淺談熱能與動(dòng)力的應(yīng)用

中圖分類號(hào)：TK 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1008-925X(2012)O7-0127-01

摘要：能源是一個(gè)國(guó)家發(fā)展與繁榮必備的基礎(chǔ)，也是人類生活服務(wù)不可或缺的東西。現(xiàn)階段，石油、天然氣、煤炭等不可再生能源仍舊占據(jù)能源使用比的90%，它們?nèi)匀皇乾F(xiàn)階段的主體能源，故而對(duì)如何更加安全高效的使用這些能源的研究依舊很重要。但從長(zhǎng)遠(yuǎn)來看，化石能源終究會(huì)面臨資源枯竭的威脅，人類已經(jīng)漸漸感受到即將面臨的資源枯竭所帶來的壓力。故而，新能源技術(shù)的研究也成為能源研究的重中之重。所以熱能與動(dòng)力專業(yè)作為國(guó)家中堅(jiān)行業(yè)，既有廣大堅(jiān)實(shí)的現(xiàn)代市場(chǎng)，又有光明廣闊的發(fā)展前景，只要有人類活動(dòng)的地方，本專業(yè)就永遠(yuǎn)不會(huì)落伍的。

關(guān)鍵詞：熱能；動(dòng)力

一、現(xiàn)代社會(huì)的能源及其分類我們把能夠產(chǎn)生能量的資源稱為能源，能源大體可分為：

1、一次能源與二次能源。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間接加工轉(zhuǎn)換而成的人工能源。

2、可再生能源與非再生能源。可重復(fù)產(chǎn)生的一次能源稱為可再生能源，不能重復(fù)產(chǎn)生的自然能源稱為非再生能源。

3、常規(guī)能源與新能源。常規(guī)能源是指技術(shù)上已經(jīng)成熟、已大量生產(chǎn)并廣泛利用的能源；新能源是指技術(shù)上正在開發(fā)、尚未大量生產(chǎn)和廣泛利用的能源。

4、清潔能源與非清潔能源。在開發(fā)和利用中對(duì)環(huán)境無污染或污染程度很輕的能源叫做清潔能源，否則稱為非清潔能源。

二、現(xiàn)階段的熱能動(dòng)力裝置

燃料在適當(dāng)?shù)脑O(shè)備中燃燒而產(chǎn)生的熱能，然后在熱能動(dòng)力機(jī)中將熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能。燃燒設(shè)備、熱能動(dòng)力機(jī)以及他們的輔助設(shè)備統(tǒng)稱為熱能動(dòng)力裝置。熱能動(dòng)力裝置主要有兩大類：一種是以燃燒產(chǎn)生的燃?xì)庵苯舆M(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換，如內(nèi)燃機(jī)和燃?xì)廨啓C(jī)等；另一種則首先將燃料燃燒產(chǎn)生的熱能傳遞給某種液體使其汽化，然后將蒸汽導(dǎo)入發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行熱功轉(zhuǎn)換，如蒸汽機(jī)和汽輪機(jī)等。

三、熱能的特點(diǎn)

能量的轉(zhuǎn)換：人類所用能源基本上都是由一次能源經(jīng)一次或多次轉(zhuǎn)換而來。

1、太陽(yáng)能的轉(zhuǎn)換：太陽(yáng)照射使植物內(nèi)葉綠素發(fā)生光合作用，將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換為生物質(zhì)能；太陽(yáng)能的光——熱轉(zhuǎn)換；太陽(yáng)能的光——電轉(zhuǎn)換，太陽(yáng)能電池。燃料化學(xué)能的轉(zhuǎn)換：通過燃燒，將化學(xué)能——熱能——機(jī)械能。如汽輪機(jī)：化學(xué)能——蒸汽的熱能——經(jīng)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)換為機(jī)械能；內(nèi)燃機(jī)：化學(xué)能——燃?xì)獾臒崮堋?jīng)活塞連桿機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)換為熱能。

3、熱能的轉(zhuǎn)換：兩種能量形式，即機(jī)械能——內(nèi)燃機(jī)、汽輪機(jī);電能——熱電發(fā)電

四、熱能的利用

熱能的應(yīng)用在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的重要地位

（使用領(lǐng)域）：

1）電力工業(yè)——火力發(fā)電或核發(fā)電，均應(yīng)用熱能轉(zhuǎn)換。

2）鋼鐵工業(yè)——煉鋼、軋鋼、高爐煉鐵等均用熱能；

3）有色金屬工業(yè)——鋁、銅等有色金屬的冶煉用熱能；

4）化學(xué)工業(yè)——酸、堿、合成氨的生產(chǎn)過程；

5）石油工業(yè)——采油、煉制、輸送等用熱能；

6）建材工業(yè)—建材的生產(chǎn)過程用熱能。如水泥、陶瓷等；

7）機(jī)械工業(yè)——鑄造、鍛壓、焊接等用熱能；

8）輕紡工業(yè)——造紙、制糖、化纖、印染等用熱能；

9）交通運(yùn)輸—汽車、火車、船舶、飛機(jī)等動(dòng)力來之熱能；

10）農(nóng)業(yè)及水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)—電力灌溉、溫室培植、魚池加溫等

11）生活需要——供暖、空調(diào)、烹飪。

五、我們對(duì)能源利用的評(píng)價(jià)

