第二章 能源转换与利用
能源的转换和利用
能源的转换和利用一、能源的概念与分类1.能源：能源是用来产生能量的物质资源，是维持和发展社会生产和生活的重要物质基础。
2.能源分类：a)一次能源：直接从自然界获取的能源，如煤炭、石油、天然气、水能、风能、太阳能等。
b)二次能源：通过一次能源的转换和利用得到的能源，如电能、汽油、煤油等。
二、能源的转换1.能源转换的定义：能源转换是指将一种能源形式转换成另一种能源形式的过程。
2.常见能源转换方式：a)热能转换：如火力发电、蒸汽机等。
b)机械能转换：如风力发电、水力发电等。
c)光能转换：如太阳能电池、光电池等。
d)电能转换：如直流电机、变压器等。
三、能源的利用1.能源利用的定义：能源利用是指人类利用能源进行生产和生活活动，以满足自身需求的过程。
2.能源利用的途径：a)直接利用：如烧煤、烧油、烧天然气等。
b)间接利用：通过能源转换和传输，将能源转化为可利用的形式，如电力、热力等。
c)储存利用：将能源储存起来，待需要时再进行利用，如蓄电池、水库蓄水等。
四、能源的可持续发展与 conservation1.能源可持续发展：在满足当代人需求的基础上，不损害后代人满足自身需求的能力，实现能源的合理利用和持续发展。
2.能源 conservation：能源 conservation 是指在能源利用过程中，通过科学管理和技术改进，减少能源消耗，提高能源利用效率，达到节约能源的目的。
五、能源转换和利用的技术发展趋势1.高效化：提高能源转换和利用的效率，减少能源损耗。
2.清洁化：降低能源利用过程中的污染排放，保护环境。
3.可再生能源化：加大对太阳能、风能、生物质能等可再生能源的研究和利用力度。
4.智能化：利用现代信息技术，实现能源系统的智能化管理和优化运行。
六、我国能源政策与战略1.坚持能源节约优先，推动能源消费革命。
2.优化能源结构，加大清洁能源开发利用力度。
3.加强能源科技创新，提高能源利用效率。
4.保障国家能源安全，促进能源可持续发展。
能源转换与利用的基本原理与技术
能源转换与利用的基本原理与技术能源转换与利用是指将能量从一种形式转化为另一种形式，并将其应用于生产和生活领域。
这是人类社会发展的必然过程，也是实现可持续发展的重要手段。
本文将探讨能源转换与利用的基本原理和相关技术。
一、能源转换的基本原理能源转换是指将一种能源形式转化为另一种能源形式的过程。
其中最基本的能源转换是热能转化为机械能，这是利用传统火车、汽车和发电厂的基本原理。
在能源转换过程中，能源的种类和质量都发生了变化。
例如，热能转化为机械能时热能的质量降低，但机械能的质量增加。
这说明能源转换不是简单的物质或能量的转化，而是需要流体动力学、热力学和材料科学等多学科知识的综合应用。
二、能源转化的技术1. 太阳能转化技术太阳能是目前最受关注的清洁能源之一。
太阳能转化技术包括太阳能电池、太阳能光热技术和太阳能光电技术。
太阳能电池是利用已知的光电效应将太阳能转化为电能的器件。
太阳能光热技术是利用银镜和反光镜将太阳光能集中到一起，让太阳光成为高温的源头。
太阳能光电技术则是使用半导体和光学元件将太阳光转化为电力。
2. 核能转化技术核能是高效能的能源之一，因为核能的释放主要来自于原子核的裂变或聚变反应。
核能转化技术包括核反应器、核燃料等等。
核反应器是核能转化的核心设备。
它是将一定数量的核燃料装入反应堆内，从而在反应堆中产生核燃料进行核反应，使其释放能量并转化为热能，再将其转换为电能。
核燃料则是核反应堆的活性物质，它通常采用铀、钚等核稀有材料。
3. 化石能源转化技术化石能源是指石油、天然气和煤等在地球中形成的利用广泛的化学能源。
化石能源转化技术包括炼油、液化天然气和煤炭成分技术等。
炼油技术是将石油分离成多种组分化学品的过程，以获得能源和原料产品。
