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摘要:热能动力工程是研究能量以热、功形式传递和转化的过程和应用,以及在这个过程中涉及到的装置的一门学科。因此,我们可以从一些常用的机械去了解它。
关键词:热能;动力机械;能源;环境
中图分类号:F407文献标识码: A
一、热能动力机械专业的高技术性
大型的热能动力设备,系统非常复杂,集机械、电力、电气、电子、液压、计算机等多学科于一体,自动化程度很高。从生产上来看,热力设备的运行基本上实现了自动、远动控制和计算机监视。全计算机控制已基本实现,并是今后的发展方向。火电厂的锅炉、汽轮机及其辅机的运行,早已是自动控制或远动操作,新建的大型火力发电机组应用了计算机控制,如30MW汽轮发电机组,正常运行时锅炉产蒸汽量在100t/h以上,锅炉本体的高度超过som,燃煤达10t/11以上,若用人力来烧这样的锅炉是根本无法实现的,但是采用集散控制系统,实现全计算机控制,一台锅炉有两名操作人员就够了。对于工业锅炉,亦采用机械进煤的方式,运用自动或远动控制其运行。冶金、化工等行业的热力设备,也具有相当高的自动化水平。可见,热力设备的运行,采用了大量的高尖技术。热力设备一般在高温高压的条件下工作,要搞好热力设备的安全运行,必须经常地进行维护和定期的大小修,为了提高热能利用效率,必须利用新技术对设备进行技术改造,利用先进管理手段进行管理,因此,需要既有理论知识又有丰富实践经验的工程技术人员。
二、常用的热能动力机械
动力机械是把能量转化为机械能而做功的机械装置。其中,由热能转化为机械能的机械称为热能动力机械。常用的热能动力机械有三种。一是燃气轮机。燃气轮机的工质是燃气和空气。这种机械的主要特点是运行平稳,机动性好,噪音污染小。所以应用广泛。未来燃气轮机会向提高效率、利用核能发展燃煤技术的方向发展。二是蒸汽机。说到动力机械就不得不说蒸汽机。蒸汽机的工质是蒸汽,它是将内能转化为功的装置。蒸汽机的产生曾引起了世界上重要的“工业革命”。跨入21世纪之后,才渐渐被内燃机和汽轮机取代了领先地位。蒸汽机的使用之所以持续了两个多世纪归功于它对所有燃料都可以由热能转化成机械能。但是蒸汽机的运作依赖于笨重庞大的锅炉,因此最终被轻巧灵活的内燃机所取代。三是内燃机。内燃机是将化学能转化为机械能的装置。因为燃料在机械内部直接燃烧,所以称为内燃机。内燃机是目前运用最广泛的热机,它以汽油或轻柴油作燃料,虽然热效率高,但热料消耗率高,而且内燃机噪声是动力设备噪声的主要来源。因此,未来内燃机的发展将注重于提高机械效率,减少噪声,降低排放量来严格要求燃料的清洁度,实现节能减排的目标。
三、我国的热能动力工程发展现状
我国能源动力类热能与动力工程专业形成于20世纪50年代。当时受苏联教育体制的影响,专业分割很细。在热能与动力工程专业中就先后包括锅炉、电厂热能、内燃机、涡轮机、风机、压缩机、制冷、低温、供热通风与空调工程、冷冻与冷藏、水能动力工程、水电站动力装置、水电站动力设备、水能动力及其自动化、机电排灌工程、水能动力与提水工程以及工程热物理等几十个小专业,形成了以工业产品生产引导高等学校人才培养目标的基本格局,一定程度上与我国当时的发展相互适应。随着改革开放,我国国民经济体制发生很大的变化。社会对人的培养提出了新的要求。为了适应这种要求,1993年7月国家教委颁布的普通高等学校本科专业目录,将几十个小专业压缩为9个专业,即热能工程、热能工程与动力机械、热力发动机、制冷及低温工程、流体机械与流体工程、水利水电动力工程、工程热物理、能源工程和冷冻与冷藏。1998年教育部颁布的新专业目录进一步将以上9个专业合并为1个,即热能与动力工程专业。