淺談熱能與動力的應用

摘要：各種物質資源是人類賴以生存的基礎和經濟發展的動力，人類社會的巨大發展與進步都與能源消費的增長密切相關。現階段我國的主體能源仍然以石油、天然氣及煤炭等不可再生能源為主，然而化石能源作為不可再生資源終有枯竭的一天，所以高效合理的使用這些能源以及加大熱能與動力的應用研究就成為非常重要的工作任務，本文就熱能與動力的

應用與發展進行了系統研究，以期能夠加大熱能與動力的應用研究力度。

關鍵詞：能源分類；化石能源；熱能與動力

現階段人類社會的生產和生活已經進入了電氣化的時代，電能的需求量日益增長，然而目前產生電能的一次能源主要是煤和石油等不可再生能源，所以對熱能及動力應該進行系統研究，以加大能源的利用率，最終實現多樣化的能源開發利用道路。

一、現代社會的能源及其分類

1、能源的概念

能源也稱為能量資源或能源資源，是能為人類的生產和生活提供各種能力和動力的物質資源，是國民經濟的重要物質基礎。可以說能源的開發和有效利用是生產技術和生活水平的重要標志。

2、能源的分類

2.1 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，有煤、原油、天然氣、水能、風能和太陽能等。其中礦物燃料和核燃料由于生成速度極慢，加之消費速度的不斷增長也會最終會枯竭，故稱為非再生能源。而二次能源是由一次能源直接或間接加工轉換而成的人工能源。

2.2 可再生能源與非再生能源。可再生能源是指可重復產生的一次能源，而不能重復產生的自然能源稱為非再生能源。

2.3 常規能源與新能源。常規能源是指技術上已經成熟、已大量生產并廣泛利用的能源。新能源是指技術上正在開發還尚未大量生產和廣泛利用的能源。

2.4 清潔能源與非清潔能源。在開發和利用中對環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。從對環境污染程度來說，目前主要的常規能源包括煤、石油、天然氣在使用時會對環境產生較嚴重的污染，屬于不清潔能源。

二、現階段的熱能動力裝置

一般燃料在適當的設備中燃燒產生熱能，然后通過熱能動力機將熱能轉變為機械能。熱能動力裝置是將熱能轉化為機械能而產生原動力的成套熱力設備。現在一般將燃燒設備、熱能動力機以及他們的輔助設備統稱為熱能動力裝置。目前的熱能動力裝置主要分為兩大類，一種是直接以燃燒產生的燃氣直接進入發動機來實現能量的轉換，另一種是將燃料燃燒產生的熱能傳遞給某種液體使其汽化，然后將蒸汽導入發動機進行熱功的轉換，蒸汽機和汽輪機就屬于這種類別。

三、熱能的特點

能量從一種形式轉化為另一種形式或是從一個物體轉移到另一個物體稱為能量轉換，目前人類所用的能源基本上都是由一次能源經一次或多次轉換而來的。

1、電能的轉換

電能屬于能量的一種形式，通過各種形式的能量轉化就能實現電能的獲得，在這些能量的轉化過程中，發電廠和電池的作用尤為重要。電源是提供電能的裝置，其實質是把其他形式的能轉化為電能。目前的發電類型包括風力發電、水力發電、火力發電等。還可以實現太陽能發電，是把太陽能轉化為電能。電池一般包括干電池、鉛蓄電池、手機電池等類型，能夠實現把化學能轉化為電能，另外硅光電池還能把光能轉化為電能。

2、太陽能的轉換

太陽能作為一種輻射能具有即時性，所以必須即時的轉換成其它形式的能量才能得到有效利用。太陽能轉換成其他形式的能量就離不開能量轉換器。實踐中一般用集熱器通過吸收面來實現太陽能轉換成熱能的目的，利用光伏效應太陽電池還可以實把太陽能轉換成電能。電能作為一種高品位的能量，其利用和傳輸分配都比較方便。太陽能能夠轉換為電能是有效利用太陽能的技術基礎，目前很多國家都十分重視這一清潔能源的應用。

四、熱能的利用

熱能的應用在國民經濟中的占有重要地位，一般的熱電廠是以熱電聯產為基礎向外供應電和熱兩種產品。目前集中供熱系統得到大力推廣，大型化的集中供熱工程是大城市供熱的理想選擇，能夠實現燃料的節約和改善環境的綜合效益，目前我國電力行業的電力設備及自動化程度也在不斷提高。在電力工業方面主要還是火力發電或核發電來實現熱能的轉換，在鋼鐵工業的煉鋼、軋鋼、高爐煉鐵方面均需熱能的運用，在有色金屬鋁和銅等的冶煉也需要熱能。而農業及水產養殖業方面的電力灌溉、溫室培植和魚池加溫也有廣泛的熱能應用。另外，在化學工業、石油工業、建材工業、機械工業以及交通運輸方面對熱能的應用也非常廣在此不一一贅述。

五、能源利用的評價指標

非再生能源的有限性決定了要加快能源利用率的提高。作為人類生存與發展的重要基礎，能源的有效利用可以提高能量轉換或傳遞裝置及系統的效率。

1、能源利用的評價指標

能源利用的主要評價指標包括能源消耗系數，它是指單位國民經濟產值所平均消耗的能源數量。還包括單位產品的能耗，主要是指每單位產品產量所消耗的能量。而能源利用效率指標是指能量利用率，主要指被有效利用的能量與所消耗的能量之比。

2、能的可用性指標

對能量的評價要考慮被利用能量的數量和質量。要從能量的數量和質量角度來評價處于某一狀態的熱力系的作功能力指標。能的可用性可用于評價最大有用功的實際應用程度。

六、熱能與動力機械的應用影響

1.熱污染

在熱能利用和動力技術的應用中產生的能量損失一般以熱能形式傳給環境，這會造成環境溫度的升高對環境造成危害。在海洋或河水的發電過程中，冷卻水的熱量排放到自然水源中會造成水溫的升高，使得水中含氧量的降低，進而影響到水生物的生存。另外由于地球的升溫使得冰雪覆蓋區縮小，導致反射率下降吸收更多太陽能，使得地球溫度進一步升高造成升溫連鎖反映。

2.空氣污染

在熱能與動力機械的應用過程中的廢氣廢料排放造成了大氣污染的問題。二氧化碳的吸收光譜恰好在地球輻射的主要波長段內，所以對地球輻射能的吸收力強，但對太陽能輻射透明，這就使得二氧化碳在吸收了地面的輻射能后會重新產生輻射，使得更多的熱量被阻留在低層大氣中，使地球溫度升高，最終造成溫室效應。除此之外，空氣中的硫化物等有害物主要來于煤炭的燃燒，二氧化硫影響呼吸道，對呼吸道的刺激嚴重，而三氧化硫能使煙氣露點提高，易形成酸雨或酸霧。

3.噪聲危害

噪聲對人的心理、生理、聽力和工作睡眠有非常不利的影響，由于許多機械設備的本身或某一部份零件是旋轉式的，這就導致一些因組裝的損耗或軸承的缺陷而產生異常的振動，進而產生噪音。 噪音的控制技術上雖然已經相對成熟，但是由于現代工業以及交通運輸業規模的擴大，要采取噪音控制的企業和場所非常多，因此在防止噪音問題上必須要綜合進行技術、經濟和效果等方面的綜合權衡。

結語

熱能與動力的應用不僅僅局限于熱能與動力工程上，做好熱能與動力的研究和應用能夠實現各種能源的充分利用，所以要利用好能源的方法和技術，達到高效安全以及經濟性的目的。