淺談熱能與動(dòng)力工程的科技創(chuàng)新

張尚男

摘 要：熱能是在全世界范圍內(nèi)都有著大量應(yīng)用的傳統(tǒng)動(dòng)力能源，從人類最早的對于火的利用，到如今各種熱能在電力等二次能源方面的不斷發(fā)展，尤其是進(jìn)入新世紀(jì)以來熱力能源更是取得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，為了適應(yīng)市場中不斷提高的需要，也為了提高熱能在能源方面開發(fā)利用的程度，以熱能在動(dòng)力方面的應(yīng)用作為基礎(chǔ)對熱能進(jìn)行開發(fā)是目前熱能應(yīng)用中的一個(gè)重要方向，通過提高熱能在動(dòng)力方面新的應(yīng)用，來達(dá)到提高熱能利用率，保護(hù)能源和環(huán)境的目的。這也就需要更多的能源研究人員在不斷發(fā)展的科技中摸索出一條適合熱能與動(dòng)力更緊密結(jié)合的新道路。

關(guān)鍵詞：熱能與動(dòng)力工程；問題分析；科技創(chuàng)新

科技的快速發(fā)展也加大了對能源行業(yè)的需求，也在一定程度上推動(dòng)了能源行業(yè)的發(fā)展，傳統(tǒng)的熱能已經(jīng)不再適應(yīng)科技的發(fā)展與市場經(jīng)濟(jì)的需要，為了增加傳統(tǒng)的熱能在經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的應(yīng)用，也為了使傳統(tǒng)的熱能利用率獲得提高，就要研究熱能與動(dòng)力間的關(guān)系和應(yīng)用，并且加大熱能在動(dòng)力方面的應(yīng)用研究，在放棄傳統(tǒng)的能源方面與現(xiàn)代社會(huì)中不相適應(yīng)的技術(shù)應(yīng)用，利用新型綠色技術(shù)對傳統(tǒng)的熱力能源應(yīng)用方式和動(dòng)力利用能力進(jìn)行改良，這是對于熱能方面更加有效的改善和改良方式，同時(shí)這也是未來能源應(yīng)用方面的發(fā)展方向。

1 熱能與動(dòng)力工程的相關(guān)介紹

熱能是一種較為古老的能源，關(guān)于熱能在動(dòng)力中的應(yīng)用人類已經(jīng)為之奮斗了數(shù)個(gè)世紀(jì)，在不斷發(fā)展與演化的過程中，也形成了多種熱能與動(dòng)力相互結(jié)合的應(yīng)用，而我們現(xiàn)在所討論的熱能與動(dòng)力工程就是其中的一個(gè)重要體現(xiàn)。熱能與動(dòng)力工程是一種由多項(xiàng)技術(shù)及其相關(guān)學(xué)科組成的綜合性工程，以現(xiàn)代能源科學(xué)為基礎(chǔ)，信息科學(xué)技術(shù)等其他技術(shù)作為補(bǔ)充，在熱能與動(dòng)力的關(guān)系中進(jìn)行的一系列設(shè)計(jì)和其他相關(guān)工作。通過研究熱能與動(dòng)能之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系和聯(lián)系，類比出熱能與其他能源間的轉(zhuǎn)化關(guān)系，此外，在實(shí)際進(jìn)行轉(zhuǎn)化的工程方面，在能源間可以實(shí)現(xiàn)不同方向、不同程度的轉(zhuǎn)化。

熱能與動(dòng)力工程的研究價(jià)值還在于對能源的有效利用的拓展，在此方面就需要對熱能在動(dòng)力中的應(yīng)用和使用情況進(jìn)行有效的分析和描述，整理出有利用價(jià)值的規(guī)律和應(yīng)用方式，并且在其他能源中進(jìn)行類比式的應(yīng)用，此外，由于能源之間已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)一定程度的轉(zhuǎn)化，通過熱能與動(dòng)力工程的研究，也能夠加強(qiáng)對于能源轉(zhuǎn)換方面的技術(shù)應(yīng)用，有利于在能源方面開展一定的研究和發(fā)展。

通常來說，以專業(yè)的角度分析熱能與動(dòng)力工程及其相關(guān)內(nèi)容，可以將其總結(jié)為以下幾個(gè)方面：首先是對熱能的合理轉(zhuǎn)換和有效利用，這是進(jìn)行研究和核心問題：之后是以熱能為動(dòng)力能源的前提下進(jìn)行的動(dòng)力應(yīng)用方面的研究，包括熱力進(jìn)行的其他能源的轉(zhuǎn)換裝置的研發(fā)，內(nèi)燃機(jī)的應(yīng)用等；然后是其他能源的轉(zhuǎn)換利用在機(jī)械動(dòng)力方面的應(yīng)用，這其中還包括機(jī)械相關(guān)設(shè)計(jì)以及制冷低溫工程。最后，研究還要在以機(jī)械能為主要能源方式轉(zhuǎn)化電能為基礎(chǔ)，其他形式能源轉(zhuǎn)化為電能的工程研究。