从原来的几十个专业合并为1个专业,全国现在有120多所高校设有热能与动力工程专业。热动主要研究热能与动力方面,是跨热能与动力工程、机械工程等学科领域的工程应用型专业。热动主要学习机械工程、热能动力工程和工程热物理的基础理论,学习各种能量转换及有效利用的理论和技术。本专业涵盖的产业领域十分广泛。能源动力产业既是国民经济的基础产业,又在各行各业中有特殊的应用,也是国家科技发展基础方向之一。能源动力领域人才教育的成败关系到国家的根本利益。随着我国市场经济的建立,社会需求和经济分配状态的变化、科技发展的趋势、对本专业的生源、就业等形成了挑战,更是热能动力专业教的关键。同时,热动还是现代动力工程师的基本训练,可见热动是现代力工程的基础。
四、动力机械带来的环境污染及解决办法
动力设备引起的环境问题主要有热污染、噪声污染和空气污染。热污染是指工业生产和生活中排放的能量以热能形式传给环境,造成大气和水被污染的现象。尤其是火力发电厂、核电站、造纸厂排放出来的含有大量废热的气体和液体对水生植物和鱼类生存繁衍造成了极大的威胁,各种有害成分还会随着水资源的流动被陆地上的树木,蔬菜吸收,进而被人类食用,引起重大的流行疾病等。要减少工业废物的余热对环境的影响,就要减少排放,并且充分利用余热,或者寻找和开发新能源。使用清洁的水能,风能不仅降低了污染物的排放,还保护了环境。
1、空气污染也叫大气污染
从近年来的全国雾霾天气可以看出,空气质量与人们生活息息相关。空气污染直接影响了人们的出行。大气污染源来自于工业废气、汽车尾气、居民生活供暖设备等。在大城市中,汽车、火车是不可或缺的交通工具,但它们消耗煤或石油产生的直接排放进空气的废气,是雾霾天气的主要“凶手”。而且近几年的许多极端天气也是因大气污染引起的。空气污染的防治要靠全国人民的共同努力,调整能源结构,植树造林等都是目前比较流行的办法。
2、噪声污染
动力机械等设备运行时由于机械振动而形成噪声。噪声污染短期内或许没有太大伤害,但处于这样的环境一段时期后就会使生物的听力受损,严重的还会诱发多种疾病。因此,防治噪声也是刻不容缓的事情。对污染源来说需要降低声源噪音,控制噪音传播。而对于人们来说,可以采用吸音设备来阻挡噪声的传播。
六、热能动力工程的发展方向
1、热能动力及控制工程方向(含能源环境工程方向)
主要掌握热能与动力测试技术、锅炉原理、汽轮机原理、燃烧污染与环境、动力机械设计、热力发电厂、热工自动控制、传热传质数值计算、流体机械等知识。
2、热力发动机及汽车工程方向
掌握内燃机(或透平机)原理、结构,设计,测试,燃料和燃烧,热力发动机排放与环境工程,能源工程概论,内燃机电子控制,热力发动机传热和热负荷,汽车工程概论等方面的知识。
3、制冷低温工程与流体机械方向
掌握制冷、低温原理、人工环境自动化、暖通空调系统、低温技术学、热工过程自动化、流体机械原理、流体机械系统仿真与控制等方面的知识。使学生掌握该方向所涉及的制冷空调系统、低温系统,制冷空调与低温各种设备和装置,各种轴流式、离心式压缩机和各种容积式压缩机的基本理论和知识。
结束语
热能动力工程是社会生产力发展的一个重要组成部分,它推动了人类从人力劳动向机械生产的“进化”。作为国民生产的动力,能源已经成为了每家每户的必需品。其中,热能是能量传递和动力机械领域中使用得最多的一种能源形式之一。而现在随着热能转化装置以及动力机械的广泛应用,已经出现了许多全球化的问题。本文针对热能动力工程的相关设备和环境保护做一些基本介绍,仅供参考。
参考文献
[1]黄益军.浅谈热能动力设计研究[J].城市建设理论研究(电子版),2013(28).
[2]陈希章,吳晓峰,龚华俊,等.煤化工热能动力多联产系统的评价方法探讨[J].化学工业,2013,31(4):1-9.