液化天然气技术是将天然气液化，降低其体积，从而方便运输和使用。
煤炭成分技术是指将煤炭加工分离成几种可用的化学和能源产品。
三、能源转化技术的优缺点能源转化技术有其优缺点。
下面将针对太阳能、核能和化石能源几种重要的能源来源进行讨论。
高效能源转换与利用技术的研究
高效能源转换与利用技术的研究第一章：引言高效能源转换与利用技术是当今能源行业中的一个重要领域。
随着人类对能源需求的不断增长和对环境保护的要求，研究高效能源转换与利用技术变得尤为迫切。
本文将从三个方面探讨高效能源转换与利用技术的研究：燃烧技术、太阳能利用和新能源存储技术。
第二章：燃烧技术燃烧技术是一种常见的能源转换方式，如化石燃料的燃烧产生能量。
然而，燃烧会产生大量有害气体和固体颗粒物，对环境造成污染。
因此，研究高效的燃烧技术非常重要。
目前，人们正在开展燃烧技术的研究，旨在提高燃料的燃烧效率和减少污染物排放。
例如，通过优化燃烧过程中的燃烧温度和氧气供应等参数，可以提高燃烧效率；而利用先进的燃烧控制技术，可以降低污染物的排放。
此外，使用先进的燃烧设备，如高效燃烧炉和燃烧器，也是提高燃烧效率和减少污染物排放的关键。
第三章：太阳能利用太阳能是一种清洁、可再生的能源，具有无穷尽的潜力。
太阳能的利用可以通过光热转换和光电转换两种方式进行。
光热转换将太阳能转化为热能，用于供暖和发电；光电转换将太阳能直接转化为电能。
目前，太阳能光电转换技术已经相当成熟，许多商业化项目正在运作。
然而，太阳能的利用仍然面临一些挑战，如高成本、低效率和储存问题。
因此，研究人员正在致力于开发更高效、更便宜的太阳能电池，以及解决能量储存和分配的技术问题。
第四章：新能源储存技术新能源储存技术是高效能源转换与利用技术的关键环节之一。
随着可再生能源的快速发展，如风能和太阳能，如何高效地存储其产生的能量成为一个重要问题。
目前，常见的新能源储存技术包括电池、超级电容器和储氢技术等。
电池技术是目前最常用的新能源储存技术，其应用广泛，如电动汽车和可再生能源发电系统。
超级电容器具有高功率密度和快速充放电等特点，适用于短期能量存储和释放。
储氢技术则用于将氢气转化为可储存的能源，在需求时再释放出来。
这些新能源储存技术的发展将推动能源转换效率的提高和能源利用的智能化。
能源转换与利用技术
能源转换与利用技术能源是人类社会发展和生存的基础，而能源转换与利用技术则是现代社会实现可持续发展的重要手段。
随着人口的增长和经济的发展，对能源的需求不断上升，同时也对能源转换与利用技术提出了更高的要求。
本文将以能源转换与利用技术为主题，分析现代能源转换与利用技术的现状和挑战，并探讨未来的发展方向。
一、能源转换技术的分类能源转换技术是指将一种形式的能源转化为另一种形式的能源的过程，常见的能源转换技术包括燃烧、核能转换、光能转换等。
燃烧是一种常见的能源转换技术，通过将燃料与氧气反应，产生高温高压的燃烧产物，进而驱动发电机等设备产生电能。
核能转换则是利用核裂变或核聚变的原理将核能转化为电能，具有高能量密度、低排放等优势。
光能转换是指将太阳能转化为电能或热能，其中太阳能光伏发电是一种常见的光能转换技术。
二、能源利用技术的分类能源利用技术是指通过合理利用能源，提高能源利用效率和减少能源损耗的技术手段。
常见的能源利用技术包括能源储存技术、能源转化技术、能源节约技术等。
能源储存技术是为了解决能源供需不平衡而发展起来的技术，常见的能源储存技术包括蓄电池、压缩空气储能等。
能源转化技术是指将一种形式的能源转化为另一种形式的能源，常见的能源转化技术包括电热转化技术、电化学转化技术等。
能源节约技术则是指通过改善设备结构、提高能源利用效率等手段减少能源消耗，常见的能源节约技术包括高效节能设备、智能能源管理系统等。
