵定义乱数为系统混程度的度量，学表达dS=δQ/T熵增原理态孤立系统的熵总是增加的，或在平衡保持不变不可逆性过现熵增反映了程的不可逆性，是能量品位降低的表热机应用评热环损熵概念用于估机循的不可逆失热观观转换对热环环过为熵是力学中的重要概念，它从微角度反映了系统的无序程度，从宏角度量化了能量的有效性于一个力循，循程中的熵变环内过导环释热为热转为热零，但由于循的不可逆程，会致境熵增加熵增原理解了机效率的限制，以及什么能不能完全化机械能在机分析中，们过过来产热我通减少不可逆程降低熵生，从而提高机效率第三部分常见热机类型蒸汽动力装置内燃机燃气轮机为质内烧压利用水蒸气作工的燃料在机器部燃的利用高温高气体推动热热涡转热机，包括蒸汽机、蒸机，包括汽油机、柴轮旋的机，具有应现轻汽轮机等，广泛用于油机等，是代交通工重量、功率大的特领来应发电域具的主要动力源点，广泛用于航空和领发电域喷气发动机喷产利用高速气生反推热现力的特殊机，是代高速飞行器的主要动力装置蒸汽动力装置锅炉汽轮机烧热产压胀涡转产燃燃料加水，生高温高蒸汽蒸汽膨推动轮旋，生机械功水泵冷凝器将锅环为释热环冷凝水泵回炉，完成循蒸汽冷凝水，放量至境规应热现应将转蒸汽动力装置是最早投入大模用的机，推动了第一次工业革命代蒸汽动力装置主要用于火力发电站，燃料的化学能为这热为质过态态态现转换环环论化电能类机以水工，通水的相变（液→气→液）实能量郎肯循是理想蒸汽动力循，理效率受高热低温源温差限制，实际效率通常在30%-40%左右郎肯循环等压加热升温锅热压为过热水在炉中被加至沸点，然后等蒸发蒸汽，最后（1→2→3）绝热膨胀压绝热胀压高温高蒸汽在汽轮机中膨做功，力和温度降低（3→4）等压冷凝压为释热环低蒸汽在冷凝器中冷却、冷凝水，放量到境（4→1）绝热压缩压锅环冷凝水被泵加，返回炉，完成循（1→1）环环应来热热压环现郎肯循是蒸汽动力装置的理想工作循，在实际用中通常会采取一些措施提高效率，如再、回和再生等提高蒸汽初温和初、降低冷凝温度是提高郎肯循效率的主要方法代超临临组过数界和超超界机通提高蒸汽参，使发电效率可达45%以上内燃机工作特点主要类型效率优势内将转为内积燃机是一种燃料的化学能直接化根据点火方式分汽油机（火花点火）与蒸汽机相比，燃机具有体小、重为热压数轻调节热机械能的机，其特点是燃料在机器和柴油机（燃点火）；根据冲程分量、启动快、灵活等优点，效内烧热质为较现热部燃，能直接作用于工（气四冲程和二冲程；根据气缸排列方式率也高代汽油机效率可达30%过热换传热为内体），不需要通交器递量分直列式、V型、星型等燃机广泛左右，柴油机可达45%左右，是交通运这转换应领来种直接方式提高了能量利用效用于汽车、摩托车、船舶和小型发电输域的主要动力源组率机等四冲程汽油机进气冲程进开关闭内活塞从上止点向下止点运动，气门打，排气门，气缸形成负压，空气和燃油的混合气被吸入气缸压缩冲程进关闭压缩活塞从下止点向上止点运动，排气门均，混合气被，温度压为烧创和力升高，燃造条件做功冲程时烧产压活塞接近上止点，火花塞点火，混合气爆炸燃，生高温高气体，推动活塞从上止点向下止点运动，做功排气冲程开进关闭废活塞从下止点向上止点运动，排气门打，气门，气被排出环气缸，完成一个工作循汽油机构造基本机构连轴组将胀线转换为轴气缸、活塞、杆、曲成基本运动机构，气体膨的直运动曲的旋转内过环运动气缸壁精密加工，活塞通活塞与气缸壁密封配气机构进弹轴组进时排气门、气门簧、气门挺杆、凸轮等成配气机构，控制排气的机凸轮轴过时带链轴时通正皮或条与曲保持同步，确保配气正准确点火系统线组当时产现火花塞、点火圈、分电器等成点火系统，在适机生电火花点燃混合气时代发动机多采用电子点火系统，精确控制点火间和能量辅助系统热过热润滤冷却系统（水套、水