[3]王晓亮.浅谈炼油厂热能动力系统优化与节能改造[J].能源与节能,2013(5):60-61.
关键词:热能;动力机械;能源;环境
中图分类号:F407文献标识码: A
一、热能动力机械专业的高技术性
大型的热能动力设备,系统非常复杂,集机械、电力、电气、电子、液压、计算机等多学科于一体,自动化程度很高。从生产上来看,热力设备的运行基本上实现了自动、远动控制和计算机监视。全计算机控制已基本实现,并是今后的发展方向。火电厂的锅炉、汽轮机及其辅机的运行,早已是自动控制或远动操作,新建的大型火力发电机组应用了计算机控制,如30MW汽轮发电机组,正常运行时锅炉产蒸汽量在100t/h以上,锅炉本体的高度超过som,燃煤达10t/11以上,若用人力来烧这样的锅炉是根本无法实现的,但是采用集散控制系统,实现全计算机控制,一台锅炉有两名操作人员就够了。对于工业锅炉,亦采用机械进煤的方式,运用自动或远动控制其运行。冶金、化工等行业的热力设备,也具有相当高的自动化水平。可见,热力设备的运行,采用了大量的高尖技术。热力设备一般在高温高压的条件下工作,要搞好热力设备的安全运行,必须经常地进行维护和定期的大小修,为了提高热能利用效率,必须利用新技术对设备进行技术改造,利用先进管理手段进行管理,因此,需要既有理论知识又有丰富实践经验的工程技术人员。
二、常用的热能动力机械
动力机械是把能量转化为机械能而做功的机械装置。其中,由热能转化为机械能的机械称为热能动力机械。常用的热能动力机械有三种。一是燃气轮机。燃气轮机的工质是燃气和空气。这种机械的主要特点是运行平稳,机动性好,噪音污染小。所以应用广泛。未来燃气轮机会向提高效率、利用核能发展燃煤技术的方向发展。二是蒸汽机。说到动力机械就不得不说蒸汽机。蒸汽机的工质是蒸汽,它是将内能转化为功的装置。蒸汽机的产生曾引起了世界上重要的“工业革命”。跨入21世纪之后,才渐渐被内燃机和汽轮机取代了领先地位。蒸汽机的使用之所以持续了两个多世纪归功于它对所有燃料都可以由热能转化成机械能。但是蒸汽机的运作依赖于笨重庞大的锅炉,因此最终被轻巧灵活的内燃机所取代。三是内燃机。内燃机是将化学能转化为机械能的装置。因为燃料在机械内部直接燃烧,所以称为内燃机。内燃机是目前运用最广泛的热机,它以汽油或轻柴油作燃料,虽然热效率高,但热料消耗率高,而且内燃机噪声是动力设备噪声的主要来源。因此,未来内燃机的发展将注重于提高机械效率,减少噪声,降低排放量来严格要求燃料的清洁度,实现节能减排的目标。
三、我国的热能动力工程发展现状
我国能源动力类热能与动力工程专业形成于20世纪50年代。当时受苏联教育体制的影响,专业分割很细。在热能与动力工程专业中就先后包括锅炉、电厂热能、内燃机、涡轮机、风机、压缩机、制冷、低温、供热通风与空调工程、冷冻与冷藏、水能动力工程、水电站动力装置、水电站动力设备、水能动力及其自动化、机电排灌工程、水能动力与提水工程以及工程热物理等几十个小专业,形成了以工业产品生产引导高等学校人才培养目标的基本格局,一定程度上与我国当时的发展相互适应。随着改革开放,我国国民经济体制发生很大的变化。社会对人的培养提出了新的要求。为了适应这种要求,1993年7月国家教委颁布的普通高等学校本科专业目录,将几十个小专业压缩为9个专业,即热能工程、热能工程与动力机械、热力发动机、制冷及低温工程、流体机械与流体工程、水利水电动力工程、工程热物理、能源工程和冷冻与冷藏。1998年教育部颁布的新专业目录进一步将以上9个专业合并为1个,即热能与动力工程专业。从原来的几十个专业合并为1个专业,全国现在有120多所高校设有热能与动力工程专业。热动主要研究热能与动力方面,是跨热能与动力工程、机械工程等学科领域的工程应用型专业。