三、现代能源转换与利用技术的应用现代能源转换与利用技术在各个领域都有广泛的应用。
在电力工业领域，燃烧技术被广泛应用于火力发电厂，核能转换技术则被应用于核电站。
在交通运输领域，燃烧技术被应用于汽车、飞机等交通工具的动力系统。
在建筑领域，光伏发电技术被应用于屋顶太阳能光伏电站。
在工业领域，能源节约技术被应用于工业生产中，通过提高设备效率和优化工艺流程来减少能源消耗。
四、能源转换与利用技术面临的挑战能源转换与利用技术面临着一系列的挑战。
能源动力课程设计
能源动力课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解能源的定义、种类及能源转换的基本原理。
2. 学生能够掌握动力设备的工作原理及其在生活中的应用。
3. 学生能够解释能源利用对环境的影响，并了解可再生能源的优势。
技能目标：1. 学生能够运用所学的能源知识，分析并解决实际生活中的能源问题。
2. 学生能够设计简单的能源转换装置，提升动手操作能力。
3. 学生能够通过小组合作，进行能源动力相关实验，培养团队协作能力。
情感态度价值观目标：1. 学生能够认识到能源动力在现代社会生活中的重要性，增强节能环保意识。
2. 学生能够关注能源动力领域的科技发展，培养创新精神。
3. 学生能够通过学习能源动力知识，树立正确的能源消费观念，积极参与能源节约和环境保护活动。
课程性质：本课程为科普性质课程，旨在让学生了解能源动力的基本知识，提高学生的能源素养。
学生特点：五年级学生具有一定的认知能力和好奇心，对能源动力知识有一定的基础，但需要进一步引导和激发。
教学要求：结合学生的认知特点，采用直观、生动的教学手段，激发学生的学习兴趣，注重培养学生的动手操作能力和团队协作精神。
在教学过程中，关注学生的情感态度价值观的培养，引导他们形成正确的能源消费观念。
通过分解课程目标，为后续教学设计和评估提供具体依据。
二、教学内容1. 能源概念与分类：介绍能源的定义、种类（如：化石能源、可再生能源等），并通过实例讲解各类能源的特点及应用。
教学内容关联教材章节：第一章 能源与能源动力2. 能源转换与动力设备：讲解能源转换的基本原理，以生活中常见的动力设备（如：内燃机、电动机等）为例，介绍其工作原理和能量转换过程。
教学内容关联教材章节：第二章 能源转换与动力设备3. 能源利用与环境影响：分析能源利用对环境的影响，探讨可再生能源（如：太阳能、风能等）在环境保护方面的优势。
教学内容关联教材章节：第三章 能源利用与环境保护4. 能源动力实验与动手操作：组织学生进行能源动力相关实验，如制作简易太阳能小车、风力发电机等，提高学生的动手操作能力。
能源转换与利用
能源转换与利用引言人类社会不断追求着可持续发展的方式，其中之一就是可持续能源。
可持续能源是指能源的利用和转化过程减少对环境污染和资源消耗的影响，同时保障经济社会的可持续发展。
在这样的背景下，能源转换与利用成为了一个关键话题，也呼唤着人们的行动。
本文将从太阳能、风能、水能和生物质能四个方面，论述如何利用和转换可持续能源。
太阳能的利用和转换太阳能的利用和转换是目前最为成熟的可持续能源之一。
太阳能可以通过光热技术和光电技术转换成电能和热能。
其中，光电技术是通过光伏电池板将太阳光直接转换成电能。
而光热技术是将太阳光集中在一个点上，产生高温，通过热平衡转化成热能或者电能。
光伏电池板发电的效率取决于板材质量和环境条件等因素，目前正在研究提高光伏电池板发电效率的方法。
光热技术利用太阳能制备热水或者发电，发电效率比光伏电池板高，但是受到天气和气候的影响比较大。
风能的利用和转换风能的转换主要是为了产生电能。
风力发电机是利用风力转动叶片，带动发电机发电。
它的优点是可以适用于多种风速和风向，同时可以在海上和陆地上进行布置。