泵、散器）防止发动机；滑系统（机油泵、清器）减损喷当少摩擦和磨；燃油系统（化油器或射器）提供适的燃油混合气柴油机原理压燃式点火喷射系统压缩产约喷为柴油机不使用火花塞点火，而是利用高比生的高温（柴油机的燃油射系统是其核心部件，主要分两种类型喷这称为压500-600℃）使入的柴油自燃种点火方式被燃式点喷喷结简单热区别•直式燃油直接入气缸主腔，构，效率高火，是柴油机于汽油机的最主要特点预喷预预进烧烧•燃室式燃油先入燃室，燃后入主燃室，燃压缩喷将压喷稳在冲程末期，燃油射器高柴油入气缸，柴油在高温更平压雾产高空气中化、蒸发并自燃，生动力现压轨喷术喷时压代柴油机多采用高共直技，可精确控制射间、力和量，大幅提高性能和降低排放汽油机与柴油机对比较项比目汽油机柴油机压点火方式火花点火燃点火压缩比8-12:116-22:1给预压缩喷燃料供混合气空气后油热效率25-30%35-45%转转功率特性高速大功率低速大扭矩较颗较排放特点CO、HC多NOx、粒物多应轿主要用车、摩托车卡车、工程机械势选择应转围宽稳轿对场汽油机与柴油机各有优，哪种发动机取决于具体用需求汽油机速范、运行平、噪音小，适合车等舒适性要求高的合；柴油机燃油经济性好、扭矩大、耐用性强，适合辆时连续重型车和需要长间运行的设备燃气轮机气体膨胀燃料燃烧压过涡胀驱涡空气压缩高温高气体通轮膨做功，动轮旋压进烧喷转涡带压缩负载高空气入燃室，与入的燃料（通常是轮动机和（如发电机或螺旋轴压缩将进压缩压状态压烧产压桨胀流式机气至高，力可天然气或航空煤油）混合燃，生高温高）工作膨后的气体温度仍有400-压压现烧热达10-30个大气，温度升高至300-400℃气体，温度可达1200-1600℃代燃室设600℃，含有大量余缩级组现压缩计烧机通常由多叶轮成，以实高比注重燃效率和减少污染物排放顿环论绝热过压过应进别燃气轮机工作基于布雷循，理上包括两个程和两个等程燃气轮机广泛用于飞机发动机、船舶推和发电站，特适合需要高应场现过涡级压缩胀术断功率密度和快速响的合代燃气轮机通提高轮入口温度、多与膨、中间冷却等技不提高效率燃气轮机优势重量轻、体积小起动快、调节灵活远热单产这状态满负应为调燃气轮机的功率重量比优于其他机，位重量可生更大功率，燃气轮机从冷机到荷运行只需几分钟，响迅速，适合作为领选择现负载时调使其成航空域的理想代航空燃气轮机的功率重量比可达5-峰电源变化，燃气轮机可以迅速整功率输出，运行灵活性数10kW/kg，是活塞发动机的倍好振动小、运行平稳燃料适应性广转热时稳燃气轮机是旋式机，无往复运动部件，运行振动小、平，噪声燃气轮机可使用多种燃料，包括天然气、航空煤油、柴油等，甚至可以这场势质热较应低，寿命长种特性使其在要求高可靠性的合具有优使用合成气、生物气化气等低值燃料，具有强的燃料适性喷气发动机进气过进将时产压缩通气道空气引入发动机，高速飞行可利用机身前部生的激波空气压缩级轴压缩将压缩压状态为烧压多流机空气至高，燃提供足够的氧气和力燃烧压烧烧产压高空气与燃料在燃室中混合燃，生高温高气体膨胀压过涡胀驱压缩转过喷喷产高温高气体通轮膨，动机旋，剩余能量通嘴高速出，生推力喷喷产进气发动机是一种特殊类型的燃气轮机，它利用高速气流射生的反作用力推动飞行器前计喷为涡喷涡涡桨涡根据设不同，气发动机主要分轮气、轮风扇和轮螺旋三种类型轮风扇发动结喷产现涡桨机合了气推力和风扇生的推力，效率更高，是代民航客机的主要动力装置轮螺旋时线发动机在中低速飞行效率最高，多用于支客机第四部分热机效率工作温差工质性质1热论质热质转换高低温源温差越大，理效率越高工的力学性影响能量效率设计优化不可逆损失3结计数传热过构设和运行参优化可提高效率摩擦、等不可逆程降低实际效率热热关键标为热热热诺机效率是衡量机性能的指，定义输