我們都知道非再生能源的有限性，能源利用率又不高；所以能源是人類生存與發(fā)展的重要基礎(chǔ)。我們對(duì)能源的有效利用可以提高能量轉(zhuǎn)換或傳遞裝置及系統(tǒng)的效率。防止高品位能量的降級(jí)使用，建立總能系統(tǒng)概念，優(yōu)化整體用能系統(tǒng)，使一次能源、二次能源及余熱均得到充分利用，提高總能系統(tǒng)的能源利用效率。

1、利用能源的評(píng)價(jià)指標(biāo)

能源利用的主要評(píng)價(jià)指標(biāo)有能源消耗系數(shù)r，它是指單位國(guó)民經(jīng)濟(jì)產(chǎn)值所平均消耗的能源數(shù)量。單位產(chǎn)品能耗C：它是指每單位產(chǎn)品產(chǎn)量所消耗的能量。能源利用效率即能量利用率，主要指被有效利用的能量與所消耗的能量之比。

2、Ex()及Ex效率Ex是指對(duì)能量的評(píng)價(jià)，要考慮被利用的能量的數(shù)量和質(zhì)量。Ex就是從能量的數(shù)量和質(zhì)量角度，評(píng)價(jià)處于某一狀態(tài)的熱力系的作功能力的指標(biāo)。即能的可用性。Ex效率用于評(píng)價(jià)最大有用功的實(shí)際應(yīng)用的程度。用實(shí)際被利用的有效火用和投入的火用之比表示。

六、熱能與動(dòng)力機(jī)械的應(yīng)用與發(fā)展對(duì)地球環(huán)境的影響：

1．熱污染：

熱能利用和動(dòng)力技術(shù)的應(yīng)用中的能量損失，以熱能形式傳給環(huán)境，使環(huán)境溫度升高，造成對(duì)環(huán)境的危害。如海洋或河水發(fā)電站，冷卻水的熱量排放到自然水源中，使水溫升高，造成水中含氧量降低，影響水生物的生存；地球升溫，冰雪覆蓋區(qū)縮小，反射率下降，吸收更多太陽(yáng)能，地球溫度進(jìn)一步升高，造成升溫連鎖反映。溫室效應(yīng)已非抽象概念，已影響動(dòng)植物行為。

2．空氣污染：指各種車輛、供熱設(shè)備、發(fā)電廠、工業(yè)用鍋爐等的廢氣廢料向環(huán)境排放造成的大氣污染。有害污染物主要有：CO2、NOx、SO、HC、CO、碳煙、微粒、鉛、金屬氧化物等。

1）CO2的溫室效應(yīng)：

CO2的特點(diǎn)：吸收光譜恰好在地球輻射的主要波長(zhǎng)段內(nèi)，所以，對(duì)地球輻射能吸收力強(qiáng)，但對(duì)太陽(yáng)能輻射透明；CO2的作用：吸收地面輻射能后，重新輻射，一部分返回地面，另一部分傳給更上層的CO2；CO2含量越高更多的熱量被阻留在低層大氣中，使地球溫度升高，造成溫室效應(yīng)。

2）NOx

NOx對(duì)臭氧層很敏感，直接破壞臭氧層的自然平衡；NOx濃度越高，臭氧濃度下降，對(duì)紫外線的吸收能力下降。地面紫外線輻射強(qiáng)度增高。皮膚癌率增加；與HC一起在太陽(yáng)光照射下形成光化學(xué)煙霧——由臭氧、NO、甲醛、乙醛等組成；能見度降低，影響交通安全；

3）硫化物：SO2、SO3、H2S等都是有害物；主要來之煤炭燃燒。SO2影響呼吸道；H2S對(duì)呼吸道的刺激更嚴(yán)重；SO3使煙氣露點(diǎn)提高，易形成酸雨或酸霧。在地?zé)崃黧w中H2S含量較多

3．噪聲危害：對(duì)人的心理、生理、聽力、工作、睡眠有不利的影響。

4．放射性污染主要對(duì)核燃料等的放射性物質(zhì)，直接對(duì)生命有威脅。從大方面看，熱能與動(dòng)力這一專業(yè)不只局限于熱能與動(dòng)力工程它的名字上。對(duì)于這些內(nèi)容的了解最終目的無非是使各種能源更好的被人類所利用。而在實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的的過程中牽扯到更好利用能源的方法、技術(shù)，高效、安全問題，經(jīng)濟(jì)性問題以及儀表分析、自動(dòng)化等等。就拿動(dòng)力工程中的內(nèi)燃機(jī)來講，內(nèi)燃機(jī)有活塞型內(nèi)燃機(jī)還有轉(zhuǎn)子型內(nèi)燃機(jī)，那會(huì)不會(huì)還能做出新型的內(nèi)燃機(jī)呢，有創(chuàng)新而且很有挑戰(zhàn)性。內(nèi)燃機(jī)是從蒸汽機(jī)發(fā)展而來的，他們的原理基本上相同。然而同為發(fā)動(dòng)機(jī)的電動(dòng)機(jī)卻與之有這截然不同的原理，所以發(fā)動(dòng)機(jī)就是挺有研究性的。研究新原理型的發(fā)動(dòng)機(jī)確實(shí)是很難的，但可貴之處就在于它難，但是并不是沒有一點(diǎn)希望。類似于這一類的有研究性的方向有挑戰(zhàn)還有待我們幾代人去深入研究。