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能源動力工程概論范文1
關鍵詞：熱能；動力機械；能源；環境
中圖分類號：F407文獻標識碼： A
一、熱能動力機械專業的高技術性
大型的熱能動力設備，系統非常復雜，集機械、電力、電氣、電子、液壓、計算機等多學科于一體，自動化程度很高。從生產上來看，熱力設備的運行基本上實現了自動、遠動控制和計算機監視。全計算機控制已基本實現，并是今后的發展方向?；痣姀S的鍋爐、汽輪機及其輔機的運行，早已是自動控制或遠動操作，新建的大型火力發電機組應用了計算機控制，如30MW汽輪發電機組，正常運行時鍋爐產蒸汽量在100t/h以上，鍋爐本體的高度超過som，燃煤達10t/11以上，若用人力來燒這樣的鍋爐是根本無法實現的，但是采用集散控制系統，實現全計算機控制，一臺鍋爐有兩名操作人員就夠了。對于工業鍋爐，亦采用機械進煤的方式，運用自動或遠動控制其運行。冶金、化工等行業的熱力設備，也具有相當高的自動化水平?？梢?，熱力設備的運行，采用了大量的高尖技術。熱力設備一般在高溫高壓的條件下工作，要搞好熱力設備的安全運行，必須經常地進行維護和定期的大小修，為了提高熱能利用效率，必須利用新技術對設備進行技術改造，利用先進管理手段進行管理，因此，需要既有理論知識又有豐富實踐經驗的工程技術人員。
二、常用的熱能動力機械
動力機械是把能量轉化為機械能而做功的機械裝置。其中，由熱能轉化為機械能的機械稱為熱能動力機械。常用的熱能動力機械有三種。一是燃氣輪機。燃氣輪機的工質是燃氣和空氣。這種機械的主要特點是運行平穩，機動性好，噪音污染小。所以應用廣泛。未來燃氣輪機會向提高效率、利用核能發展燃煤技術的方向發展。二是蒸汽機。說到動力機械就不得不說蒸汽機。蒸汽機的工質是蒸汽，它是將內能轉化為功的裝置。蒸汽機的產生曾引起了世界上重要的“工業革命”。跨入21世紀之后，才漸漸被內燃機和汽輪機取代了領先地位。蒸汽機的使用之所以持續了兩個多世紀歸功于它對所有燃料都可以由熱能轉化成機械能。但是蒸汽機的運作依賴于笨重龐大的鍋爐，因此最終被輕巧靈活的內燃機所取代。三是內燃機。內燃機是將化學能轉化為機械能的裝置。因為燃料在機械內部直接燃燒，所以稱為內燃機。內燃機是目前運用最廣泛的熱機，它以汽油或輕柴油作燃料，雖然熱效率高，但熱料消耗率高，而且內燃機噪聲是動力設備噪聲的主要來源。因此，未來內燃機的發展將注重于提高機械效率，減少噪聲，降低排放量來嚴格要求燃料的清潔度，實現節能減排的目標。
三、我國的熱能動力工程發展現狀
我國能源動力類熱能與動力工程專業形成于20世紀50年代。當時受蘇聯教育體制的影響，專業分割很細。在熱能與動力工程專業中就先后包括鍋爐、電廠熱能、內燃機、渦輪機、風機、壓縮機、制冷、低溫、供熱通風與空調工程、冷凍與冷藏、水能動力工程、水電站動力裝置、水電站動力設備、水能動力及其自動化、機電排灌工程、水能動力與提水工程以及工程熱物理等幾十個小專業，形成了以工業產品生產引導高等學校人才培養目標的基本格局，一定程度上與我國當時的發展相互適應。隨著改革開放，我國國民經濟體制發生很大的變化。社會對人的培養提出了新的要求。為了適應這種要求，1993年7月國家教委頒布的普通高等學校本科專業目錄，將幾十個小專業壓縮為9個專業，即熱能工程、熱能工程與動力機械、熱力發動機、制冷及低溫工程、流體機械與流體工程、水利水電動力工程、工程熱物理、能源工程和冷凍與冷藏。1998年教育部頒布的新專業目錄進一步將以上9個專業合并為1個，即熱能與動力工程專業。從原來的幾十個專業合并為1個專業，全國現在有120多所高校設有熱能與動力工程專業。熱動主要研究熱能與動力方面，是跨熱能與動力工程、機械工程等學科領域的工程應用型專業。熱動主要學習機械工程、熱能動力工程和工程熱物理的基礎理論，學習各種能量轉換及有效利用的理論和技術。本專業涵蓋的產業領域十分廣泛。能源動力產業既是國民經濟的基礎產業，又在各行各業中有特殊的應用，也是國家科技發展基礎方向之一。能源動力領域人才教育的成敗關系到國家的根本利益。隨著我國市場經濟的建立，社會需求和經濟分配狀態的變化、科技發展的趨勢、對本專業的生源、就業等形成了挑戰，更是熱能動力專業教的關鍵。同時，熱動還是現代動力工程師的基本訓練，可見熱動是現代力工程的基礎。
