浅谈几点对热能动力工程的理解

单广一

摘要：随着社会的发展与进步，重视热能动力工程对于现实生活具有重要的意义。本文主要介绍几点对热能动力工程的理解的有关内容。

关键词：热能;动力;工程;特点;利用;

引言

在现代社会生产中，热能动力工程的地位是极为重要的。今天，工农业各部门及人民生活所消耗的电力绝大部分是由热能动力的发电厂所生产的电能提供的;各生产部门中直接用于驱动机械设备的原动机几乎全部是汽轮机、内燃机、燃气轮机等热能动力装置;在人类征服宇宙空间的伟大斗争中，也正是热能动力家族中的一员——强大的火箭发动机建立了功勋。总之，对于现代的社会生产的发展，热能动力工程起着十分重要的保证作用和积极的推动作用。

一、现代社会的能源及其分类

我们把能够产生能量的资源称为能源，能源大体可分为：

1.1一次能源与二次能源。一次能源是指自然界中存在的天然能源;二次能源是由一次能源直接或间接加工转换而成的人工能源。

1.2可再生能源与非再生能源。可重复产生的一次能源称为可再生能源，不能重复产生的自然能源称为非再生能源。

1.3常规能源与新能源。常规能源是指技术上已经成熟、已大量生产并广泛利用的能源;新能源是指技术上正在开发、尚未大量生产和广泛利用的能源。

1.4清洁能源与非清洁能源。在开发和利用中对环境无污染或污染程度很轻的能源叫做清洁能源，否则称为非清洁能源。

二、热能的特点

能量的转换：人类所用能源基本上都是由一次能源经一次或多次转换而来。

2.1太阳能的转换：太阳照射使植物内叶绿素发生光合作用，将太阳能转换为生物质能;太阳能的光——热转换;太阳能的光——电转换，太阳能电池。

2.2化学能的转换：通过燃烧，将化学能——热能——机械能。如汽轮机：化学能——蒸汽的热能——经汽轮机转换为机

械能;内燃机：化学能——燃气的热能——经活塞连杆机构转换为热能。

2.3热能的转换：两种能量形式，即机械能——内燃机、汽轮机;电能——热电发电

三、热能的利用

热能的应用在国民经济中的重要地位（使用领域）：

1）电力工业——火力发电或核发电，均应用热能转换。

2）钢铁工业——炼钢、轧钢、高炉炼铁等均用热能;

3）有色金属工业——铝、铜等有色金属的冶炼用热能;

4）化学工业——酸、碱、合成氨的生产过程;

5）石油工业——采油、炼制、输送等用热能;

6）建材工业—建材的生产过程用热能。如水泥、陶瓷等;

7）机械工业——铸造、锻压、焊接等用热能;

8）轻纺工业——造纸、制糖、化纤、印染等用热能;

9）交通运输—汽车、火车、船舶、飞机等动力来之热能;

10）农业及水产养殖业—电力灌溉、温室培植、鱼池加温等

11）生活需要——供暖、空调、烹饪。

四、现阶段的热能动力装置

燃料在适当的设备中燃烧而产生的热能，然后在热能动力机中将热能转变为机械能。燃烧设备、热能动力机以及他们的辅助设备统称为热能动力装置。热能动力装置主要有两大类：一种是以燃烧产生的燃气直接进入发动机进行能量转换，如内燃机和燃气轮机等。内燃机是19世纪末期开始出现的一种热能动力装置。它重量轻、体积小、使用方便、热效率高，因而得到广泛的应用，特别是在交通运输工具和移动式中小型机械上都应用内燃机作为动力设备。现代用于船舶、机车及发电的大型内燃机的单机功率已达数兆瓦至数十兆瓦。燃气轮机装置是20世纪40年代后才得到迅速發展的热能动力装置。由于它是轮机式机械，具有转速高及工质流量大的优点，因此燃气轮机装置每单位功率的机体重量及体积都比内燃机要小很多。相应地单机功率也可达百兆瓦以上，远大于内燃机。正是这些因素使得它首先在航空上得到应用，燃气轮机装置和喷气技术相结合而成的航空用涡轮喷气发动机，已成为航空发动机最主要的型式。此外，燃气轮机也常用作舰船动力设备及发电装置的动力设备;另一种则首先将燃料燃烧产生的热能传递给某种液体使其汽化，然后将蒸汽导入发动机进行热功转换，如蒸汽机和汽轮机等。蒸汽动力装置是最早得到应用的一种热能动力装置。由于它可以燃用固体燃料，甚至燃用廉价的劣质燃料，又可以制成功率很大的机组。蒸汽动力装置现在仍然是一种极重要的动力设备，特别是在大型固定式动力设备方面。它主要用作热力发电厂的动力设备。

五、热能与动力机械的应用与发展对地球环境的影响

1.热污染：热能利用和动力技术的应用中的能量损失，以热能形式传给环境，使环境温度升高，造成对环境的危害。如海洋或河水发电站，冷却水的热量排放到自然水源中，使水温升高，造成水中含氧量降低，影响水生物的生存;地球升温，冰雪覆盖区缩小，反射率下降，吸收更多太阳能，地球温度进一步升高，造成升温连锁反映。温室效应已非抽象概念，已影响动植物行为。

2.空气污染：指各种车辆、供热设备、发电厂、工业用锅炉等的废气废料向环境排放造成的大气污染。有害污染物主要有：CO2、NOx、SO、HC、CO、碳烟、微粒、铅、金属氧化物等。

1）CO2的温室效应：CO2的特点：吸收光谱恰好在地球辐射的主要波长段内，所以，对地球辐射能吸收力强，但对太阳能辐射透明;CO2的作用：吸收地面辐射能后，重新辐射，一部分返回地面，另一部分传给更上层的CO2;CO2含量越高更多的热量被阻留在低层大气中，使地球温度升高，造成温室效应。

2）NOx：NOx对臭氧层很敏感，直接破坏臭氧层的自然平衡;NOx浓度越高，臭氧浓度下降，对紫外线的吸收能力下降。地面紫外线辐射强度增高。皮肤癌率增加;与HC一起在太阳光照射下形成光化学烟雾——由臭氧、NO、甲醛、乙醛等组成;能见度降低，影响交通安全;

3）硫化物：SO2、SO3、H2S等都是有害物;主要来之煤炭燃烧。SO2影响呼吸道;H2S对呼吸道的刺激更严重;SO3使烟气露点提高，易形成酸雨或酸雾。在地热流体中H2S含量较多。

3.噪声危害：对人的心理、生理、听力、工作、睡眠有不利的影响。

4.放射性污染主要对核燃料等的放射性物质，直接对生命有威胁。

结束语

从大方面看，热能与动力这一专业不只局限于热能与动力工程它的名字上。对于这些内容的了解最终目的无非是使各种能源更好的被人类所利用。而在实现这个目的的过程中牵扯到更好利用能源的方法、技术，高效、安全问题，经济性问题以及仪表分析、自动化等等。就拿动力工程中的内燃机来讲，内燃机有活塞型内燃机还有转子型内燃机，那会不会还能做出新型的内燃机呢，有创新而且很有挑战性。内燃机是从蒸汽机发展而来的，他们的原理基本上相同。然而同为发动机的电动机却与之有这截然不同的原理，所以发动机就是挺有研究性的。研究新原理型的发动机确实是很难的，但可贵之处就在于它难，但是并不是没有一点希望。类似于这一类的有研究性的方向有挑战还有待我们几代人去深入研究。

参考文献

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