能量的轉(zhuǎn)換和儲(chǔ)存課件

第四章能量的轉(zhuǎn)換和儲(chǔ)存主要內(nèi)容能量的基本性質(zhì)能量轉(zhuǎn)換的主要燃料熱能的產(chǎn)生機(jī)械能的獲取電能的生產(chǎn)能量的運(yùn)輸能量的儲(chǔ)存第一節(jié)能量的基本性質(zhì)“量”的多少能量守恒與轉(zhuǎn)換定律“質(zhì)”的高低能量貶值原理能量之間的轉(zhuǎn)換一、能量守恒與轉(zhuǎn)換定律自然界一切物質(zhì)都具有能量；能量既不能創(chuàng)造，也不能消滅，而只能從一種形式轉(zhuǎn)換成另一種形式，從一個(gè)物體傳遞到另一個(gè)物體；在能量轉(zhuǎn)換與傳遞過程中能量的總量恒定不變。細(xì)胞學(xué)說進(jìn)化論

19世紀(jì)自然科學(xué)的三大發(fā)現(xiàn)熱力學(xué)第一定律熱能作為一種能量，可以與其它形式的能量相互轉(zhuǎn)換，在轉(zhuǎn)換過程中能量總量保持不變?！坝绖?dòng)機(jī)”第一類用動(dòng)機(jī)是不可能制成的中世紀(jì)時(shí)代設(shè)想的永動(dòng)機(jī)裝有自由滾的鋼球的永動(dòng)機(jī)美國(guó)洛杉磯市的假想的永動(dòng)機(jī)見怪不怪要維持斜面上的一個(gè)物體不動(dòng)，一定要在豎直面的方向上加一個(gè)力量，這個(gè)力量跟物體重量的比等于這個(gè)斜面的高度跟它的長(zhǎng)度的比。二、能量貶值原理一大桶溫水煮熟一個(gè)雞蛋一勺沸水燙傷人熱量

能量不但有量的多少，還有質(zhì)的高低

能量轉(zhuǎn)換是有方向性的高溫物體低溫物體熱量孤立系統(tǒng)機(jī)械能熱能自發(fā)過程非自發(fā)過程摩擦生熱自發(fā)過程：不需要外界幫助就能自動(dòng)進(jìn)行的過程。有序能無序能“量”的屬性遵循熱力學(xué)第一定律“質(zhì)”的屬性遵循熱力學(xué)第二定律熱力學(xué)第二定律的實(shí)質(zhì)：能量貶值原理。即能量轉(zhuǎn)換過程總是朝著能量貶值的方向進(jìn)行。高品質(zhì)能量可以全部轉(zhuǎn)換成低品質(zhì)的能量；能量傳遞過程也總是自發(fā)的朝著能量品質(zhì)下降的方向進(jìn)行。能量傳遞過程的方向、條件和限度熱力學(xué)第二定律各說法克勞修斯說法：“不可能把熱量從低溫物體傳到高溫物體而不引起其它變化?！?/p>

開爾文說法：“不可能從單一熱源吸取熱量使之完全轉(zhuǎn)變成功而不產(chǎn)生其它影響?！钡诙愑绖?dòng)機(jī)的例子以海洋為熱源，海洋共有6.88×1020t的海水，如果海水的溫度下降1℃，可放出2.88×1024KJ的熱量，約合9.8×1016t標(biāo)準(zhǔn)煤，相當(dāng)于目前全世界每年能耗的10萬倍。從單一熱源取熱，使之完全變?yōu)楣Χ灰鹌渌兓臋C(jī)器第二節(jié)能量轉(zhuǎn)換的主要燃料一、定義