热动主要学习机械工程、热能动力工程和工程热物理的基础理论,学习各种能量转换及有效利用的理论和技术。本专业涵盖的产业领域十分广泛。能源动力产业既是国民经济的基础产业,又在各行各业中有特殊的应用,也是国家科技发展基础方向之一。能源动力领域人才教育的成败关系到国家的根本利益。随着我国市场经济的建立,社会需求和经济分配状态的变化、科技发展的趋势、对本专业的生源、就业等形成了挑战,更是热能动力专业教的关键。同时,热动还是现代动力工程师的基本训练,可见热动是现代力工程的基础。
四、动力机械带来的环境污染及解决办法
动力设备引起的环境问题主要有热污染、噪声污染和空气污染。热污染是指工业生产和生活中排放的能量以热能形式传给环境,造成大气和水被污染的现象。尤其是火力发电厂、核电站、造纸厂排放出来的含有大量废热的气体和液体对水生植物和鱼类生存繁衍造成了极大的威胁,各种有害成分还会随着水资源的流动被陆地上的树木,蔬菜吸收,进而被人类食用,引起重大的流行疾病等。要减少工业废物的余热对环境的影响,就要减少排放,并且充分利用余热,或者寻找和开发新能源。使用清洁的水能,风能不仅降低了污染物的排放,还保护了环境。
1、空气污染也叫大气污染
从近年来的全国雾霾天气可以看出,空气质量与人们生活息息相关。空气污染直接影响了人们的出行。大气污染源来自于工业废气、汽车尾气、居民生活供暖设备等。在大城市中,汽车、火车是不可或缺的交通工具,但它们消耗煤或石油产生的直接排放进空气的废气,是雾霾天气的主要“凶手”。而且近几年的许多极端天气也是因大气污染引起的。空气污染的防治要靠全国人民的共同努力,调整能源结构,植树造林等都是目前比较流行的办法。
2、噪声污染
动力机械等设备运行时由于机械振动而形成噪声。噪声污染短期内或许没有太大伤害,但处于这样的环境一段时期后就会使生物的听力受损,严重的还会诱发多种疾病。因此,防治噪声也是刻不容缓的事情。对污染源来说需要降低声源噪音,控制噪音传播。而对于人们来说,可以采用吸音设备来阻挡噪声的传播。
六、热能动力工程的发展方向
1、热能动力及控制工程方向(含能源环境工程方向)
主要掌握热能与动力测试技术、锅炉原理、汽轮机原理、燃烧污染与环境、动力机械设计、热力发电厂、热工自动控制、传热传质数值计算、流体机械等知识。
2、热力发动机及汽车工程方向
掌握内燃机(或透平机)原理、结构,设计,测试,燃料和燃烧,热力发动机排放与环境工程,能源工程概论,内燃机电子控制,热力发动机传热和热负荷,汽车工程概论等方面的知识。
3、制冷低温工程与流体机械方向
掌握制冷、低温原理、人工环境自动化、暖通空调系统、低温技术学、热工过程自动化、流体机械原理、流体机械系统仿真与控制等方面的知识。使学生掌握该方向所涉及的制冷空调系统、低温系统,制冷空调与低温各种设备和装置,各种轴流式、离心式压缩机和各种容积式压缩机的基本理论和知识。
结束语
热能动力工程是社会生产力发展的一个重要组成部分,它推动了人类从人力劳动向机械生产的“进化”。作为国民生产的动力,能源已经成为了每家每户的必需品。其中,热能是能量传递和动力机械领域中使用得最多的一种能源形式之一。而现在随着热能转化装置以及动力机械的广泛应用,已经出现了许多全球化的问题。本文针对热能动力工程的相关设备和环境保护做一些基本介绍,仅供参考。
参考文献
[1]黄益军.浅谈热能动力设计研究[J].城市建设理论研究(电子版),2013(28).
[2]陈希章,吳晓峰,龚华俊,等.煤化工热能动力多联产系统的评价方法探讨[J].化学工业,2013,31(4):1-9.
[3]王晓亮.浅谈炼油厂热能动力系统优化与节能改造[J].能源与节能,2013(5):60-61.