熱能與動(dòng)力工程的相關(guān)學(xué)科也是較為復(fù)雜的能源利用學(xué)科，這其中不僅僅包含了對于傳統(tǒng)能源的利用方式，更是對于新型清潔能源的開發(fā)和加速使用，對于能源的使用效率也在不斷地提高著要求，在工業(yè)、能源等多個(gè)行業(yè)中具有較為深遠(yuǎn)的影響。

2 熱能與動(dòng)力工程中的問題分析

熱能與動(dòng)力工程實(shí)際上在很早的人類發(fā)展階段就已經(jīng)開始了研究與應(yīng)用，目前來講熱能的應(yīng)用已經(jīng)在多個(gè)領(lǐng)域和行業(yè)中起到了不可替代的作用，在熱力發(fā)電等多個(gè)行業(yè)中發(fā)揮著巨大作用。通過工業(yè)爐等器具的使用，通過燃燒燃料等方式獲取動(dòng)力是目前世界上較為通用的能源獲取手段之一，也是較為重要的熱能與動(dòng)力工程應(yīng)用的一個(gè)方面。由于燃燒等產(chǎn)生熱量的方式和過程中出現(xiàn)的問題，也限制了熱力能源進(jìn)一步發(fā)展的空間，想要對熱能進(jìn)行發(fā)展方向的分析，就必須對熱能應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)的問題進(jìn)行探究。

2.1 較大的能源消耗與資源方面的問題

我國人口眾多，國土遼闊。而隨著國家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展社會(huì)中對于能源的需求也在逐漸加大，為了滿足社會(huì)當(dāng)中的種種需求，每年都會(huì)消耗大量的石油以及煤炭等不可再生能源。這也是熱能獲取的主要方式，其中石油中分餾出的以汽油柴油為主的油類可以為內(nèi)燃機(jī)等設(shè)備和器材提供動(dòng)力，煤炭則是火力發(fā)電的主要能量來源。社會(huì)中有近八成的電力來源是火力發(fā)電，而這其中煤炭又發(fā)揮了至關(guān)重要的作用。但是在這其中進(jìn)行的熱力能源利用不論是火力發(fā)電還是內(nèi)燃機(jī)，都不可避免地會(huì)造成一定程度的能源流失，能源的利用也因?yàn)榉N種原因得不到提高。這些問題也就使得對于能量原料消耗處于一個(gè)不可控制的形式進(jìn)行，而這些能源往往都是不可再生能源，也就意味著我們其實(shí)每一天的消耗都會(huì)減少一份這種物質(zhì)的存量。因此在熱能與動(dòng)力工程的研究應(yīng)用中，如何減少資源的消耗提高能源利用率也就成為了許多專家學(xué)者首要選擇的研究防線。

2.2 工業(yè)爐在熱能與動(dòng)力工程中的應(yīng)用

工業(yè)爐是熱能應(yīng)用方面的一個(gè)重要應(yīng)用，在工業(yè)當(dāng)中具有舉足輕重的地位。傳統(tǒng)的工業(yè)爐是通過對能源物質(zhì)的燃燒來獲取熱能的，在實(shí)際的生產(chǎn)中，燃燒這樣的方式通常只能夠是人們獲取某一種形式的能源，而燃燒過程中產(chǎn)生的其他形式的能量則通過其他途徑發(fā)生了不可逆轉(zhuǎn)的流失，而且僅僅獲取單一的能量也會(huì)因?yàn)榧夹g(shù)手段不夠完善使得能量大量的逸散，這樣的情況也就使得，目前工業(yè)爐的應(yīng)用仍然需要大量的技術(shù)更新才能夠更好的應(yīng)用于工業(yè)之中。對于燃燒材料的應(yīng)用和能源的綜合利用也是未來工業(yè)爐發(fā)展的一個(gè)主要方向。