燃料：能夠通過燃燒過程而將化學(xué)能轉(zhuǎn)換為熱能的物質(zhì)。所有化石燃料及由化石燃料加工而成的其它含能體；所有生物燃料以及由生物燃料加工而成的含能體。二、主要燃料的轉(zhuǎn)換過程及設(shè)備或系統(tǒng)能源能源形態(tài)轉(zhuǎn)換過程轉(zhuǎn)換機(jī)械或系統(tǒng)石油、煤炭、天然氣等礦物燃料氫和酒精等二次能源化學(xué)能熱能化學(xué)能熱能機(jī)械能化學(xué)能熱能機(jī)械能電能化學(xué)能電能熱能化學(xué)能電能爐子、燃燒器各種熱力發(fā)動(dòng)機(jī)熱機(jī)、發(fā)電機(jī)，磁流體發(fā)電，EGD發(fā)電（壓電效應(yīng)）熱力發(fā)電，熱電子發(fā)電燃料電池能源能源形態(tài)轉(zhuǎn)換過程轉(zhuǎn)換機(jī)械或系統(tǒng)水力、風(fēng)力、潮汐、海流、波浪太陽能機(jī)械能機(jī)械能機(jī)械能機(jī)械能電能光能熱能光能熱能機(jī)械能電能光能熱能電能光能電能光能化學(xué)能光能生物能電磁波電能水車、風(fēng)車。水輪機(jī)——發(fā)電機(jī)，波力發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電、潮汐發(fā)電、海流發(fā)電熱水器，采暖、制冷、光化學(xué)反應(yīng)，太陽灶太陽熱發(fā)動(dòng)機(jī)太陽熱發(fā)電熱力發(fā)電，熱電子發(fā)電光電池、光化學(xué)電池光化學(xué)反應(yīng)（水分解）光合成能源能源形態(tài)轉(zhuǎn)換過程轉(zhuǎn)換機(jī)械或系統(tǒng)核能核分裂熱能機(jī)械能電能核分裂熱能核分裂熱能電能核分裂電磁能電能核聚變熱能機(jī)械能電能電能光（激光）熱能電能熱能聚變核發(fā)電，磁流體發(fā)電核能煉鋼熱力發(fā)電，熱電子發(fā)電光電池核聚變發(fā)電第三節(jié)熱能的產(chǎn)生一、熱能的獲取

燃料燃燒獲取熱能的最主要方式

核能轉(zhuǎn)換太陽能轉(zhuǎn)換地?zé)犭娔苻D(zhuǎn)換1.燃料燃燒2.核能轉(zhuǎn)換核裂變和核聚變。反應(yīng)堆是將核裂變能轉(zhuǎn)換成熱能的裝置，是核電站的核心。3.太陽能轉(zhuǎn)換物體吸收太陽輻射后就會(huì)發(fā)熱?？梢酝ㄟ^各種集熱器將太陽能轉(zhuǎn)換成熱能。4.地?zé)嵋詿崴蛘哒羝男问教峁崮堋?.電能轉(zhuǎn)換通過電阻將電能轉(zhuǎn)換成熱能。二、有關(guān)燃燒的知識(shí)1.燃料燃燒的必要條件有能燃燒的可燃物（燃料）；有使可燃物著火的能量（或稱熱源），即使可燃物的溫度達(dá)到著火溫度以上。需供給足夠的氧氣或空氣2.燃燒所需的空氣量

理論空氣量根據(jù)燃燒的化學(xué)反應(yīng)是，單位燃料完全燃燒時(shí)理論上所需的干空氣量。

實(shí)際空氣量實(shí)際燃燒時(shí)，燃料中的可燃元素與空氣中的氧不可能有理想的混合、接觸或化合。3.燃燒產(chǎn)生的煙氣量理論煙氣量燃燒過程產(chǎn)生的熱能都包含在煙氣中。只有CO2、SO2、N2、H2O。實(shí)際煙氣量實(shí)際的燃燒過程是在不同的過量空氣系數(shù)下進(jìn)行的。4.燃燒溫度

燃料燃燒時(shí)燃燒產(chǎn)物達(dá)到的溫度。燃燒溫度與燃料的種類和成分、燃燒條件、傳熱情況等多種因素有關(guān)。三、燃燒設(shè)備（將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能的裝置）鍋爐工業(yè)爐窯化學(xué)能

熱能1.鍋爐分類按鍋爐所用的燃料分：固體燃料鍋爐（煤）、液體燃料鍋爐（重油）、氣體燃料鍋爐（天然氣）、廢料鍋爐（垃圾、甘蔗渣等）臥式燃油(氣)蒸汽鍋爐按鍋爐的用途分：電站鍋爐（發(fā)電）采暖及工業(yè)鍋爐船用鍋爐車用鍋爐按鍋爐工質(zhì)出口的狀態(tài)分：蒸汽鍋爐熱水鍋爐按鍋爐出口的壓力分：低壓鍋爐（<1.27MPa）高壓鍋爐（<3.822MPa）超高壓鍋爐（<13.72MPa）亞臨界壓力鍋爐（<16.66MPa）

