熱工常識

2023-03-27 01:14:19

工程熱力學與傳熱學的簡稱。其中工程熱力學主要是研究熱力學機械的效率和熱力學工質參與的能量轉換在工程上的應用，如將熱力學能轉化成機械能推動動力機械做功以及其效率的學科，再如，空調將機械能轉化成熱力學能等；而傳熱學是研究熱量傳遞的一門學科，如反應堆的導熱，對流換熱，輻射能的傳遞等。

熱工主要應用於熱能與動力工程，核能科學與工程，熱加工工程等方面，還應用於非工程方面。

熱現象是人類生活中最早接觸到的自然現象之一。遠古時代的鑽木取火，就是機械能轉換為熱能的例子。隨著人類在生產、生活上的需要，對熱的利用和認識，經歷了漫長的歲月，從取暖、熱食到製作金屬工具，有過不少發明創造，我國在12至13世紀就有用火力來產生旋轉運動的走馬燈和使用火藥向後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原理是一致的。可是，由於歷代王朝的封建統治，勞動人民的創造發明得不到重視更談不到總結經驗，形成一整套的理論，來促進生產力的發展和人民生活的改善。

人類對熱的本質的認識並逐漸形成熱力學這門學科，只是近300年的事。18世紀以前，動力的來源主要是人力、畜力以及風力、水力等自然動力。隨著人類社會的發展，人們迫切地要求解決生產上動力不足的問題，因此在18世紀發明了蒸汽機，實現了熱能向機械能的轉換。蒸汽機在工業上的廣泛使用，促進了工業的迅速發展。但是，由於蒸汽機笨重、效率不高等缺點，因而促使人們對於水和蒸汽以及其它物質的熱力性質進行研究；與此同時，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行了大量實驗，從而建立了熱力學兩個基本定律，大大地促進了熱力學這門學科的形成和發展，促使熱力發動機不斷地發展與改進以及新型動力機的創造與發明。由於蒸汽機不宜用於運輸工具上，而且也不能滿足由於工業生產的不斷發展與高度集中所需要的巨大動力，因此在熱力學有關理論的指導下，於19世紀末期，遂發明了內燃機及蒸汽輪機，內燃機具有效率高、重量輕的優點，蒸汽輪機則具有效率高、功率大的優點。內燃機及蒸汽輪機的出現，極大地促進並發展了熱力學中熱力過程和熱力循環的研究。而蒸汽輪機又推動了高參數蒸汽性質及高速氣流等問題的研究，使熱力學兩個定律應用於工程實際中，形成了工程熱力學學科。

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動機，由於能產生巨大的動力等優點，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，在發電站、機車和船舶中已廣泛使用，並在工程熱力學中也發展了相應的研究內容。

近年來原子能動力裝置的利用，為人類開闢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，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電等。這在熱力學中也現出相應的研究課題。