出功与输入量的比值根据力学第二定律，机效率不可能达到100%卡效率₂₁论热论这对热计（1-T/T）是理上限，实际机效率受多种因素影响而低于理值了解些影响因素，于优化机设、提高能源利用效率具有重要意义热机效率影响因素工作温差热论关键高低温源温差是决定理效率上限的因素工质性质质热质热环过工的力学性影响力循的实际程不可逆损失传热不可逆、流动阻力、机械摩擦等因素降低效率机械效率传辅机械动和助系统消耗部分有用功热综诺₁₂论这热径质热质机效率受多种因素合影响根据卡定理，工作温差（T-T）越大，理效率越高，是提高机效率的基本途工的力学性（如热热热环过热损传热热损论比容、相变潜等）影响力循的具体程实际机中的不可逆失，如有限温差、流体摩擦、失等，使效率低于理值此外，辅终这对热计关机械摩擦、助系统能耗也会降低最效率了解些因素优化机设至重要提高热机效率的方法提高工作温度T₁降低排热温度T₂开涡进术进计环发耐高温材料，提高轮入口温度；采用先冷却技，保改冷却系统设，降低冷凝温度；利用境自然冷源（如冷烧过烧热压计损护高温部件；优化燃程，提高燃温度和完全性空气、冷水）降低排温度；优化低部分设，降低排气失减少不可逆损失能量梯级利用计进热术热损废热锅热热产时优化流道设，减少流动阻力；改隔技，减少失；回收利用，如炉排烟余回收；电联，同提供电组损热级过采用高精度加工和装，降低机械摩擦和泄漏失；优化运行能和能；多利用，高品位能源用于高温程，低品位能源数过参，使设备在最佳工况点运行用于低温程联合循环发电燃气轮机循环余热回收1烧驱燃料在燃气轮机中燃，动发电机发热热锅燃气轮机高温排气量被余炉回收电双重发电蒸汽循环燃气轮机和蒸汽轮机共同发电，提高总热产驱回收量生蒸汽，动蒸汽轮机发电效率环术结将转为联合循发电是目前最高效的火力发电技，它合了燃气轮机和蒸汽轮机的优点，燃料的化学能更充分地化电能燃气轮机废约过热锅这热产驱顶环排出的高温气（500-600℃）仍含有大量能量，通余炉回收部分量生蒸汽，再动蒸汽轮机发电，形成循+底环级现环远规循的联利用模式代联合循电厂的总效率可达55-60%，高于常火电厂的35-40%，是能源高效利用的典范热电联产基本原理系统效益热产别产热热产显势电联（CHP，Combined Heatand Power）是一种能源与分生电能和能相比，电联具有著优级术时产热传过约梯利用技，同生电能和能在统发电程中，综废热损热产这废•能源合利用率高，可达80%以上60%的燃料能量以形式失电联系统回收部分热热•减少一次能源消耗，降低燃料成本用于供，大幅提高总能源利用率对热远这热产•减少温室气体和污染物排放根据用户力品位的需求低于发电一特点，电联损现级•降低输配电失，提高能源安全性实了能源的合理分利用为热•用户提供经济、可靠的能和电能热产应热区热为热热电联广泛用于城市集中供系统、工业园和大型公共建筑根据电比不同，可分以定电和以电定两种运行模区热产热对环式在北方寒冷地，电联是城市供暖的主要源，提高能源利用效率、减少境污染具有重要意义热机与环境影响70%全球CO₂排放热烧产为₂机燃化石燃料生的二氧化碳占全球人CO排放的主要部分NOx氮氧化物烧过产导雾高温燃程中生的主要污染物，会致酸雨和光化学烟PM