超臨界壓力鍋爐（>22.11MPa）。按鍋爐排渣的方式分為：固體排渣鍋爐、液態(tài)排渣鍋爐按鍋爐鍋筒的數(shù)目可分為：?jiǎn)五佂插仩t、雙鍋筒鍋爐2.鍋爐的主要部件燃燒設(shè)備將燃料和助燃空氣送入爐膛，并保證著火穩(wěn)定和燃燒良好。爐膛使燃料在其內(nèi)燃盡，并使出口煙氣冷卻到對(duì)流受熱面能安全工作的溫度。鍋筒與上升及下降管一起組成自然循環(huán)鍋爐的循環(huán)回路；其內(nèi)儲(chǔ)存汽水，以適應(yīng)負(fù)荷的變化。水冷壁布置在爐膛四周，吸收爐膛的輻射熱，用以加熱其內(nèi)的工質(zhì)，并對(duì)爐墻起保護(hù)作用。過熱器飽和蒸汽在其內(nèi)加熱成具有額定溫度的過熱蒸汽。省煤器布置在鍋爐尾部，利用尾部煙氣的余熱加熱給水，以降低排煙溫度，節(jié)約燃料?？諝忸A(yù)熱器布置在鍋爐尾部，利用尾部煙氣的余熱加熱助燃空氣，用以強(qiáng)化著火和燃燒，達(dá)到進(jìn)一步降低排煙溫度，提高鍋爐效率。再熱器將汽輪機(jī)高壓缸的排氣在加熱到較高的溫度，然后送入汽輪機(jī)的中、低壓缸做功，借以提高發(fā)電站的熱效率。爐墻構(gòu)架鍋爐的外殼，用以支撐和固定鍋爐的各部件，并起密封和保溫作用。大型自然循環(huán)鍋爐示意圖第四節(jié)機(jī)械能的獲取機(jī)械能的獲取

一、熱能的轉(zhuǎn)換（一）熱機(jī)效率熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能通常借助于熱機(jī)來實(shí)現(xiàn)。根據(jù)能量貶值原理，熱能不可能全部轉(zhuǎn)換為機(jī)械能。也就是依靠單一熱源做工的熱機(jī)是沒有的。因此所有的熱機(jī)都是工作在一個(gè)高溫?zé)嵩春鸵粋€(gè)低溫冷源之間。高溫?zé)嵩礈囟仍礁?，低溫冷源溫度越低，熱即將熱能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的數(shù)量就越多，即熱機(jī)的效率越高。熱機(jī)工作過程：氣體從高溫?zé)嵩次諢崃亢篌w積膨脹，膨脹氣體推動(dòng)活塞做功，同時(shí)氣體溫度下降；然后氣體再將部分熱量傳給低溫冷源，再經(jīng)適當(dāng)壓縮即可使氣體回到原來的狀態(tài)，從而完成一個(gè)熱力循環(huán)。根據(jù)卡諾定律有一系列可逆工作過程組成的理想熱力循環(huán)，當(dāng)采用理想氣體作為工質(zhì)時(shí)，其最大的理論熱效率為：熱機(jī)的效率恒小于1。（二）熱機(jī)分類

內(nèi)燃機(jī)

——往復(fù)運(yùn)動(dòng)熱機(jī)

燃?xì)廨啓C(jī)——外燃式熱機(jī)

蒸汽輪機(jī)——將蒸汽熱能轉(zhuǎn)換為機(jī)械功的熱機(jī)1.內(nèi)燃機(jī)組成：氣缸和活塞四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)分類（點(diǎn)火或著火順序）工作過程四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)

進(jìn)氣沖程：活塞下行，進(jìn)氣門打開，空氣被吸入而充滿氣缸。

壓縮沖程：氣門關(guān)閉，活塞上行壓縮空氣，在接近壓縮沖程終點(diǎn)時(shí)，開始噴射燃油。膨脹過程（工作沖程）：氣門關(guān)閉，燃燒的混合氣膨脹，推動(dòng)活塞下行，是唯一一個(gè)做工的沖程。

排氣沖程：排氣門打開，活塞上行將燃燒后的廢氣排出氣缸，開始下一個(gè)循環(huán)。二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)