但是它受到难以预计的天气条件的影响较大，如风速、风向和气温等，因此其发电量也比较不稳定。
目前，没有一个完美的风能利用系统，但是它仍然是一种重要的可持续能源。
水能的利用和转换水力发电是目前最为成熟的可持续能源转换技术之一，也是在全球范围内应用最广泛的可再生能源之一。
水流驱动涡轮机产生动能，使发电机转动，然后转换成电能。
水能的好处是空气污染较少，且发展已非常成熟，但是建设水电站会改变河流的自然流向，从而影响地质构造，同时会消耗额外的水资源。
生物质能的利用和转换生物质能是指动植物的可再生有机物质所发挥的能源作用。
它可以通过生物质燃料或者生物质气化发电，也可以在生物质材料中提取燃料用于汽车、机器和加热。
生物质的好处是其可以再生，同时在减少天然气和石油的使用上尤为重要，因为这些化石燃料是非再生资源。
结论可持续能源的转换和利用是一个复杂的问题。
能源工程管理复习题
第一章概述1.2如何评价能源？我国常规能源有哪些特点？评价能源，应当分析和研究它们的现实性、可用性和经济性，可以从以下几个方面进行分析：能流密度；资源储量；供能连续性和能量可储性；能源开发费用和用能设备费用；能源运输费用与损耗；能源品位；环境保护。
我国常规能源特点：＞能源开发利用在立足于国内的基础上逐步开发和利用国际能源A能源生产构成中以煤炭为主＞能源消费构成工业耗能为主，交通、民用和商业耗能将逐步扩大＞农村清洁能源的需求量越来越大＞能源利用率低，节能潜力大1.3什么叫能源弹性系数？有何作用？能源弹性系数是指一次能源或电力消费的年增长率与国民生产总值增长率的比值。
作用：反映能源与经济发展的长期趋势。
1.4能源与发展国民经济的关系怎样？能源是发展社会生产和提高人民生活的必要条件，是推动国民经济发展的基本保证。
能源消费与经济增长之间的关系，一般用能源弹力系数和电力弹性系数来表示。
能源消费量的增长和国民生产总值的增长基本成正比的关系，二者基本保持同步。
1.5能源的转换与利用跟生态环境有何密切关系？能源的开采、输送、转换、利用和消费都直接或间接地改变着自然界的生态平衡，必然对生态环境造成各种影响，其中很多影响正是产生环境污染的根源。
能源转换与利用过程中会产生大气污染，渣污染、热污染、水污染对生态环境造成破坏。
1.能源转换与利用过程中，产生烟尘、粉尘、SO X，NO X，C O X，等有害物质，介入大气中，危害人体舒适健康、污染环境。
2.能源转换与利用过程中，产生冶金渣，燃料渣，化工渣等固体废物，占用土地，损伤地质，破坏土壤，危害生物，淤塞河道，污染水质3.能源转换与利用过程中，排出大量人，使工厂附近水域温度升高，水中O2降低，影响水中生物生存，温室效应也是一种热污染。
4.能源转换与利用过程中，洗煤污水，矿石污水，焦化厂等产生污水，巨型油轮事故，电厂循环水，冲渣水等都可以引起水污染，严重影响居民生活环境与身体健康。
能源转换与利用课程设计
能源转换与利用课程设计一、教学目标本节课的教学目标是让学生掌握能源的基本概念、能源转换与利用的原理和方法，以及常见能源的利用和环境保护等方面的知识。
具体目标如下：1.知识目标：（1）了解能源的定义、分类和特点；（2）掌握能源转换与利用的基本原理；（3）熟悉常见能源的利用方式及其对环境的影响。
2.技能目标：（1）能够运用所学知识分析和解决实际问题；（2）具备初步的能源规划和设计能力；（3）学会进行能源和数据分析。
3.情感态度价值观目标：（1）培养学生对能源问题的关注和责任感；（2）增强学生节约能源、保护环境的意识；（3）引导学生树立可持续发展的观念。
二、教学内容本节课的教学内容主要包括以下几个方面：1.能源的基本概念：介绍能源的定义、分类和特点，使学生了解能源的广泛应用及其在人类社会发展中的重要作用。
2.能源转换与利用原理：讲解能源转换的基本过程，使学生掌握能量守恒定律和能量转换的效率计算方法。
