热工基础发展史
热能工程主要应用于热能与动力工程、核能科学与工程、热加工工程等方面,也有非工程方面的应用。
热现象是人类生活中最早的自然现象之一。古代钻木取火就是机械能转化为热能的一个例子。随着人类在生产生活中的需要,对热的利用和认识经历了很长的时间,从加热和热食到制作金属工具,出现了很多发明创造。12至13世纪,中国记载了用火力制造旋转灯笼,用火药向后喷射加速箭,这与现代燃气轮机和火箭的喷射推进原理一致。但由于历代封建统治,劳动人民的创造发明并不被重视,更谈不上总结经验,形成一套促进生产力发展和人民生活改善的理论。
人类认识到热的本质,逐渐形成热力学这门学科,也不过是近300年的事情。18世纪以前,主要的动力来源是人力、畜力、风力、水力等自然动力。随着人类社会的发展,人们迫切需要解决生产中动力不足的问题,于是在18世纪发明了蒸汽机,实现了热能到机械能的转换。蒸汽机在工业上的广泛应用促进了工业的迅速发展。然而,由于蒸汽机重量大、效率低等缺点,促使人们去研究水、蒸汽等物质的热力学性质。同时,卡诺对如何提高热效率做了大量的实验,迈耶、乔尔等人对热和功的转化规律做了大量的实验,从而建立了热力学的两个基本定律,极大地促进了热力学的形成和发展,促进了热机的不断发展和完善以及新动力机器的创造和发明。由于蒸汽机不适合运输,又不能满足工业生产不断发展和高度集中所需要的巨大动力,在热力学相关理论的指导下,19世纪末发明了内燃机和汽轮机。内燃机的优点是效率高,重量轻,而汽轮机的优点是效率高,功率大。内燃机和汽轮机的出现极大地促进和发展了热力学中对热力过程和热力循环的研究。而汽轮机又促进了高参数蒸汽性质和高速气体流动的研究,使热力学两定律应用于工程实践,形成了工程热力学这门学科。
二战时期喷气式飞机和远程火箭使用的喷气发动机,由于功率大等优点,可以满足高速高空飞行的要求,成为进入太空的主要动力。航空燃气轮机经过部分改造成为地面使用的燃气轮机,广泛应用于电站、机车、船舶,工程热力学中也发展了相应的研究内容。
近年来,原子能发电站的利用为人类开辟了能源利用的新时代。此外,还出现了直接能量转换的新技术,既能提高转换效率,又能避免庞大的热力机械,如燃料电池、温差电池、磁流体发电等。这也提出了热力学中相应的研究课题。
2.热能与动力工程从中国出现到现在的发展过程。动力工程与工程热物理一级学科由六个二级学科组成——工程热物理、热能工程、动力机械与工程、流体机械与工程、制冷与低温工程、化工过程机械。工程热物理是研究能量以热、功等相关形式在转化、传递和利用过程中的基本规律和应用的一门应用基础学科。其内容包括:工程热力学、流体力学、传热传质和燃烧等。其工程应用辐射到能源、机械、材料、电力、化工、建筑、冶金、航天、轻工、交通、电子等广泛的工业领域和众多民生领域。工程热物理学科是其他五个两个学科的基础理论,与两个学科广泛交叉促进,相互依存,在本学科中起着支撑和指导作用。其原理甚至广泛渗透于其他学科,与几乎所有的工业部门和科技领域密切相关。热能工程、动力机械与工程、流体机械与工程、制冷与低温工程和化工过程机械属于工程应用学科,它们运用工程热物理的理论和方法解决实际工程领域的实际技术问题。
周恩来总理在第四届全国人民代表大会的工作报告中提出,到20世纪末,把我国建设成为具有现代化农业、工业、国防和科学技术的社会主义国家。但是,直到文革动乱后的1978+2月的十一届三中全会,党的工作重心转移到经济建设上,四个现代化才开始。此时,中央政府已将实现四个现代化的具体目标定为,在经济效益不断提高的前提下,在1到2000年的20年内,使全国工农业总产值翻两番,人均达到800~1000美元。但从当时我国单位产值能耗、能源生产和消费总量、能源资源储量来看,不可能提供24亿吨标准煤(TCE。?29.31GJ),而预计最多只能生产12亿吨标准煤的一半能源。只能翻倍的能源需要支撑产值翻两番。看来形势相当严峻。在吴忠华等能源科学技术人员的建议下,党中央提出了“开发与节约并重,近期以节约为主”的能源方针,掀起了节能降耗的热潮,取得了显著的成就。