二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)是將四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)完成一個(gè)工作循環(huán)所需要的四個(gè)沖程納入二個(gè)沖程完成。二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)工作過程2.燃?xì)廨啓C(jī)燃?xì)廨啓C(jī)裝置示意圖燃燒室發(fā)電機(jī)燃料空氣廢氣燃?xì)廨啓C(jī)壓氣機(jī)燃?xì)鈾C(jī)優(yōu)點(diǎn)：（1）重量輕、體積小、投資省；（2）啟動(dòng)快、操作方便；（3）水、電、潤(rùn)滑油消耗少應(yīng)用領(lǐng)域：

航空領(lǐng)域燃?xì)廨啓C(jī)小而輕，啟動(dòng)快，馬力大。渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)、渦輪螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)、渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)都是以燃?xì)廨啓C(jī)做主機(jī)或啟動(dòng)輔機(jī)。艦船領(lǐng)域目前已在高速水面艦艇、水翼艇、氣墊船等中占?jí)旱箖?yōu)勢(shì)，在巡航機(jī)、特種艦船中得到了批量采用，海上鉆采石油平臺(tái)也廣泛采用了此。陸上領(lǐng)域發(fā)電。在機(jī)車、油田動(dòng)力和坦克等方面也得到了廣泛應(yīng)用。3.蒸汽輪機(jī)（汽輪機(jī)）將蒸汽的熱能轉(zhuǎn)換為機(jī)械功的熱機(jī)。汽輪機(jī)的工作原理（a）沖動(dòng)式（b）反動(dòng)式二、水能和風(fēng)能的轉(zhuǎn)換通過水輪機(jī)可以將水的位能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能。通過風(fēng)力機(jī)可以將風(fēng)能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能。電動(dòng)機(jī)是通過定子磁場(chǎng)（勵(lì)磁繞組）和轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)（電樞繞組）之間的相互作用而轉(zhuǎn)動(dòng)的。三、電能的轉(zhuǎn)換電動(dòng)機(jī)中的磁場(chǎng)第五節(jié)電能的生產(chǎn)電能的生產(chǎn)機(jī)械能發(fā)電機(jī)電能一、機(jī)械能的轉(zhuǎn)換機(jī)械能發(fā)電機(jī)電能同步電機(jī)汽輪機(jī)燃?xì)廨啓C(jī)內(nèi)燃機(jī)水輪機(jī)風(fēng)力機(jī)驅(qū)動(dòng)39萬千瓦燃?xì)廨啺l(fā)電機(jī)二、熱能轉(zhuǎn)換磁流體發(fā)電熱電偶溫差發(fā)電熱電子發(fā)電1.磁流體發(fā)電

工作原理：將熱能直接轉(zhuǎn)換成電能。是以高溫的導(dǎo)電流體(在工程技術(shù)上常用等離子體)高速通過磁場(chǎng)，以導(dǎo)電的流體切割磁感線產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)。導(dǎo)電的流體起到了金屬導(dǎo)線的作用。組成

燃燒室、發(fā)電通道和磁體

燃燒室燃料燃燒的地方，燃燒所產(chǎn)生的高溫氣體經(jīng)噴管提高流動(dòng)速度，以高溫高速進(jìn)入發(fā)電通道，切割磁感線產(chǎn)生電磁感應(yīng)。這種燃燒室與一般工業(yè)用燃燒室相比，具有溫度高、體積小、熱效率高等特點(diǎn)。但由于加入了低電離電位物質(zhì)（“種子”）,這就要求燃燒室能耐堿金屬的侵蝕。布置在燃燒室后面的超聲速噴嘴使氣體加速到800m／s以上，然后進(jìn)入發(fā)電通道。發(fā)電通道磁流體發(fā)電機(jī)的核心部件。發(fā)電通道由絕緣壁和電極組成。當(dāng)高溫導(dǎo)電氣體通過發(fā)電通道時(shí),切割磁感線,電極壁的兩極就形成電動(dòng)勢(shì),把電離氣體的熱能轉(zhuǎn)換成電能輸出。磁體由鐵芯電磁鐵或超導(dǎo)線圈組成。有三種型式：鐵心電磁鐵、無鐵心銅線圈磁體和超導(dǎo)線因磁體優(yōu)點(diǎn)（1）系統(tǒng)簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)緊湊，造價(jià)低，起動(dòng)快，適于尖峰負(fù)荷電站和特殊電源。（2）與蒸汽發(fā)電組成聯(lián)合循環(huán)，燃燒產(chǎn)生的熱能先后二次被用來發(fā)電，加之工質(zhì)初溫高，從而可使熱效率提高到50％-60％。（3）對(duì)環(huán)境的排熱少，減少了對(duì)環(huán)境的熱污染；另外發(fā)電過程中加入的堿金屬極易和燃?xì)庵械牧蚧?，從而減少了對(duì)環(huán)境的硫污染。磁流體發(fā)電的應(yīng)用1959年，美國(guó)的阿夫柯1號(hào)磁流體發(fā)電機(jī)發(fā)出11.4KW的電力，點(diǎn)亮了228盞50W的燈泡，運(yùn)行了10s。1966年，美國(guó)空軍研制成功一臺(tái)實(shí)際輸出電功率18MW的磁流體發(fā)電機(jī)，每天大約運(yùn)行3次，每次1min。