四、動力機械帶來的環境污染及解決辦法
動力設備引起的環境問題主要有熱污染、噪聲污染和空氣污染。熱污染是指工業生產和生活中排放的能量以熱能形式傳給環境，造成大氣和水被污染的現象。尤其是火力發電廠、核電站、造紙廠排放出來的含有大量廢熱的氣體和液體對水生植物和魚類生存繁衍造成了極大的威脅，各種有害成分還會隨著水資源的流動被陸地上的樹木，蔬菜吸收，進而被人類食用，引起重大的流行疾病等。要減少工業廢物的余熱對環境的影響，就要減少排放，并且充分利用余熱，或者尋找和開發新能源。使用清潔的水能，風能不僅降低了污染物的排放，還保護了環境。
1、空氣污染也叫大氣污染
從近年來的全國霧霾天氣可以看出，空氣質量與人們生活息息相關。空氣污染直接影響了人們的出行。大氣污染源來自于工業廢氣、汽車尾氣、居民生活供暖設備等。在大城市中，汽車、火車是不可或缺的交通工具，但它們消耗煤或石油產生的直接排放進空氣的廢氣，是霧霾天氣的主要“兇手”。而且近幾年的許多極端天氣也是因大氣污染引起的?？諝馕廴镜姆乐我咳珖嗣竦墓餐?，調整能源結構，植樹造林等都是目前比較流行的辦法。
2、噪聲污染
動力機械等設備運行時由于機械振動而形成噪聲。噪聲污染短期內或許沒有太大傷害，但處于這樣的環境一段時期后就會使生物的聽力受損，嚴重的還會誘發多種疾病。因此，防治噪聲也是刻不容緩的事情。對污染源來說需要降低聲源噪音，控制噪音傳播。而對于人們來說，可以采用吸音設備來阻擋噪聲的傳播。
六、熱能動力工程的發展方向
1、熱能動力及控制工程方向(含能源環境工程方向)
主要掌握熱能與動力測試技術、鍋爐原理、汽輪機原理、燃燒污染與環境、動力機械設計、熱力發電廠、熱工自動控制、傳熱傳質數值計算、流體機械等知識。
2、熱力發動機及汽車工程方向
掌握內燃機(或透平機)原理、結構，設計，測試，燃料和燃燒，熱力發動機排放與環境工程，能源工程概論，內燃機電子控制，熱力發動機傳熱和熱負荷，汽車工程概論等方面的知識。
3、制冷低溫工程與流體機械方向
掌握制冷、低溫原理、人工環境自動化、暖通空調系統、低溫技術學、熱工過程自動化、流體機械原理、流體機械系統仿真與控制等方面的知識。使學生掌握該方向所涉及的制冷空調系統、低溫系統，制冷空調與低溫各種設備和裝置，各種軸流式、離心式壓縮機和各種容積式壓縮機的基本理論和知識。
結束語
熱能動力工程是社會生產力發展的一個重要組成部分，它推動了人類從人力勞動向機械生產的“進化”。作為國民生產的動力，能源已經成為了每家每戶的必需品。其中，熱能是能量傳遞和動力機械領域中使用得最多的一種能源形式之一。而現在隨著熱能轉化裝置以及動力機械的廣泛應用，已經出現了許多全球化的問題。本文針對熱能動力工程的相關設備和環境保護做一些基本介紹，僅供參考。
參考文獻
［1］黃益軍．淺談熱能動力設計研究［J］．城市建設理論研究(電子版)，2013(28)．
能源動力工程概論范文2
關鍵詞：新能源；新能源科學與工程；培養方案；課程體系
作者簡介：韓新月（1982-），女，河南商丘人，江蘇大學能源與動力工程學院，講師；何志霞（1976-），女，甘肅涇川人，江蘇大學能源與動力工程學院，副教授。（江蘇 鎮江 212013）
基金項目：本文系江蘇大學教學改革項目（項目編號：JGZD2009025）、江蘇省高等教育教學改革研究重中之重課題（課題編號：2011JSJG006）的研究成果。
