熱工基礎(chǔ)與應(yīng)用知識(關(guān)于熱工)

1.關(guān)于熱工基礎(chǔ)知識

工程熱力學(xué)與傳熱學(xué)的簡稱。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(zhuǎn)換在工程上的應(yīng)用，如將熱力學(xué)能轉(zhuǎn)化成機械能推動動力機械做功以及其效率的學(xué)科，再如，空調(diào)將機械能轉(zhuǎn)化成熱力學(xué)能等；而傳熱學(xué)是研究熱量傳遞的一門學(xué)科，如反應(yīng)堆的導(dǎo)熱，對流換熱，輻射能的傳遞等。

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

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

人類對熱的本質(zhì)的認識并逐漸形成熱力學(xué)這門學(xué)科，只是近300年的事。18世紀(jì)以前，動力的來源主要是人力、畜力以及風(fēng)力、水力等自然動力。隨著人類社會的發(fā)展，人們迫切地要求解決生產(chǎn)上動力不足的問題，因此在18世紀(jì)發(fā)明了蒸汽機，實現(xiàn)了熱能向機械能的轉(zhuǎn)換。蒸汽機在工業(yè)上的廣泛使用，促進了工業(yè)的迅速發(fā)展。但是，由于蒸汽機笨重、效率不高等缺點，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)進行研究；與此同時，卡諾對如何提高熱效率，邁耶、焦?fàn)柕热藢崤c功的轉(zhuǎn)換規(guī)律進行了大量實驗，從而建立了熱力學(xué)兩個基本定律，大大地促進了熱力學(xué)這門學(xué)科的形成和發(fā)展，促使熱力發(fā)動機不斷地發(fā)展與改進以及新型動力機的創(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力，因此在熱力學(xué)有關(guān)理論的指導(dǎo)下，于19世紀(jì)末期，遂發(fā)明了內(nèi)燃機及蒸汽輪機，內(nèi)燃機具有效率高、重量輕的優(yōu)點，蒸汽輪機則具有效率高、功率大的優(yōu)點。內(nèi)燃機及蒸汽輪機的出現(xiàn)，極大地促進并發(fā)展了熱力學(xué)中熱力過程和熱力循環(huán)的研究。而蒸汽輪機又推動了高參數(shù)蒸汽性質(zhì)及高速氣流等問題的研究，使熱力學(xué)兩個定律應(yīng)用于工程實際中，形成了工程熱力學(xué)學(xué)科。

第二次世界大戰(zhàn)期間出現(xiàn)的噴氣式飛機和遠射程火箭所用的噴氣發(fā)動機，由于能產(chǎn)生巨大的動力等優(yōu)點，所以能滿足高速高空飛行的要求，成為進入宇宙空間的主要動力。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(yīng)的研究內(nèi)容。

近年來原子能動力裝置的利用，為人類開辟了利用能源的新紀(jì)元。此外，還出現(xiàn)了能量直接轉(zhuǎn)換的新技術(shù)，它既可提高轉(zhuǎn)換的效率，又可免去龐大的熱力機械，例如化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化成為電能的燃料電池，熱能直接轉(zhuǎn)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(xiàn)出相應(yīng)的研究課題。