机械设计与研究

热能动力机械及环境问题探讨

 

随着全球经济的持续改善,地球的环境问题也在逐年增加,许多国家在继续使用现有技术的同时必须开发新的能源。当使用传统能源时,必须进行技术革新来满足它们。在新时代的能源需求和要求中,热能无疑是当今世界上最大的能源,越来越多的人开始关注如何更好地利用它。笔者认为,热能的利用应与计算机技术、信息科学、力学、内燃机科学等技术结合起来加以整合。在热能领域,如何促进对环境的更友好、更有效的利用、保护环境、促进国民经济的持续稳定发展是我们研究和解决的最大问题。

从我们目前的能源结构来看,煤炭仍然是我国能源的主要部分。与石油和天然气相比,我国的煤炭资源“具有储量和成本双重冶炼的优势。众所周知,电力是人们生活的基本物质条件,现有的发电方式主要是火力燃烧”,煤和石油时产生的热能通过发电装置转化为电能。

1 现状分析

热能与动力工程的学术基础是热能交换,它是对机械能和热能转换的深入研究。 随着各种大型热动力设备的不断出现,热动力设备的设计变得越来越复杂,自动化技术、智能技术、信息技术、电子技术和物联网技术等先进技术也在不断发展。在热动力设备中的应用和实施中,设备功能不断更新和完善。由此可以看出,计算机自动化控制将是未来热能设备发展的必然方向[1]。

1.1 我国热能动力工程内涵

我国的热能动力工程研究始于上世纪五十年代,当时,该国的经济体系和经济实力有限,能源转换过程主要是通过从前苏联进口热能设备来实现的。进口的设施和设备主要包括供暖和通风系统、内燃机、锅炉等,热能与动力工程的研究仅限于对进口机械的简单研究,不可能进行更深入的探索。随着改革开放和中国科研水平的不断提高,热能与动力工程研究取得了一定进展。当前,在我国经济和技术快速发展的背景下,市场经济引领着科学技术的不断发展,不断推动着热能与动力工程的发展,热能与动力工程的研究已获得了技术和成果,对热能动力工程的研究获得了技术上和制度上的保障。

1.2 当前经常用到的热能动力机械分析

热发生器收集可燃能量燃烧产生的热能,并通过特定设备将热能转换为机械能。 目前在中国普遍发现的热力机械主要包括内燃机、蒸汽机和燃气轮机,三种类型的机械在使用时都有各自的特点。内燃发动机的转换效率较高,但是能量损失和环境问题最大。蒸汽机的主要特征通常尺寸大,能量效率低且实用性差。燃气轮机是目前使用的主流产品,具有低污染、性能优良、运行稳定的特点,也是未来发展的主要方向[2]。

2 动力机械带来的环境污染及解决办法

动力机械引起的环境问题主要是热污染,噪声污染和空气污染。热污染是指工业生产和生活中释放的能量以热能的形式转移到环境中,从而造成空气和水污染的现象。特别是,从热电厂,核电厂和造纸厂排放的大量废热气体和液体对水生植物和鱼类的生存和繁殖构成了极大的威胁,各种有害物质将被运输到陆地。 随着水的流动,它被树木和蔬菜吸收并被人类消耗,从而导致严重的传染病。为了减少工业废热对环境的影响,必须减少排放,充分利用废热或寻找和开发新的能源。利用清洁水能不但可以减少污染物排放,而且可以保护环境。

2.1 空气污染及大气污染

近年来,空气质量与全国大雾天气下人们的生活息息相关。空气污染直接影响人们的出行。 空气污染源来自工业废气,汽车尾气和住宅供暖设备。 在大城市,汽车和火车是必不可少的交通工具。但是在有雾的天气中,直接消耗空气中的煤炭或石油是一个主要的“杀手”。另外,近年来,空气污染已引起许多极端天气情况。空气污染的预防和控制有赖于全民的共同努力,如今,能源结构的调整及植树造林的方法被广泛使用[3]。

2.2 噪声污染

动力机械和其他设备会在运行过程中由于机械振动而产生噪音。噪音污染在短期内不会造成很大的损害,但是在这样的环境中经过一段时间后,会损害有机体的听力,在严重的情况下会导致许多疾病。因此,噪声的预防和控制也是紧迫的问题。 在污染源的情况下,有必要减少来自声源的噪声并控制噪声的传播。

3 热能动力工程的发展方向

为了改革热能动力和控制工程的方向,有必要掌握热能动力的热力测试技能和机械知识。热机和汽车工程也是中国热力机械的发展方向之一,有必要充分掌握内燃机的工作原理和构造原理。它提供了工作结构和设计概念的综合分析,对相应工作结果进行测试,并为热机排放和环境工程提供了支持。