2.5颗粒物烧产悬颗对严胁不完全燃生的浮粒物，人体健康构成重威85dB噪声污染热产别机运行生的噪声，特是大型燃气轮机和航空发动机热应虽进带来严环问题烧产₂₂颗为轻机的广泛用然促了经济发展，但也了重的境燃料燃生的污染物主要包括CO、NOx、SO、CO和粒物等减环现热术环烧选择还颗开境影响，代机技采取了多种保措施，如低氮燃器、性催化原、烟气脱硫、粒物捕集等此外，发利用可再生能源、提高能热环径源利用效率、采用清洁燃料等，也是减少机境影响的重要途第五部分热机与社会发展历史变革动力现代社会基石热应热现机的发明和用推动了工业革机是代能源系统的核心设产为领命，彻底改变了人类社会的生备，工业、交通、农业等域方式和生活方式蒸汽机的广泛提供动力支持火电站的蒸汽轮应产劳内喷用使机械化生取代了手工机、汽车的燃机、飞机的气产热动，大幅提高了生效率发动机等，都是机家族的重要员成技术进步标志热术机技的发展水平在很大程度上反映了一个国家的工业化水平和科技热竞标实力高效清洁机的研发能力，是衡量国家核心争力的重要指热机的历史发展1698年萨维利蒸汽机师萨维矿由英国工程托马斯•利发明，用于井排水，利用蒸汽称为矿直接作用于水面，效率极低，被工之友1712年纽可门蒸汽机纽进计结由英国铁匠托马斯•可门改设，采用活塞-气缸构，效矿获应1769年瓦特改良蒸汽机率有所提高，在井排水中得广泛用单独计詹姆斯•瓦特增加了的冷凝器，大幅提高了效率，并设现转了行星齿轮机构实旋运动，推动了工业革命1876年奥托四冲程发动机师内德国工程尼古拉斯•奥托发明了四冲程燃机，效率高于蒸积为现础1939年首台喷气发动机汽机，体更小，成代汽油机的基师冯计喷德国航空工程汉斯••奥海因设的HeS3B气发动机首开创喷时飞成功，了气动力代热机与工业革命第一次工业革命1应标蒸汽机的发明和用是第一次工业革命的志性事件第二次工业革命内应现燃机的广泛用推动了第二次工业革命和代交通体系现代能源体系进热现转换各类先机构成代能源和利用的核心设备热挥现规热转为摆对机在工业革命中发了决定性作用蒸汽机的出，使人类首次大模利用能化机械能，脱了自然动力（水力、风力、赖现来产规扩畜力）的依，实了动力源的革命工厂可以不再局限于水源旁建立，生模得以大幅大蒸汽机车和轮船的发明，极大地进贸内现则进现提高了运输效率，促了易发展燃机的出一步改变了人类的出行方式，汽车、飞机等代交通工具的发展，使世界变得紧连更加密相热机在现代社会中的应用热现转换领领内机在代社会中无处不在，是能源的核心设备在发电域，火电站的蒸汽轮机和燃气轮机占全球发电量的60%以上；在交通域，汽车的燃机、飞喷现产压缩热驱领机的气发动机、船舶的柴油机是代交通系统的动力源泉；在工业生中，各类动力设备如机、泵等多采用机动；在农业域，拖拉机、收割机等内热应现转农机具也大多使用燃机提供动力机的广泛用，支撑着代社会的正常运和发展热机的未来发展趋势高效低排放新型工质应用智能控制系统开质热将数发更高效率、更低排研发新型工以提高人工智能、大据等热术来进术应热放的机技是未的机性能，如有机朗肯循先技用于机控临环质现主要方向超超界燃使用有机工，适用制，实更精确的运行进热临预测煤发电、先燃气轮于低温源；超界二控制、故障和自适内环应机、新一代燃机等技氧化碳循具有更高效优化，提高运行效率术断热紧结不突破，推动机率和更凑的系统和可靠性热迈效率向力学极限构进可再生能源结合热术机与可再生能源技结热相合，如太阳能发质热电、生物能电联产热、地能发电等，构续建更清洁、更可持的能源利用体系第六部分热机相关实验气体流动特性实验规为热计础数研究气体在不同条件下的流动律，机设提供基据空气定压比热测定测热质数验证论计量气体力学性参，理算模型热机效率测定过验测热通实量机效率，分析影响因素，探索优化方法内燃机性能测试测数绘线定发动机的功率、扭矩、油耗等性能参，制特性曲验热验证论识过亲验观热实是理解机原理、理知的重要手段通手操作实装置，察机过测关数对热础识热这工作程，量相参，可以加深力学基知和机工作原理的理解些验础热数测针对热综测试对养实既有基性的力学参定，也有直接机性能的合，培分析问题问题和解决的能力具有重要意义实验一气体流动特性实验实验目的实验步骤规测数验证论检验认了解气体在管道中的流动律，定流量系和流动阻力，理