中圖分類號：G642 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）05-0009-03
一、我國高校設立新能源專業的必要性
能源問題與環境問題是21世紀人類面臨的兩大基本問題，發展新能源是解決這兩大問題的必由之路。新能源是相對于常規能源而言，以采用新技術和新材料而獲得，在新技術基礎上系統地開發利用的能源，如太陽能、風能、地熱能、海洋能等。由于新能源具有再生、清潔、低碳、可持續利用等優勢，所以越來越多的國家開始重視它。而且新能源可以作為促進人類發展和保護環境的重要途徑，所以這些國家在相關政策中都增加了新能源的元素。新能源產業的發展也是未來中國可持續發展的關鍵。但是，和發達國家相比，我國新能源產業化發展起步較晚，技術相對落后，總體產業化程度不高。不過，我國天然資源非常豐富，市場需求空間很大，在政府大力發展新能源及可再生能源政策的帶動下，新能源領域成為大型能源集團、民營企業、國際資本、風險投資等諸多投資者的投資熱點，技術利用水平正逐步提高，具有較大的發展空間?！笆濉逼陂g將是我國新能源產業從起步階段進入大規模發展的關鍵轉折時期。我國新能源在這一時期的發展總目標是：建立初步適應大規模新能源發展的電網等重大基礎設施體系，推動新能源裝備制造業的壯大和升級，促進新能源市場的不斷擴大，爭取在2015年將非化石能源在能源消費中的比重提高到12%左右。[1]
盡管國家已經把發展新能源放在一個重要的戰略位置上，一場新的能源革命已在悄然進行，它必將帶來新的經濟繁榮、新的社會理念和新的生活方式。但是，我國新能源產業發展過程中的一大難題是缺少成熟先進的新能源技術。我國主要的新能源設備和技術完全依賴進口，新能源領域的科技創新能力明顯不足。而新能源產業化進程中的這些難題有待專業人士去破解。所以，培養新能源方面的專業和復合型人才是重中之重。[2]但是，新能源產業作為一個錯綜復雜的資源環境復合體，涉及物理學、化學、流體力學、傳熱學、電子電工學、材料科學、生物學、管理學、工業經濟學等學科內容，是一個典型的多學科交叉的新興產業。[3]因此，需要設立專門的新能源專業來滿足，新能源產業對新能源人才要有寬的知識面、自主的學習能力、豐富的想象力、敏銳的洞察力以及較強的溝通協調能力等要求，進而要求高校做好優化人才培養層次、改進人才培養方案等工作。
國外已有一些著名大學建立了新能源的本科專業，用于培養太陽能、風能、生物質能等方面的科技人才，如澳大利亞的新南威爾士大學設立了專門的光伏與可再生能源工程學院，并于2000年開設了光伏與太陽能本科專業，2003年又開設了可再生能源工程本科專業；澳大利亞國立大學依托其可持續能源系統中心也建立了四年制的可再生能源系統專業。此外，意大利的都靈理工大學和米蘭理工大學都開辦了四年制的可再生能源專業。美國的俄勒岡州科技學院于2005年也建立了可再生能源四年大學本科學位課程。隨著全球能源結構的變化，對于新能源方面的人才需求不斷增加，世界上將會有更多的高校開辦有關新能源的專業。
我國高校在新能源專業設置和新能源產業專業人才培養方面還落后于發達國家。為順應時代的發展，為國家培養新能源這一新興產業的專業人才，2010年7月經教育部審批，浙江大學、中南大學、江蘇大學等11所高校首次設立新能源科學與工程專業。其中江蘇大學的新能源科學與工程本科專業由能源與動力工程學院承擔開設任務，已分別于2011年9月和2012年9月招收第一批和第二批本科生。關于新能源科學與工程專業本科生的培養方案、培養模式和培養體系則處于不斷探索和完善中。
二、 新能源科學與工程專業的培養方案
在對國內外新能源相關專業人才培養充分調研的基礎上，分析國家社會和經濟發展要求，基于新能源產業特點及企業和社會對新能源專業人才知識結構和能力結構的要求，同時結合本校自身的學科特色和優勢，確定了新能源專業人才培養方案，主要包括專業培養目標的確立及科學、合理的課程體系的設置、可行的教學計劃的制訂等。