同时,能源科学教育也引起了能源领域老一辈科技工作者的关注。他们认为,要实现“发展与节约并重,近期以节约为主”的能源政策目标,必须培养大批具有扎实深厚理论功底的人才。1978全国科技大会前后,在能源动力领域名列前茅的京津两地学术部门成员吴中华、石、王步轩确定了当前动力工程与工程热物理在研究生培养中的格局,准备在天津大学、重庆大学、南京工程学院、华中理工大学设立工程热物理本科专业,建立师资、教材、实验基地的合作与协作。在当时的历史条件和经济、人事制度条件下,这是快速培养各级适用人才的最佳途径。实际上,工程热物理本科生的理论基础和研究能力已经达到了准研究生的水平,为各单位学术水平的快速提升奠定了人才基础。但这些学生也存在工程基础训练不足的缺点,给以后的工程实际工作造成了一定的困难。进入社会主义市场经济时代后,这种格局的划分是不合理的。工程热物理与其他两个学科的划分已经不再清晰,与其他两个学科的界限也相当模糊。
工程热物理和其他学科的交叉如此紧密,我们根本分不开。在实际工作中,没有一个从事与热密切相关的工作的科技工作者不运用工程热物理的理论,不研究工程热物理的问题,而从事工程热物理研究的人永远不可能完全脱离工程背景——因而他们必然涉及热能工程、动力机械与工程、流体机械与工程、制冷与低温工程和/或化工过程机械等其他学科,甚至不止几门。建筑环境与设备工程、农业建筑环境与能源工程、飞机动力工程、环境工程、核技术与核工程、特种能源工程与烟火技术、消防工程等学科的理论基础显然是工程热物理。化学工程、石油化工等学科仍然使用工程热物理的理论方法。甚至冶金学科也在使用工程热物理提供的理论和方法——使用流体力学、传热传质的基本方程和解法。
3.热能与动力工程一、专业历史沿革与发展动态能源与动力产业是国民经济和国防建设的重要基础和支柱产业,也是涉及多领域高新技术的综合产业,在国民经济建设和社会发展中一直发挥着极其重要的作用。
随着国民经济的发展,各领域对动力机械和热力设备的需求日益扩大,因此需要大量的专业人才。目前全国有120多所高校开设热能与动力工程专业。根据教育部1998修订调整的高校专业目录,热能与动力工程(080501)专业属于工科(08),对应的两个学科属于能源与动力(0810),由原本科九个相关专业合并而成。包括原热机(080311)、热能工程(080501)、流体机械与流体工程(080313)、热能工程与动力机械(080319W)、制冷与低温技术(0800)。水利水电动力工程专业(080903)和制冷工程专业(081409)是宽口径专业,拓展空间很大。
我校热能与动力工程(制冷与空调)专业是依托机电工程系建立的,该系有类似的专业“机械设计制造及其自动化”。新设热能与动力工程专业的基础课程和实验与原专业相似,很多教学设施可以共享,教学条件互补。经过充分论证,经教委批准,我专业于2006年开始招生,计划招生50人。
二、办学理念和特色随着科学技术的发展,知识更新和学科交叉渗透的速度不断加快,能源动力专业的覆盖面和覆盖面越来越广,要解决的问题也更加复杂,这也对能源动力专业人才的知识结构(如环境、新能源、新材料、新工艺等知识)提出了更高的要求。在经历了全球变暖、臭氧层破坏、中国很多地方缺电、非典之后,制冷空调技术的发展强调人与环境的协调发展,需要将舒适与节能、环保、高效结合起来进行综合评价。更加注重环境保护,节约能源和资源,提高能源利用率;更加重视室内空气质量,提高人们的生活质量。
德州有许多制冷企业,如亚太集团、仲达-百丽特中央空调集团、格瑞德集团和山东双一集团。为了使我们的教育与国际和地方经济接轨,使学生适应富有挑战性的21世纪,在广泛调研国内外热能动力学科发展的基础上,结合学校“服务地方经济发展需要”的定位和本科学科专业结构调整的需要,将现代制冷与空调技术作为专业的主要发展方向, 并考虑企业对专业人才的实际需求,优化、整合、丰富专业课程、教学内容和知识体系,加强专业课程设计、实验、实习等实践环节,解决我国企业能源动力宽口径专业人才培养与专业知识结构偏重专业化之间的矛盾,培养以大机械为平台、专业基础扎实、创新意识强、动手能力和自学能力好、综合素质高的热能与动力工程专业人才。 本专业是一个横跨热能与动力工程、机械工程等学科的工程应用型专业。