1964年，我國(guó)建成第一臺(tái)小型模擬磁流體發(fā)電試驗(yàn)機(jī)組，燃燒汽油和純氧，發(fā)電功率為80W,運(yùn)行1min。1978年我國(guó)第一臺(tái)民用長(zhǎng)時(shí)間磁流體發(fā)電機(jī)組研制成功,電功率為12KW,累計(jì)運(yùn)行1000h。2.熱電偶溫差發(fā)電工作原理根據(jù)塞貝克效應(yīng)，即當(dāng)任意兩種不同的導(dǎo)體聯(lián)結(jié)成一個(gè)閉合回路時(shí)，若兩接點(diǎn)處的溫度不同，在兩結(jié)點(diǎn)間就會(huì)形成一個(gè)電位差并能在外電路中輸出電能；兩接點(diǎn)間產(chǎn)生的電位差的大小和兩接點(diǎn)處的溫差成正比。放射性同位素作燃料的溫差發(fā)電器示意圖放射性同位素溫差發(fā)電器優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)緊湊、比功率高、壽命長(zhǎng)、不需維修和不受環(huán)境影響。應(yīng)用：阿波羅登月裝置深海自動(dòng)裝置無人自動(dòng)氣象站海底勘探心臟起搏器3.熱電子發(fā)電工作原理：利用被加熱后的金屬表面會(huì)發(fā)射出熱電子。熱電子發(fā)電，其熱效率從理論上講可超過20％。優(yōu)點(diǎn)：比功率高，電流密度大，可達(dá)５０～100Wcm2；體積小，重量輕，無運(yùn)動(dòng)部件。缺點(diǎn)：工作溫度很高，發(fā)射極和集電極之間的間隙又極小，極易形成結(jié)晶而引起短路；另外工藝復(fù)雜，加工精度很高，也限制了推廣應(yīng)用。應(yīng)用：軍事和太空領(lǐng)域。

三、化學(xué)能轉(zhuǎn)換蓄電池燃料電池

燃料電池是一種將氫和氧的化學(xué)能通過電極反應(yīng)直接轉(zhuǎn)換成電能的裝置。用于電動(dòng)自行車的金屬儲(chǔ)氫裝置１．蓄電池與燃料電池的異同點(diǎn)

相同點(diǎn)：

都是將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)換成電能的裝置；構(gòu)造相同，兩者都由包括兩個(gè)被電解液或電糊隔離的電極組成。

不同點(diǎn)：蓄電池含有的燃料或化學(xué)能是一個(gè)固定的量，而燃料電池則可在運(yùn)行中連續(xù)地消耗燃料。一些蓄電池是可逆裝置，即當(dāng)再充電時(shí)，由于供電給蓄電池，其化學(xué)反應(yīng)物可被分解還原成原來的反應(yīng)物；而當(dāng)燃料電他的化學(xué)反應(yīng)物用完時(shí)，不能再充電還原。燃料電池中電極本身不含活性物質(zhì)，通常由有催化性能的多孔材料組成，僅起電催化和集流的作用。燃料電池超壓音速飛機(jī)宇航推進(jìn)工業(yè)應(yīng)用車船動(dòng)力燃料電池的應(yīng)用

