熱工基礎與應用知識(關(guān)于熱工)

1.關(guān)于熱工基礎知識

工程熱力學(xué)與傳熱學(xué)的簡(jiǎn)稱(chēng)。其中工程熱力學(xué)主要是研究熱力學(xué)機械的效率和熱力學(xué)工質(zhì)參與的能量轉換在工程上的應用，如將熱力學(xué)能轉化成機械能推動(dòng)動(dòng)力機械做功以及其效率的學(xué)科，再如，空調將機械能轉化成熱力學(xué)能等；而傳熱學(xué)是研究熱量傳遞的一門(mén)學(xué)科，如反應堆的導熱，對流換熱，輻射能的傳遞等。

熱工主要應用于熱能與動(dòng)力工程，核能科學(xué)與工程，熱加工工程等方面，還應用于非工程方面。

熱現象是人類(lèi)生活中最早接觸到的自然現象之一。遠古時(shí)代的鉆木取火，就是機械能轉換為熱能的例子。隨著(zhù)人類(lèi)在生產(chǎn)、生活上的需要，對熱的利用和認識，經(jīng)歷了漫長(cháng)的歲月，從取暖、熱食到制作金屬工具，有過(guò)不少發(fā)明創(chuàng )造，我國在12至13世紀就有用火力來(lái)產(chǎn)生旋轉運動(dòng)的走馬燈和使用火藥向后噴氣加速箭的飛行記載，這與現代燃氣輪機和火箭等噴氣推進(jìn)原理是一致的。可是，由于歷代王朝的封建統治，勞動(dòng)人民的創(chuàng )造發(fā)明得不到重視更談不到總結經(jīng)驗，形成一整套的理論，來(lái)促進(jìn)生產(chǎn)力的發(fā)展和人民生活的改善。

人類(lèi)對熱的本質(zhì)的認識并逐漸形成熱力學(xué)這門(mén)學(xué)科，只是近300年的事。18世紀以前，動(dòng)力的來(lái)源主要是人力、畜力以及風(fēng)力、水力等自然動(dòng)力。隨著(zhù)人類(lèi)社會(huì )的發(fā)展，人們迫切地要求解決生產(chǎn)上動(dòng)力不足的問(wèn)題，因此在18世紀發(fā)明了蒸汽機，實(shí)現了熱能向機械能的轉換。蒸汽機在工業(yè)上的廣泛使用，促進(jìn)了工業(yè)的迅速發(fā)展。但是，由于蒸汽機笨重、效率不高等缺點(diǎn)，因而促使人們對于水和蒸汽以及其它物質(zhì)的熱力性質(zhì)進(jìn)行研究；與此同時(shí)，卡諾對如何提高熱效率，邁耶、焦爾等人對熱與功的轉換規律進(jìn)行了大量實(shí)驗，從而建立了熱力學(xué)兩個(gè)基本定律，大大地促進(jìn)了熱力學(xué)這門(mén)學(xué)科的形成和發(fā)展，促使熱力發(fā)動(dòng)機不斷地發(fā)展與改進(jìn)以及新型動(dòng)力機的創(chuàng )造與發(fā)明。由于蒸汽機不宜用于運輸工具上，而且也不能滿(mǎn)足由于工業(yè)生產(chǎn)的不斷發(fā)展與高度集中所需要的巨大動(dòng)力，因此在熱力學(xué)有關(guān)理論的指導下，于19世紀末期，遂發(fā)明了內燃機及蒸汽輪機，內燃機具有效率高、重量輕的優(yōu)點(diǎn)，蒸汽輪機則具有效率高、功率大的優(yōu)點(diǎn)。內燃機及蒸汽輪機的出現，極大地促進(jìn)并發(fā)展了熱力學(xué)中熱力過(guò)程和熱力循環(huán)的研究。而蒸汽輪機又推動(dòng)了高參數蒸汽性質(zhì)及高速氣流等問(wèn)題的研究，使熱力學(xué)兩個(gè)定律應用于工程實(shí)際中，形成了工程熱力學(xué)學(xué)科。

第二次世界大戰期間出現的噴氣式飛機和遠射程火箭所用的噴氣發(fā)動(dòng)機，由于能產(chǎn)生巨大的動(dòng)力等優(yōu)點(diǎn)，所以能滿(mǎn)足高速高空飛行的要求，成為進(jìn)入宇宙空間的主要動(dòng)力。對航空燃氣輪機作部分改造，即成為地面上所用的燃氣輪機，在發(fā)電站、機車(chē)和船舶中已廣泛使用，并在工程熱力學(xué)中也發(fā)展了相應的研究?jì)热荨?/p>

近年來(lái)原子能動(dòng)力裝置的利用，為人類(lèi)開(kāi)辟了利用能源的新紀元。此外，還出現了能量直接轉換的新技術(shù)，它既可提高轉換的效率，又可免去龐大的熱力機械，例如化學(xué)能直接轉化成為電能的燃料電池，熱能直接轉化成電能的溫差電池和磁流體發(fā)電等。這在熱力學(xué)中也現出相應的研究課題。