3.常见能源的利用：介绍化石能源、可再生能源、核能等常见能源的利用方式及其技术发展现状。
4.能源与环境：分析能源利用对环境的影响，使学生了解能源与环境问题的关联，增强环保意识。
5.能源规划与设计：教授学生如何运用所学知识进行能源规划和设计，提高学生的实践能力。
为了提高教学效果，本节课将采用以下教学方法：1.讲授法：系统地传授能源基本概念、能源转换与利用原理等知识。
2.案例分析法：通过分析具体能源案例，使学生了解能源利用的实际问题和解决方案。
3.讨论法：学生就能源与环境、能源规划与设计等话题进行讨论，培养学生的思辨能力。
4.实验法：安排实验环节，让学生亲自动手进行能源转换实验，提高学生的实践能力。
四、教学资源为了支持本节课的教学，我们将准备以下教学资源：1.教材：选用权威、实用的教材，为学生提供系统、全面的能源知识。
2.参考书：提供相关领域的参考书籍，丰富学生的知识视野。
3.多媒体资料：制作精美的PPT、视频等多媒体资料，提高学生的学习兴趣。
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直接利用
能
二次能源
能源转换利用的主要途径
一次能源
人类利用
热机种 类 heat engine 能量利用率
Energy efficiency
发电（火力、核能）
40%
车辆发动机（内燃机）
25~35%
轮船发动机 25~35%
航空发动机 20~30%
第一节 蒸汽动力循环
最早大规模、当前最常用的发电技术和模式即蒸汽 动力循环
火力发电装置基本特点
1、热源，冷源
过热器 汽轮机 2、工质（水，蒸
锅 炉
给水泵
汽）
3、膨胀做功 发电机 4、循环 (加压、
凝 汽
加热、膨胀做功、
器 放热)
鉴于热力发电厂的产品（电能或热能）是无法储存 的，这就迫使发电厂只能是随产随销，并需做到产 销之间的严格协调，否则就难以保证产品的质量。 为此，要求发电厂的生产必须具有高度的安全性、 可靠性和机动性，这些正是发电厂生产的主要特点。
朗肯循环是由以下热力过程组 成的：
▪ 1—2：过热蒸汽在汽轮机内的 绝热膨胀作功过程
w h h
t
1
2
▪ 2—3：乏汽在凝汽器中的定压
放热过程 q h h
2
2
3
▪ 3—4：凝结水在给水泵中的绝
热压缩过程
w h h
p
4
3
▪ 4—5—6—1：给水在省煤器、
汽锅和过热器中定压吸热过程
q h h
1
1
4
火电
656
2437
744
2533
864
2651
868
2902
924
3183
945
3551
1002
3971
1092
4359
1185
4662
1263
4950
1248
5527
1315
6227
1516
6868
1668
7470
1868
8074
1869
8781
1946
9252
2043
9388
2129
10047
2431
由于朗肯循环中平均吸热温度非常低，以致进一步 提高其循环热效率受到很大的限制。为了大大提高 蒸汽动力装置的热经济性，现代热力发电厂都不直 接应用这种循环，而是广泛采用结构上复杂得多的 回热循环和再热循环。
二、空气燃料比和过量空气系数
燃烧
C、H、O、N、S
燃料 热量和烟气
？？ 燃烧 空气
这是化学反应：可燃元素（如C/H/S)+O2 根据化学方程式得到1kg可燃元素需要的氧
31.7
68.3
31.6
68.4
32
68
30.3
69.7
29.4
70.6
29.3
70.7
28.3
71.7
27.3
72.7
26.1
73.9
25
75
24.4
75.6
24.5
75.5
24.5
74.4
24
75
23.5
75.6
23.5
75.6
23.5
75.7
24.4
74.8
24.9
74.4
发电量（亿千瓦时）