学生主要学习机械工程、热能工程和工程热物理的基础理论,学习能量转换和有效利用的各种理论和技术,接受现代动力工程师的基础培训。通过理论力学、材料力学、工程制图、机械设计、电工电子技术、工程热力学、流体力学、传热学、控制理论、热工测试技术及专业方向课程的学习,使学生具备工程热力学、流体力学、传热学、热工测试技术等热能与动力工程领域的基本理论、实验技能和基本专业知识,掌握制冷与空调设备、制冷装置、动力机械与动力工程、流体机械等的设计。
本专业毕业生将具有扎实的自然科学基础,良好的人文、艺术和社会科学基础,能够正确运用自己的语言文字,系统掌握本专业广泛的技术理论基础知识,具备初步的科学研究、科技开发和组织管理能力,较强的自学能力、创新意识和较高的综合素质。可在国民经济各部门从事能源转换与利用、动力机械与动力工程设计、节能技术、制冷设备关键技术及制冷空调工程的设计、制造、实验研究、热控、安装与运行管理、营销等工作。在教学计划的制定上,要尽量体现重基础、宽专业的主导思想,在不降低热基础的前提下,强调大机械平台。除了传统的热能工程、工程热力学、传热学、流体力学三门基础课程外,学生还需要必修的机械基础课程,如理论力学、材料力学、机械原理、机械设计等,才能完全融会贯通。
4.热能与动力工程专业以后做什么?先说说我自己的情况吧!我是2007年在中南林业科技大学热能与动力工程专业毕业的,已经一年了。
这个专业就业面广,看你选择什么专业方向。我们学校是动力机械和流体机械方向,研究的典型代表分别是汽车发动机和水泵。当然其他学校也有制冷、热能、核能等方向,分别代表空调、发电、热核。
因为很多用人单位对这个专业不太了解,不知道这么多方向实际学到了什么,所以招聘有点盲目。就像我,毕业设计是关于水泵的,现在在一家汽车设计公司做空调系统。但是在一些专业知识上有一些相似之处。
5.热能与动力工程专业是什么?就业方向好吗?热能与动力工程专业。
本专业有热能工程、热机、流体机械与工程、空调与制冷、大气环境污染控制工程五大方向。本专业拥有硕士和博士学位授予权。
主要课程有机电类课程、计算机组成技术、微机接口、高级语言程序设计、工程热力学、传热学、工程流体力学、燃烧、锅炉设计与计算、压力容器强度、透平机械原理、透平强度与振动、透平自动调节、液压传动、叶片式流体机械、空调工程、制冷工程、大气污染控制工程等。
热能工程专业方向:热能工程是研究热能的释放、转换、传输和合理利用的学科,广泛应用于能源、动力、空间技术、化工、冶金、建筑、环保等领域。培养从事热能工程和工程热物理研究、设计、运行管理和产品开发的高级工程技术人才。
热机专业方向:热机主要研究高速旋转动力装置的设计、制造、运行、故障监测与诊断和自动控制,包括汽轮机、燃气轮机、涡轮喷气和涡轮风扇发动机、压缩机和风扇。为航空、航天、能源、造船、石化、冶金、铁路、轻工等行业培养高级工程技术人才。
流体机械与流体动力工程专业方向:主要研究流体机械及其工作系统的自动化,广泛应用于水电水利、机械制造、交通运输、石油化工、工程机械、食品纺织、航空航天、海军装备、市政设施、工业与民用建筑等部门。本专业重点培养流体机械及各种流体动力系统的设计、运行与自动管理、控制理论及工程应用,培养从事叶片泵、风机、液压、流体传动及控制等研究、设计、制造、运行和产品开发的高级工程技术人才。
空调与制冷专业方向:主要学习制冷与低温技术。它广泛应用于能源、航天、航空、汽车、石油化工、食品药品生产、医疗设备和空调制冷设备生产等领域。本专业旨在培养从事空调制冷工程与设备的设计、运行管理、产品开发和科学研究的高级工程技术人才。
大气污染控制工程专业方向:主要研究大气环境保护的理论和技术,应用于能源、电力、化工、冶金、市政等领域的大气环境保护。本专业旨在培养从事大气环境保护理论与技术研究开发和从事环境管理与规划的高级工程技术人员。
热能工程涉及能量转换、传输和有效利用,是国民经济发展的重要组成部分。随着世界能源问题的日益严重,从事能源与热能工程的学生潜力巨大。