1.培養目標
專業的培養目標是專業建設和一切教學活動的基礎、依據，也是人才培養的最終目的。新能源科學與工程專業在國內甚至在世界上都是非常新的專業，目前處于初步形成和探索階段，因此，找準本校專業人才培養定位和確立該專業人才培養的長遠目標尤為重要。江蘇大學能源與動力工程學院結合自身實際情況，依托機械工程、電氣信息工程、材料科學與工程、化學化工、土木工程等學科專業的支持，并結合新能源產業的特點設立了新能源科學與工程專業，使培養出來的學生具有良好的綜合素質和創新意識，富有社會責任感，具有國際一流的視野，具備新能源科學與工程這一強交叉學科寬厚扎實的物理、化學及熱流體科學基礎理論，系統掌握新能源科學與工程應用專業知識及技能、新能源轉換與利用原理、新能源裝置及系統運行技術，能勝任新能源技術相關的科學研究、工程設計、技術開發及技術經濟管理等工作的高級專門人才。
2.課程體系的構建
盡管自2010年以來國內陸續已有許多高校正式獲批新能源科學與工程專業在本科階段的招生資格。但總體來看，我國系統培養新能源科學與工程本科生、研究生的工作才剛剛起步，對于相應課程體系的構建也處于探索階段。一個專業所設置的課程相互間的分工與配合構成課程體系。課程體系是否合理、課程內容是否先進直接關系到培養人才的質量。而且，一個專業要具有區別于其他專業的培養方向和業務范圍，就應有自己獨立的課程體系。[4]新能源科學與工程專業是一門內容豐富而又廣泛的科學與工程，屬交叉學科。它與數學、物理、化學、生物學等緊密相關，又強烈地依托于能源與動力工程、材料、機械、電氣、化工、自控和生物工程技術的發展。由于國內在這方面的研究幾乎為空白，因此，如何以這些學科為依托，形成內容先進、結構合理的課程體系是急需解決的一項重大課題。筆者根據孫根年有關課程體系優化的思路給出了系統思考下新能源科學與工程專業課程體系的總體結構，如圖1所示。[5]
由圖1可以看出，在層次上將新能源科學與工程課程劃分為通識教育平臺課程、學科專業基礎課程、專業（方向）課程、集中實踐環節和課外實踐環節五個方面。新能源科學與工程課程體系作為一個系統，不同的課程類別在培養目標和培養規格的指導下相互作用、相互影響，共同服務于新能源科學與工程專門人才培養這一特定的功能。
3.教學組織與實施
基于新能源科學與工程專業的培養目標及課程體系結構，考慮到本地區、本學校的實際情況，筆者制定的新能源科學與工程專業的指導性教學計劃如圖2所示。
由圖2可以看出，在教學組織上前五學期主要進行普通文化課和專業技術基礎課的教學，為后續專業課程的學習打下良好基礎。同時，在第二、三、四、五學期還安排了金工實習、專業認知實習、電工電子實習和機械設計課程設計，目的是增加學生在校期間的動手操作機會。第六、七學期組織專業（方向）課程的教學和實習實訓，核心課程均采用一體化教學方式。第八學期開展畢業設計環節，從而培養學生綜合運用所學知識、結合實際獨立完成課題的工作能力。
三、 新能源科學與工程專業培養計劃的特色
1.以厚基礎、寬平臺、交叉學科為理念，強調扎實的物理、化學和熱流體科學基礎理論
課程建設時，首先在物理、化學基礎理論方面增加了“大學化學”、“物理化學”、“能源與環境化學”和“半導體物理”課程。其次，根據新能源專業的特點，強調物理、化學基礎的同時，通過減少“工程圖學”、“工程力學”和“機械原理與設計”課程的學時數來弱化機械類課程。再次，為了充分發揮本校本學院學科優勢和特點，在熱流體理論方面除了開設“流體力學”、“工程熱力學”和“傳熱學”課程外，還開設了“熱流體數值計算基礎”和“新能源利用中的熱流體理論與技術”兩門專業特色課程。目的是提升專業內涵，強化特色，確保學生具備新能源領域相關的扎實的基礎理論，是學生今后在本專業及相關領域是否具備發展潛力的關鍵所在。
2.強調實踐教學及新能源工程訓練