水电
17.8
81
现代汽轮机发电厂的组成及生产过 程
现代热力发电厂的主要组成部分包括热 力和电气两大部分，锅炉、汽轮机和发 电机为发电厂的三大核心设备。
现代汽轮机发电厂的生产过程 从能量的观点看，热力发电厂基本过程是：
燃料的化学能
热能
（锅炉） （汽轮机)
机械能
电能
（发电机）
第一节 蒸汽动力循环
6064
2754
6628
3019
7271
3270
8280
3458
9206
3605
10184
3788
11359
4068
12585
4489
13802
4906
14874
5218
16294
5558
17886
5973
19241
6507
20988
7297
22343
7935
23754
比 重（%）
水电
火电
31.7
68.3
Ch第apt二er 章2nd 能源转换与利用
Energy conversion and utilization
能源转换利用的关系
生物质
风 能
燃
水 能
化 学 能
料 电 池
风 车
水 轮 机
水 车
燃 烧
核 能
聚裂 变变
热
地太 热阳 能能
利 用
光转 热换
能 90%
一次能源 (天然存在)
光 电 转 换
热机 机械能 发电 电动 机机
二十年前俗称的火力发电；现在多为热电联产。
热力发电特点：
▪ 投资较少、建期较短、布局和规模灵活、可以既发 电又供热；
▪ 消耗大量燃料、发电成本高、技术管理较复杂、对 环境有污染。
水力发电特点：
▪ 不消耗燃料、发电成本低、 运行操作比较简单、 对环境无污染；
▪ 工程浩大、投资多、建期长、布局和规模受自然条 件限制、发电能力在枯水季节将大幅度减小 。
气量称为理论氧气需要量。
汽轮机发电厂、燃气轮机发电厂、内燃机发电厂、蒸汽 －燃气轮机发电厂 小容量发电厂、中容量发电厂、大容量发电厂
中、低压发电厂，高压发电厂，超高压发电厂，亚临界 发电厂，超临界、超超临界发电厂 坑口、港口、路口电厂，负荷中心电厂，位于煤源与负 荷中心间电厂 带基本负荷、带中间负荷、带尖峰负荷电厂
非单元机组、单元机组电厂
11079
比 重（%）
水电
火电
21.2
78.8
22.7
77.3
24.6
75.4
23
77
22.5
77.5
21
79
20.1
79.9
20
80
20.3
79.7
20.3
79.7
18.4
81.6
17.4
82.6
18.1
81.9
18
80.5
18.6
80.2
17.3
81.3
17.2
81.6
17.6
81.1
17.3
81.5
年份 1981 1982 1983 1984 1985 1986 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000
装机容量（万千瓦）
水电
火电
2193
4720
2296
4940
2416
5228
2560
5452
2641
系统中发电厂，区性电厂，自备电厂，列车电站，孤 立电厂
中国电力工业发展概貌
光绪三十一年（1905年）镇江大照电灯有限公司全景
中国年发电量居世界的位次
时间 1950 1957 1965 1978 1980 1985 1990 1995 2003
位次
25 13 9 7 6 5 4 2 2
历年电力装机和发电量的构成比（1981～2000）
▪ 原子能发电特点：
▪ 核燃料热值比煤的热值高出250万倍，因而核燃料 的消耗量少，运输量小，发电成本低。污染小；
▪ 初投资大，用于放射性污染的防护费用高
分类 方法 一次 能源 能量 供应 原动机 类型 电厂总 容量 蒸汽 初参数 电厂 位置 承担 负荷 机炉 配合 服务 范围
热力发电厂类型
化石燃料电厂，原子能发电厂，地热发电厂，太阳能发 电厂，磁流体发电厂 供应电能的凝汽式电厂，供应电能、热能的热电站