Speecys-FC是全球首個(gè)進(jìn)入市場(chǎng)銷售的燃料電池機(jī)器人，50厘米高，重4.2千克。每2分鐘消耗1升氫氣，而其氫氣儲(chǔ)備箱容量為16升。售價(jià)24000美元。四、太陽能轉(zhuǎn)換（光電轉(zhuǎn)換）光伏效應(yīng)將陽光直接轉(zhuǎn)變成電能的系統(tǒng)，也就是所說的“光伏系統(tǒng)”，光伏系統(tǒng)的核心是一個(gè)叫做“太陽電池”的部件。（二）光電轉(zhuǎn)換當(dāng)陽關(guān)照射到太陽電池上的時(shí)候，電子（用紅圈表示）受到光子的激發(fā)而發(fā)生遷移，它們向著太陽電池的上表面運(yùn)動(dòng)（深藍(lán)色區(qū)域），使得太陽電池的上表面和背面中含有的電子數(shù)量不平衡，如果將太陽電池的上下表面用一根導(dǎo)線連接起來，就會(huì)在太陽電池的正極和負(fù)極之間產(chǎn)生電流。很多太陽電池組合在一起后形成組件（電池板）和陣列，它們能夠?yàn)樨?fù)載提供電壓和電流輸出。薄如紙片的太陽電池在我們的地球上，有二十億人口處于缺電少電的地區(qū)，光伏系統(tǒng)是解決這些偏遠(yuǎn)地區(qū)的能源共給問題的理想方式。許多國(guó)家建立了大型太陽能光伏電站，用以幫助緩解用電高峰和低谷時(shí)的問題并減少建設(shè)新電站的要求。墨西哥的光伏系統(tǒng)-風(fēng)力-柴油互補(bǔ)水利系統(tǒng)，它為全村43戶人家、3所學(xué)校、2家商店、一個(gè)教堂和一個(gè)會(huì)堂提供能源。在世界的許多地方，水和能源同樣重要，這是以色列采用光伏系統(tǒng)和風(fēng)能結(jié)合的咸水淡化工程。五、核能轉(zhuǎn)換1.工作原理核能轉(zhuǎn)換成電能通常是間接的。核能熱能機(jī)械能電能這一轉(zhuǎn)換過程是在核電站中完成的。2.核電池也稱“放射性同位素溫差發(fā)電器”或“原子能電池”。是由一些性能優(yōu)異的半導(dǎo)體材料，如碲化鉍、碲化鉛、鍺硅合金和硒族化合物等，把許多材料串聯(lián)起來組成。另外還得有一個(gè)合適的熱源和換能器，在熱源和換能器之間形成溫差才可發(fā)電。核電池以抗干擾性強(qiáng)和工作準(zhǔn)確可靠而著稱。另一個(gè)特點(diǎn)是蛻變時(shí)間很長(zhǎng)，這決定了核電池可長(zhǎng)期使用。第一個(gè)核電池是在1959年1月16日由美國(guó)人制成的。它重1800，在280天內(nèi)可發(fā)出11.6度電。1961年美國(guó)發(fā)射的第一顆人造衛(wèi)星“探險(xiǎn)者1號(hào)”，上面的無線電發(fā)報(bào)機(jī)就是由核電池供電的。1976年，美國(guó)的“海盜1”、“海盜2號(hào)”兩艘宇宙飛船先后在火星上著陸，在短短的5個(gè)月中得到的火星情況，比以往人類歷史上所積累的全部情況還要多，它們的工作電源也是核電池。因?yàn)榛鹦潜砻鏈囟鹊臅円共畛^一百攝氏度，如此巨大的溫差，一般化學(xué)電池是無法工作的。在人體的器官內(nèi)大顯身手，長(zhǎng)時(shí)間幫助人的心臟進(jìn)行正常跳動(dòng)，而且還可以上天入海。奇妙的核電池在茫茫宇宙深處，“旅行者1號(hào)”、“旅行者2號(hào)”飛船就像汪洋中兩條孤獨(dú)的小船，悠悠飄蕩。這兩艘無人飛船是美國(guó)于1972年發(fā)射的星際探測(cè)船，它們先后飛掠過星、土星，于1990年飛出太陽系，進(jìn)入宇宙深處，繼續(xù)它們無盡頭的旅行。據(jù)計(jì)算，到公元4000年時(shí)，“旅行者1號(hào)”將從鹿豹座一顆恒星旁掠過；公元358000年時(shí)，“旅行者2號(hào)”將接近到距天狼星僅0.8億光年處。這兩艘飛船的外表是個(gè)10棱柱體，頂部有一個(gè)直徑為3.7m的圓形拋物面天線，還有兩根鞭狀天線。在它們的艙內(nèi)有一張直徑為30.5cm的鍍金銅唱片，它能在宇宙中保存10億年。這張唱片是一張向陌生的外星人作介紹的“地球名片”。整張唱片可播放約1.5個(gè)小時(shí)，除了開頭一小段是美國(guó)總統(tǒng)卡特代表“地球人”給“外星人”的致詞外，還有包括我國(guó)南方3種方言在內(nèi)的6O多種語言的問候飼，還有地球上的各種自然聲響及包括中國(guó)古箏名曲《高山流水》在內(nèi)的一些世界名曲。核電池和阿波羅飛船使用的燃料是钚－238，設(shè)計(jì)的電輸出功率為63.5瓦，整個(gè)裝置重量為31千克，設(shè)計(jì)壽命為一年。主要是用于阿波羅月面探查的一系列科學(xué)實(shí)驗(yàn)。