1.查实设备，确各系统正常计热础过对压缩涡烧开调节算模型气体流动是机工作的基程，机、轮、燃

2.启气源，流量至指定值计关稳记录测压室等核心部件的设至重要

3.待流动定后，各点力、温度实验设备测组数

4.改变流量，重复量多据换测试骤验

5.更不同管段，重复上述步气体流动特性实台，包括关闭验数

6.气源，整理实据压缩•气源系统（空气）数据分析调节阀•流量状测试测数计•各种截面形的管段根据量据，算压测数数•力、温度、流量量装置•流量系和流动阻力系数诺数状态关•据采集系统•雷与流动的系验结论计对•实果与理算的比状对•不同截面形流动特性的影响实验二空气定压比热测定实验原理过测转为热关计压热通量已知电功化能后引起空气温度升高的系，算空气的定比容定压热热质数热过转换比是气体力学性的重要参，直接影响机工作程中的能量实验装置压热测验计热传计数空气定比定实台，主要包括流量、加器、温度感器、功率、据计证压过热时测热采集系统等装置设保空气在恒条件下通加段，同精确量输入的量和引起的温度变化实验过程调节稳记录进热热进定的空气流量，出口温度和电加功率改变流量和加功率，组测热热行多量根据能量平衡原理，电加提供的能量等于空气吸收的量，可以计压热算出空气的定比容误差分析验误来热损测分析实中可能的差源，包括失、量仪器精度、流量波动等比较验结论讨论进验议实果与理值的差异，影响因素，提出改实方法的建实验三热机效率测定功率输出测量排热测量过测测测热选热量输入测量通功器定机械功率输出量排出量（可）记录转测过测热•速和扭矩•量冷却水流量和温升通量燃料消耗量或电器功效率计算计计热₂•算机械功率W=2πnT•算排出量Q率测稳验证₁₂测结计热记录热•量定工况下的平均值•能量平衡Q=W+Q根据量果算机效率•燃料消耗量和燃料值热₁测热压•效率η=W/Q•或量电器的电、电流时论对和间•与理效率比分析计热₁讨论•算总输入量Q•影响效率的因素31实验四内燃机性能测试课程总结热力学基础热热论础们习热状态数热过环这识力学是理解机工作的理基我学了力学第一定律（能量守恒）和第二定律（熵增原理），了解了参、力程和循等基本概念些知构成了分析热论机工作原理的理框架热机类型与原理课绍内热热独环应领将热转换为这热程系统介了蒸汽动力装置、燃机、燃气轮机等常见机的工作原理和特点每种机都有其特的工作循和用域，但核心都是能机械能理解些们选择应机的工作原理，有助于我在实际工作中和用合适的动力装置热机与社会发展热内现热热术进续来机在人类社会发展中的作用不可替代从蒸汽机推动工业革命，到燃机改变交通方式，再到代高效机支撑能源系统，机技的步持推动着社会发展未，随结调环热术将着能源构整和保要求提高，机技向更高效、更清洁的方向发展思考与讨论热机效率的极限诺热论为₂₁根据卡定理，机效率的理上限η=1-T/T在实际工程中，材料耐温性、冷却条件等因素限热远论热术进这显制了工作温差，使实际机效率低于理极限随着材料科学和管理技的步，一差距是否会缩导术带来热著小？高温超材料等新技能否机效率的革命性突破？新能源时代的热机传热将热质领对热在可再生能源快速发展的背景下，统机如何演变？太阳能发电、生物能利用等域机提出氢术热术将热了哪些新要求？能、燃料电池等新能源技与机技如何融合发展？能源互联网背景下，机的运将行模式发生哪些变化？环保与可持续发展对严环热术现术热问面日益格的保要求，机技如何实清洁高效？碳捕集利用与封存技能否解决机的碳排放题标热术将转级环？在碳达峰、碳中和目下，机技如何型升？如何平衡能源安全、经济发展与境保护的关系？未来动力技术展望进来现态热随着科技步，未动力装置可能呈什么样的形？全电动化是否会完全取代机？微型核聚变、量子术带来对热认识还领能源等前沿技会否能源利用方式的根本变革？人类能利用的有哪些未知域值得探索？。