首先，增加了“現代分析測試技術”課程。其次，增加了實習環節的學時數，把一般安排在第六學期的三周生產實習變為第四學期末的一周認知實習和第六學期的三周生產實習。目的是增加實踐教學，先認知實習，后生產實習，使實習環節更為科學和合理。再次，還增加了項目設計，把一般安排在第七學期的兩周課程設計修訂為第六學期末的兩周課程設計和第七學期末的兩周項目設計。目的是先開展某門課程的課程設計，后進行具體的項目設計，設置更為科學和合理。通過指導學生開展設計性、綜合性項目設計，培養學生發現問題、解決問題的創新能力。此外，還增加了新能源工程訓練環節，在此環節中學生和指導老師雙向選擇后，學生參與到老師的科研項目中。指導老師在與國內外新能源企業合作中，向學生提供不同類型的專業實踐機會。這個環節是在第七學期前完成，設置此環節的目的是培養學生實踐創新和工程應用能力。通過明確的學分要求保證學業導師制的落實。指導老師通過這樣一個環節對于特別優秀的學生可向學院推薦其保研，實現本研貫通培養，前后的培養具備一定的連續性。最后，為了充分利用學科資源及已有的實驗條件，培養學生實踐創新能力，更好地滿足新能源專業對學生實踐能力和新能源技術工程應用能力的高要求，在課內及集中實踐環節總學分要求基礎上還增加大于等于六個學分的課外實踐要求（社會實踐、競技活動）。
3.體現多學科交叉特點
在課程設置時，除開設“工程圖學”、“工程力學”、“電工電子學”、“機械原理”、“工程材料”等課程外，還增開了物理、化學方面的課以及“新能源材料”、“現代生物學導論”、“能源與環境”、“新能源系統自動控制原理”課程，這樣充分體現了新能源科學與工程專業和動力工程及工程熱物理、應用化學、材料物理、機械工程、化學工程與技術、環境科學與工程各學科的交叉。
4.重視形成寬闊的國際視野
首先，學校開設了全英文及雙語課程，比如全英文的“太陽能光伏技術”以及雙語的“熱流體數值計算基礎”、“熱泵原理與應用”、“生物質燃燒及混燃技術”課程。其次，借鑒國外新能源專業的課程設置增設了反映新能源領域前沿的“生命周期評價”課程。此外，還增設“新能源前沿及工程應用專題”必修課。這門課要求學生在第七學期結束前聽取學院安排的新能源前沿及工程應用專題講座7次以上。專題可以是合作企業、國內外知名專家的講座，也可以是本專業教師科研最新進展的講座，目的是讓學生了解本專業領域的最新研究進展及發展趨勢，拓寬視野，盡快適應社會發展要求，同時提高學生的專業興趣。
5.以太陽能為主，兼顧生物質能和風能，提供其他種類新能源的廣泛選擇的專業定位
首先，在太陽能方面，學校設置有“太陽能熱利用”和“太陽能光伏技術”專業課；在生物質能方面，開設有“現代生物學導論”和“生物質能轉化原理與技術”；而在風能方面，設置有“風力機空氣動力學”和“風力發電與控制技術”專業課。其次，還提供了廣泛的新能源相關選修課程來滿足學生對不同專業的需求，比如“氫能與新型能源動力系統”、“新能源發電并網技術”、“水力發電與水電站”、“燃料電池原理與技術”、“熱泵原理與應用”、“生物柴油制備及應用”、“生物質燃燒與混燃技術”、“能源工程管理”、和“能源經濟學概論”等課程。
四、結束語
新能源科學與工程專業的設置順應時代的發展，是我國可持續發展的需要。但是，由于新能源科學與工程專業是非常新的專業，與之配套的培養方案、課程安排等還處于起步探索階段。筆者考慮到本地區、本學校的實際情況，同時結合新能源產業對人才的要求提出了具有鮮明特色的新能源科學與工程專業的培養方案，以供參考。筆者相信江蘇大學有能力、有信心建設好該專業，為國家經濟的可持續健康發展輸送合格的人才。
參考文獻：
[1]任東明.中國新能源產業的發展和制度創新[J].中外能源，2011，
（1）.
[2]王偉東，艾建軍，楊坤.新能源產業人才培養問題與對策[J].中國電力教育，2011，（12）.
[3]張玨.新能源產業發展所需專業人才培養探討[J].中國人才，
2010，（8）.