用于心臟起搏器和人工心臟眼下植入人體內(nèi)的微型核電池以鉭鉑合金作外殼，內(nèi)裝150mg，钚-238，整個(gè)電池只有160g重，體積僅18mm3?？蛇B續(xù)使用10年以上，如換用產(chǎn)生同樣功率的化學(xué)電池，則重量幾乎與成人的體重一樣。手機(jī)不用再充電核電池待機(jī)可達(dá)一年半只有鈕扣般大小，手機(jī)第一次使用后能夠連續(xù)提供一年以上待機(jī)時(shí)間的電量。第六節(jié)能量的傳輸能量的傳輸實(shí)質(zhì)上是能量在空間的轉(zhuǎn)移。廣義上的能量傳輸通常有兩個(gè)含義：

能量本身的傳遞，即能量從某一處傳至另一處，如熱量從高溫物體傳至低溫物體，電流從高電壓處流至低電壓處，水流從高水位流向低水位；

能源的輸送，即含能體（如煤、石油、天然氣等）從生產(chǎn)地向用能處輸送。能源輸送的特征：

需求的普遍性：經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民生活都離不開能源；

輸送方向相對(duì)穩(wěn)定：能源生產(chǎn)的地域和消費(fèi)的地域是相對(duì)固定的。

輸送方式受現(xiàn)有運(yùn)輸設(shè)施的制約：能源輸送同其它物資的運(yùn)輸一樣，需要借助一定的運(yùn)輸工具。

輸送工具的專用性：在能源產(chǎn)品中，除了煤炭、焦炭等固體燃料可以采用一般的運(yùn)輸工具外，其他都需要專用的運(yùn)輸工具和設(shè)施。第七節(jié)能量的儲(chǔ)存一、概述在機(jī)械能、熱能、化學(xué)能、輻射能、核能等六種主要類型的能量中，除輻射能外，都能儲(chǔ)存在一些普通種類的能量形式中。電力需求的最大特點(diǎn)是晝夜負(fù)荷變化很大，巨大的用電峰谷差使峰期電力緊張，谷期電力過剩。如我國(guó)東北電網(wǎng)最大峰谷差已達(dá)最大負(fù)荷的37％，華北電網(wǎng)峰谷差更大，達(dá)40％。太陽能由于太陽晝夜的變化和受天氣和季節(jié)的影響，也需要有一個(gè)儲(chǔ)能系統(tǒng)來保證太陽能利用裝置連續(xù)工作。主要指標(biāo) 儲(chǔ)能密度儲(chǔ)存過程的能量損耗儲(chǔ)存裝置的經(jīng)濟(jì)性儲(chǔ)能和取能的速率壽命（重復(fù)使用的次數(shù)）對(duì)環(huán)境的影響二、能量的儲(chǔ)存機(jī)械能儲(chǔ)存電能儲(chǔ)存熱能儲(chǔ)存1.機(jī)械能的儲(chǔ)存 機(jī)械能能以動(dòng)能或勢(shì)能的形式儲(chǔ)存以動(dòng)能儲(chǔ)存：旋轉(zhuǎn)飛輪以勢(shì)能儲(chǔ)存：彈簧、扭力桿、重力裝置、抽水儲(chǔ)能、壓縮空氣儲(chǔ)能

