淺談幾點對熱能動力工程的理解

單廣一

摘要：隨著社會的發展與進步，重視熱能動力工程對于現實生活具有重要的意義。本文主要介紹幾點對熱能動力工程的理解的有關內容。

關鍵詞：熱能;動力;工程;特點;利用;

引言

在現代社會生產中，熱能動力工程的地位是極為重要的。今天，工農業各部門及人民生活所消耗的電力絕大部分是由熱能動力的發電廠所生產的電能提供的;各生產部門中直接用于驅動機械設備的原動機幾乎全部是汽輪機、內燃機、燃氣輪機等熱能動力裝置;在人類征服宇宙空間的偉大斗爭中，也正是熱能動力家族中的一員——強大的火箭發動機建立了功勛。總之，對于現代的社會生產的發展，熱能動力工程起著十分重要的保證作用和積極的推動作用。

一、現代社會的能源及其分類

我們把能夠產生能量的資源稱為能源，能源大體可分為：

1.1一次能源與二次能源。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換而成的人工能源。

1.2可再生能源與非再生能源。可重復產生的一次能源稱為可再生能源，不能重復產生的自然能源稱為非再生能源。

1.3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、尚未大量生產和廣泛利用的能源。

1.4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。

二、熱能的特點

能量的轉換：人類所用能源基本上都是由一次能源經一次或多次轉換而來。

2.1太陽能的轉換：太陽照射使植物內葉綠素發生光合作用，將太陽能轉換為生物質能;太陽能的光——熱轉換;太陽能的光——電轉換，太陽能電池。

2.2化學能的轉換：通過燃燒，將化學能——熱能——機械能。如汽輪機：化學能——蒸汽的熱能——經汽輪機轉換為機

械能;內燃機：化學能——燃氣的熱能——經活塞連桿機構轉換為熱能。

2.3熱能的轉換：兩種能量形式，即機械能——內燃機、汽輪機;電能——熱電發電

三、熱能的利用

熱能的應用在國民經濟中的重要地位（使用領域）：

1）電力工業——火力發電或核發電，均應用熱能轉換。

2）鋼鐵工業——煉鋼、軋鋼、高爐煉鐵等均用熱能;

3）有色金屬工業——鋁、銅等有色金屬的冶煉用熱能;

4）化學工業——酸、堿、合成氨的生產過程;

5）石油工業——采油、煉制、輸送等用熱能;

6）建材工業—建材的生產過程用熱能。如水泥、陶瓷等;

7）機械工業——鑄造、鍛壓、焊接等用熱能;

8）輕紡工業——造紙、制糖、化纖、印染等用熱能;

9）交通運輸—汽車、火車、船舶、飛機等動力來之熱能;

10）農業及水產養殖業—電力灌溉、溫室培植、魚池加溫等

11）生活需要——供暖、空調、烹飪。

四、現階段的熱能動力裝置

燃料在適當的設備中燃燒而產生的熱能，然后在熱能動力機中將熱能轉變為機械能。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。熱能動力裝置主要有兩大類：一種是以燃燒產生的燃氣直接進入發動機進行能量轉換，如內燃機和燃氣輪機等。內燃機是19世紀末期開始出現的一種熱能動力裝置。它重量輕、體積小、使用方便、熱效率高，因而得到廣泛的應用，特別是在交通運輸工具和移動式中小型機械上都應用內燃機作為動力設備。現代用于船舶、機車及發電的大型內燃機的單機功率已達數兆瓦至數十兆瓦。燃氣輪機裝置是20世紀40年代后才得到迅速發展的熱能動力裝置。由于它是輪機式機械，具有轉速高及工質流量大的優點，因此燃氣輪機裝置每單位功率的機體重量及體積都比內燃機要小很多。相應地單機功率也可達百兆瓦以上，遠大于內燃機。正是這些因素使得它首先在航空上得到應用，燃氣輪機裝置和噴氣技術相結合而成的航空用渦輪噴氣發動機，已成為航空發動機最主要的型式。此外，燃氣輪機也常用作艦船動力設備及發電裝置的動力設備;另一種則首先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轉換，如蒸汽機和汽輪機等。蒸汽動力裝置是最早得到應用的一種熱能動力裝置。由于它可以燃用固體燃料，甚至燃用廉價的劣質燃料，又可以制成功率很大的機組。蒸汽動力裝置現在仍然是一種極重要的動力設備，特別是在大型固定式動力設備方面。它主要用作熱力發電廠的動力設備。

五、熱能與動力機械的應用與發展對地球環境的影響

1.熱污染：熱能利用和動力技術的應用中的能量損失，以熱能形式傳給環境，使環境溫度升高，造成對環境的危害。如海洋或河水發電站，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，冰雪覆蓋區縮小，反射率下降，吸收更多太陽能，地球溫度進一步升高，造成升溫連鎖反映。溫室效應已非抽象概念，已影響動植物行為。

2.空氣污染：指各種車輛、供熱設備、發電廠、工業用鍋爐等的廢氣廢料向環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：CO2的特點：吸收光譜恰好在地球輻射的主要波長段內，所以，對地球輻射能吸收力強，但對太陽能輻射透明;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。

2）NOx：NOx對臭氧層很敏感，直接破壞臭氧層的自然平衡;NOx濃度越高，臭氧濃度下降，對紫外線的吸收能力下降。地面紫外線輻射強度增高。皮膚癌率增加;與HC一起在太陽光照射下形成光化學煙霧——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對呼吸道的刺激更嚴重;SO3使煙氣露點提高，易形成酸雨或酸霧。在地熱流體中H2S含量較多。

3.噪聲危害：對人的心理、生理、聽力、工作、睡眠有不利的影響。

4.放射性污染主要對核燃料等的放射性物質，直接對生命有威脅。

結束語

從大方面看，熱能與動力這一專業不只局限于熱能與動力工程它的名字上。對于這些內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。而在實現這個目的的過程中牽扯到更好利用能源的方法、技術，高效、安全問題，經濟性問題以及儀表分析、自動化等等。就拿動力工程中的內燃機來講，內燃機有活塞型內燃機還有轉子型內燃機，那會不會還能做出新型的內燃機呢，有創新而且很有挑戰性。內燃機是從蒸汽機發展而來的，他們的原理基本上相同。然而同為發動機的電動機卻與之有這截然不同的原理，所以發動機就是挺有研究性的。研究新原理型的發動機確實是很難的，但可貴之處就在于它難，但是并不是沒有一點希望。類似于這一類的有研究性的方向有挑戰還有待我們幾代人去深入研究。

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