2.3 熱能應(yīng)用中產(chǎn)生的污染問題

使用燃燒材料進(jìn)行的熱能制造中，因?yàn)槿紵^程中是一個(gè)較為復(fù)雜的變化過程，因此在燃燒過后也會(huì)產(chǎn)生大量的二氧化碳、一氧化碳、二氧化硫、灰燼、粉塵以及其他氮氧化合物等對環(huán)境有破壞作用的物質(zhì)，因此在熱能的利用中對于環(huán)境破壞的問題也不容忽視。隨著熱電等熱力應(yīng)用方式的不斷擴(kuò)大，各種熱電廠，熱力能養(yǎng)供給方式大量地建設(shè)，不僅對石油、煤炭等燃燒材料的需求加大，同時(shí)也加大了燃燒后的有害物質(zhì)對于生態(tài)環(huán)境的影響。而且以熱電廠為例，由于大量煤炭的燃燒，使得熱電在排量方面逐漸加大，而且污染物種類較為單一，長期以往環(huán)境對污染進(jìn)行調(diào)節(jié)的能力也在不斷減弱。逐漸嚴(yán)重的環(huán)境問題已經(jīng)使熱能應(yīng)用一個(gè)不容忽視的問題，嚴(yán)重威脅到了人們的健康生活。

3 熱能與動(dòng)力工程中的科技創(chuàng)新

3.1 調(diào)節(jié)節(jié)流技術(shù)創(chuàng)新

熱能與動(dòng)力工程本身屬于環(huán)保工程，而調(diào)節(jié)節(jié)流技術(shù)的應(yīng)用同樣是生態(tài)與環(huán)境保護(hù)的主要措施，因此，在科技創(chuàng)新過程中，有必要將調(diào)節(jié)節(jié)流技術(shù)的創(chuàng)新作為重點(diǎn)。以火電廠為例，其發(fā)電過程需要依靠汽輪機(jī)來實(shí)現(xiàn)，因此，這一設(shè)備的工作效率以及技術(shù)創(chuàng)新性便成了決定火電廠的能源是否可以得到有效節(jié)約的關(guān)鍵因素。如何減少溫度的變化對生產(chǎn)的影響是改善汽輪機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的主要措施，而上述措施的實(shí)施則與調(diào)節(jié)節(jié)流的實(shí)現(xiàn)存在聯(lián)系。為使調(diào)節(jié)節(jié)流能夠有效地實(shí)現(xiàn)，將計(jì)算機(jī)以及自動(dòng)控制技術(shù)應(yīng)用到汽輪機(jī)的運(yùn)行過程中十分重要，如此，在其運(yùn)行過程出現(xiàn)突發(fā)狀況時(shí)，自動(dòng)調(diào)節(jié)則能夠成為可能，這能夠有效地保證調(diào)節(jié)節(jié)流的實(shí)現(xiàn)。

3.2 燃燒方式創(chuàng)新

作為其火力發(fā)電的主要燃料，煤是否能夠充分燃燒決定著火電廠的經(jīng)濟(jì)效益能否得到最大程度的提高，根據(jù)煤種的不同，其質(zhì)量也有所不同，這會(huì)對燃燒的充分程度造成影響，除此之外，對燃燒方式的選擇也會(huì)影響到燃燒效果。為了使煤能夠得到更加充分的燃燒，必須對燃燒方式進(jìn)行創(chuàng)新。燃燒方式的創(chuàng)新要從不同的角度出發(fā)來實(shí)現(xiàn)，要綜合考慮燃燒過程中面臨的種種因素，合理選擇燃燒方式，以使其能夠更加符合火電廠鍋爐的燃燒特點(diǎn)與需求，最終達(dá)到提高燃燒效率以及充分程度的目的。上述措施的實(shí)施不僅能夠使煤資源得到有效的節(jié)約，同時(shí)也能夠減少火電廠的運(yùn)行成本，從使其經(jīng)濟(jì)效益得到提高。

3.3 濕氣損失的減少

汽輪機(jī)在工作過程中會(huì)出現(xiàn)蒸汽膨脹，這是到這濕氣損失問題存在的主要原因。無論從理論或?qū)嶋H的角度看，濕氣損失問題都無法被完全解決或避免，只能通過一定手段，使其得到最大程度的減少，這是與可持續(xù)發(fā)展理念相適應(yīng)的一種措施，對于熱能與動(dòng)力工程整體科技水平的提高能夠起到較大的促進(jìn)作用。

4 結(jié)束語

熱能與動(dòng)力工程是一項(xiàng)對人類生活和工業(yè)發(fā)展有著重要意義的綜合化學(xué)科，不但是推動(dòng)科學(xué)技術(shù)發(fā)展，減少能源需求的重要學(xué)科，同時(shí)在很大的程度上緩解了人類在能源方面給自然環(huán)境帶來的壓力。大力發(fā)展熱能與動(dòng)力工程不僅是當(dāng)今社會(huì)能源和科技的需求，也是促進(jìn)人與自然和諧相處的重要途徑。通過科技的發(fā)展帶動(dòng)能源方面的利用，再用能源方面的有效利用為科技發(fā)展提供動(dòng)力，這是一個(gè)關(guān)于綠色發(fā)展的良好循環(huán)，對和諧社會(huì)的建立和可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的實(shí)施起到了重要的促進(jìn)作用。

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