壓縮空氣儲(chǔ)能壓縮空氣是工業(yè)中常用的氣源，除了吹灰、清砂外，還是風(fēng)動(dòng)工具和氣動(dòng)控制系統(tǒng)的動(dòng)力源。供電需要量少時(shí)，利用多余的電能將壓縮空氣壓入洞穴。當(dāng)需要時(shí)，將壓縮空氣取出，混入燃料并進(jìn)行燃燒，然后利用高溫?zé)煔馔苿?dòng)燃?xì)廨啓C(jī)做功，所發(fā)的電能供高峰時(shí)使用。抽水蓄能電站純抽水蓄能電站混合式抽水蓄能電站裝有可以兼做水泵和水輪機(jī)的抽蓄機(jī)組,在電力系統(tǒng)低谷負(fù)荷時(shí)利用系統(tǒng)多余電能由機(jī)組把下水庫(kù)的水抽到上水庫(kù)儲(chǔ)存,在電力系統(tǒng)尖峰負(fù)荷時(shí)將上水庫(kù)的水放下由機(jī)組發(fā)電的水電站。純抽水蓄能電站

指上水庫(kù)無天然的徑流量，全憑動(dòng)力從下水庫(kù)抽取水量。水在上、下水庫(kù)之間循環(huán)使用。純粹是為了滿足電力系統(tǒng)調(diào)峰填谷的需要而興建的。特點(diǎn)：站址選擇自由，要求靠近用電負(fù)荷中心或電源點(diǎn)，水頭高，水源充沛，地質(zhì)條件優(yōu)越；相應(yīng)的水工建筑物及引水系統(tǒng)規(guī)模??；造價(jià)低，投資少。它以日、周調(diào)節(jié)性能為主?；旌鲜匠樗钅茈娬?/p>

其上池有一定的天然水流量。在這類電站內(nèi)，既安裝有普通水輪發(fā)電機(jī)組，利用江河徑流調(diào)節(jié)發(fā)電；又安裝有抽水蓄能機(jī)組進(jìn)行蓄能發(fā)電，承擔(dān)調(diào)峰、調(diào)頻、調(diào)相任務(wù)。我國(guó)抽水蓄能電站開發(fā)現(xiàn)狀于60年代在河北省崗南水電站安裝了13MW抽水蓄能機(jī)組；70年代制造了2臺(tái)13MW蓄能機(jī)組,安裝在密云水電站；在河北省潘家口水電站安裝了3臺(tái)90MW抽水蓄能機(jī)組,首臺(tái)機(jī)組于1991年6月30日正式投運(yùn)。大型電站廣州電站，裝機(jī)容量240萬kW浙江天荒坪電站，裝機(jī)容量180萬kW北京十三陵電站，裝機(jī)容量80萬kW河北潘家口電站，裝機(jī)容量27萬kW廣州抽水蓄能電站是為大亞灣核電站安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行而建設(shè)的配套工程，同時(shí)還承擔(dān)著廣東、香港電網(wǎng)的調(diào)峰填谷和事故備用的任務(wù)。其裝機(jī)容量占紅水河可開發(fā)容量的35~40%，是國(guó)內(nèi)在建的僅次于長(zhǎng)江三峽的特大型水電工程。廣州抽水蓄能電站規(guī)劃總裝機(jī)容量630萬千瓦，安裝9臺(tái)70萬千瓦的水輪發(fā)電機(jī)組，年均發(fā)電量187億千瓦時(shí)，相應(yīng)水庫(kù)正常蓄水位400米，總庫(kù)容273億立方米，防洪庫(kù)容70億立方米。上池與下池最大落差481米。裝機(jī)容量80萬千瓦，是華北電網(wǎng)最大的抽水蓄能電廠。十三陵水庫(kù)抽水蓄能電站1號(hào)引水系統(tǒng)工程的施工現(xiàn)場(chǎng)天荒坪抽水蓄能電站

位于浙江省安吉縣境內(nèi)，距上海175km、南京180km、杭州57km，接近華東電網(wǎng)負(fù)荷中心。電站裝機(jī)容量180萬kW，上水庫(kù)蓄能能力1046萬kW·h，其中日循環(huán)蓄能量866萬kW·h，年發(fā)電量3