动力机械专业

动力机械的相关了解一、对动力机械工程专业的理解动力机械及工程学科以燃气轮机、汽轮机、内燃机和正在发展中的其它新型动力机械及其系统为对象，研究如何把燃料的化学能和流体动能安全、高效、低污染地转换成动力的基本规律和过程，研究转换过程中的系统和设备，以及与此相关的控制技术。它涉及能源、交通、电力、航空、农业、环境等与国民经济、社会发展及国防工业密切相关的领域。动力机械及工程是“动力工程及工程热物理”一级学科的重点组成部分，它以工程热物理为主要理论基础，与工程力学、机械工程学、自动控制、计算机、环境科学、微电子技术等学科互相交融，密切相关。本专业研究领域和应用范围极为广泛。本学科重点培养从事火电、核电、余热发电、汽车等领域的高级工程技术和科研人才，掌握锅炉、汽轮机、换热器、汽车发动机等的设计和操控技能，具有在工程实践中发现、分析、解决问题的能力，培养科研创新思维能力和科学严谨务实的工作作风。电厂动力是研究利用燃料能、核能、风能、太阳能、水能、生物质能和余热余能等转化为机械能，带动发电机发电的应用工程学科，涉及到燃烧学、工程热力学、流体力学、机械、材料等众多学科知识。内燃机动力是研究内燃机工作过程的基本理论及内燃机动力学和概念设计等学科知识，同时还开设汽车工程概论、内燃机构造与原理、内燃机设计、内燃机燃烧与排放学和内燃机控制技术等专业骨干课程。我院自1985年开办热能工程专业起，就一直开设有电厂热能动力方向的主干课程“锅炉原理”、“汽轮机原理”，后来又增开了“热力发电厂”、“泵与风机”，工业锅炉、余热锅炉、电站锅炉、汽轮机一直是热能工程专业（1998年以后更名为热能与动力工程专业）课程设计、毕业设计的重要选题，1999年专业扩招以后，在热能与动力工程专业开设了电厂热能动力专业方向。于2004年组建动力机械及工程研究所，现更名为动力机械及工程系，包括电厂动力和内燃机两个专业方向。二、行业现状电厂热能动力和内燃机动力是日常生活和国民经济的命脉，随着我国国民经济的高速发展，能源日趋紧缺，提高能源利用效率、合理优化能源配置、科学利用现有资源、降低污染排放是电力行业和汽车行业亟待解决的重要课题。三、本行业现阶段主要研究方向1、动力机械的仿真与优化及节能技术：动力设备在设计和运行过程中，其物理场的设计好坏和运行中物理场的分布特性会直接影响着设备的运行效率和能耗指标，因此建立动力设备的物理场仿真模型是提高动力设备的设计水平和运行效率的一个重要的研究方向。本学科自从80年代就开始着手研究热工设备的仿真与优化，并取得了20多项省部级和国家级成果，发表高水平论文百余篇，在热工领域取得了国内领先的一大批成果。利用仿真技术的优势，本学科针对动力设备进行了大量的物理场模型的开发与应用研究工作，并取得了一些初步成果，发表论文30余篇。2、新型内燃机技术：本学科针对内燃机技术发展中的特点，把新型内燃机技术作为研究重点，主要包括高压共轨技术、转子发动机等。主要研究成果有：建立了共轨多次喷油动态组合模型、基于神经网络的部分微分PID共轨压力控制策略、规压波动对喷油量的补偿算法、基于MDO的共轨管优化设计方法和汽油转子发动机燃烧过程的数学模型。已公开发表论文20余篇。3、混合动力系统、燃料电池技术：十二五《国务院关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》中把新能源汽车作为“七大战略新兴产业之一，而混合动力和燃料电池是新能源汽车的主要方向，在此背景下，本学科利用热能学科中取得的成果对混合动力和燃料电池的相关技术进行了研究。已公开发表论文20余篇。4、新型余热发电技术：工业热能最终有约50%以各种低品位热能形式排入环境，随着节能减排工作的深入，这些低品位余热的回收利用进入议事日程。基于这一背景，本方向相继推出了基于有机朗肯循环的中低温烟气余热发电技术、高温固体余热发电技术、炉壁余热半导体热发电技术、炉壁余热热声发电技术等新型专有技术，并开展了深入的基础研究和工业试验，取得了突破性进展，获得了湖南省科技厅重点项目的资助，并在国内外重要期刊上发表论文10多篇。5、锅炉燃烧与传热新技术：针对锅炉燃用劣质煤时炉膛易结焦、低负荷稳燃能力差、燃烧效率低、NOx排放浓度高等问题，基于煤粉锅炉、循环流化床锅炉的具体特点，开展局部富氧燃烧、分级燃烧、低NOx燃烧技术及设备研究，通过改进燃烧装置与燃烧技术以适应煤种变化和降低NOx排放量是当前燃烧研究的方向和发展趋势。此外，水冷壁、过热器、省煤器、空气预热器等换热元件构成了锅炉主体，其工作性能决定了锅炉整体经济性。借助计算机仿真技术，对其工作过程进行模拟，可优化结构设计，提高换热性能。本方向已承担了多项工程项目，申请专利2项，在工程应用中发挥了重要作用，产生了显著社会效益和经济效益。四、我感兴趣的方向电厂动力方向。电力是国民经济发展的重要能源，火力发电是我国和世界上许多国家生产电能的主要方法。煤炭在锅炉内燃烧放出的热量，将水加热成具有一定压力和温度的蒸汽，然后蒸汽沿管道进入汽轮机膨胀做功，带动发电机一起高速旋转，从而发出电来。在汽轮机中做完功的蒸汽排入冷汽器中并凝结成水，然后被凝结水泵送入除氧器。水在除氧器中被来自抽气管的汽轮机抽汽加热并除去所含气体，最后又被给水泵送回锅炉中重复参加上述循环过程。显然，在这种火力发电厂中存在着三种型式的能量转换过程：在锅炉中煤的化学能转变为热能；在汽轮机中热能转变为机械能；在发电机中机械能转换成电能。进行能量转换的主要设备——锅炉、汽轮机和发电机，被称为火力发电厂的三大主机，而锅炉则是三大主机中最基本的能量转换设备。发电用锅炉称为电站锅炉。目前，在我国大型电厂多用煤粉炉和沸腾炉。电站锅炉与其它工厂用的工业锅炉相比有如下明显特点：①电站锅炉容量大；②电站锅炉的蒸汽参数高；③电站锅炉自动化程度高，其各项操作基本实现了机械化和自动化，适应负荷变化的能力很强，工业锅炉目前仅处于半机械化向全机械化发展的过程中；④电站锅炉的热效率高，多达90以上，工业锅炉的热效率多在60～80之间。火力发电厂的汽水系统是由锅炉、汽轮机、凝汽器、高低压加热器、凝结水泵和给水泵等组成，他包括汽水循环、化学水处理和冷却系统等。水在锅炉中被加热成蒸汽，经过热器进一步加热后变成过热的蒸汽，再通过主蒸汽管道进入汽轮机。由于蒸汽不断膨胀，高速流动的蒸汽推动汽轮机的叶片转动从而带动发电机。为了进一步提高其热效率，一般都从汽轮机的某些中间级后抽出作过功的部分蒸汽，用以加热给水。在现代大型汽轮机组中都采用这种给水回热循环。此外，在超高压机组中还采用再热循环，既把作过一段功的蒸汽从汽轮机的高压缸的出口将作过功的蒸汽全部抽出，送到锅炉的再热汽中加热后再引入气轮机的中压缸继续膨胀作功，从中压缸送出的蒸汽，再送入低压缸继续作功。在蒸汽不断作功的过程中，蒸汽压力和温度不断降低，最后排入凝汽器并被冷却水冷却，凝结成水。凝结水集中在凝汽器下部由凝结水泵打至低压加热再经过除氧气除氧，给水泵将预加热除氧后的水送至高压加热器，经过加热后的热水打入锅炉，再过热器中把水已经加热到过热的蒸汽，送至汽轮机作功，这样周而复始不断的作功。在汽水系统中的蒸汽和凝结水，由于疏通管道很多并且还要经过许多的阀门设备，这样就难免产生跑、冒、滴、漏等现象，这些现象都会或多或少地造成水的损失，因此我们必须不断的向系统中补充经过化学处理过的软化水，这些补给水一般都补入除氧器中。五、总结能源动力工业是我国国民经济与国防建设的重要基础和支柱型产业，同时也是涉及多个领域高新技术的集成产业，在国家经济建设与社会发展中一直起着极其重要的作用。近年来，随着我国各个方面改革的深化发展，包括市场经济的逐步建立，国有大中型企业机制的转换，加入WTO后面临的挑战，以及能源动力领域技术的发展，并考虑到我国核科技工业“十一五”以及到2020年发展所面临的形势与任务，我国能源动力类以及核相关专业人才的培养面临着严峻的挑战。机械动力是能源动力重要的组成部分，因此，我们必须加强对本专业知识的掌握，加强计算机及自动控制技术的应用，强化专业实践教学，注重全能训练，全面提高自己的实践动手能力和科学研究潜力。