机械功在热能与动力工程中的应用与优化

机械功在热能与动力工程中的应用与优化

陈伟大1,赵信义2,梁红根3

内蒙古包钢钢联股份有限公司工程服务公司内蒙古包头市014010

摘要：当前，我国生活的各个方面都离不开热能和动力工程，它的涵盖面十分广阔，尤其是在发动机、制冷机以及发电机这几大领域中。对于可行的发展面来说，包涵了信息处理技术应用、环境保护、能源高效清洁利用以及新能源开发等方面，这些领域，不管是制造还是生产中都会与工程热力学里的能转运用和能量转换密切相关，以及各种机械在工程热力学中合理利用。

关键词：机械功；热能与动力工程；应用；优化

1机械功所具有的物理意义

1.1体积功的物理意义

体积功包涵膨胀功和压缩功。它是利用某一系统发生的体积改变而对外做的一定功。利用所机械设备，使热能转化为一种机械能的技术，这种技术采用工质说发生体积膨胀来完成的。在这个过程里，工质所发生的体积膨胀，来对外界做功，称之为膨胀功。而相反的，在机械设备里，外界对同样的工质作功，使其自身受到一定的压缩，则会变小，这时机械能将转换成为工质的所需的热能，叫压缩功。

1.2流动功的物理意义

流动功是指当工质在流进和流出控制体界面时，后面的流体推开前面的流体而前进，这样后面的流体对前面的流体必须作推动功。因此，流动功是为了推动流体通过控制体界面而传递的机械功，它是维持流体正常流动所必须传递的能量。在系统里，相应的工质必须处于流动的状态才会产生流动功，这是流动的工质所具有独特的形式的功，是独一无二的。反之，处于闭口系统的工质，没有流动性，则不具备。

1.3轴功所具有的物理意义

轴功指通过轴系统与外界传递的机械功。它是技术功的一部分，是工质在流过特定的装置时，此装置与装置外部环境进行交换的一种机械功。大多情况这种机械功是利用相应的转轴来进行输入或输出能量。

1.4技术功所具有的物理意义

动能与位能和轴功一样都是可以利用的机械能，合并称为技术功。这些工质都可以让我们直接的运用，如果某一工质在流过相关特定的装置时，它所产生的动能和势能几乎未出现变，因此，我们也可以将技术功当成轴功。

2机械功在热能与动力工程中的应用现状

为了加强机械功的效率，优化机械功的热能和动力工程，与当前热能和动力工程的详细进展状态和实际情况进行分析，方可在相应的基础上进行具体的改进。

2.1设备损耗重

热能和动力工程运作时，设备体系的完整度是其运作的基础，同时也是工程进展的主要推动者。但是在实际操作中，对于设备的检测维护不到位，使得设备损耗严重，这样会造成施工效率明显下降，不但缩短了设备的使用年限，还给企业造成了加大成本的后果，对于整个工程的质量和效率都会产生不良的影响。

2.2运行效率低

在热能与动力工程运行中，各个内容的切实得到的信息在整理归纳的时间，无法满足相应的需要，材料的磨合防碍了工程发展，进而使得工程的进度发生了比较严重的拖延现象，最终形成工程运行中的流体运送效率与原先预计不符合，导致无法提高热能和动力工程的广泛应用。

2.3额外功增加

在工程的设计和操作过程中，有时会对机械功的理解产生偏差，实际使用过程中机械功的使用会受到阻力和运作距离的影响阻力和运作距离的乘机即为机械功所做的额外功，也就是损失的能量与可调控消耗的量，这些认知的偏差会导致机械功的效率变低。

3提高热能与动力工程应用效率的措施

3.1减少湿气损失，提高效率减少

湿气损失是提高热能与动力工程运行效率的重要因素，对热电厂的整个正常运行也有着重要的作用，因此，为了尽可能的避免汽轮机组中湿气的减少，可以在汽轮机组中安装去湿装置，大大提升汽轮机组对冲蚀的抵抗能力，将汽轮机组中的再循环作用充分利用，采用带吸水缝喷灌。在汽轮机组正常运行过程中，支撑轴承和推力轴承会产生一些摩擦力，汽轮机组需要对这些摩擦力进行克服，这样就会导致一些机械能的损失，热电厂在这个时候可以采用轴流式的汽轮机组，在引入部分高压蒸汽的同时排出一些低压蒸汽，这样在蒸汽从高压想低压流转的过程中降低了能量的损失，大大提高了热能与动力工程的运行效率。

3.2减少调节调压损失

热电厂在运行的过程中想要减少调节调压的损失应该从其运行原理分析，调节调压的损失大多数是由汽轮机组运行过程中损失的，工作人员失误和系统故障引起的调节调压损失是极少的，还是应该从汽轮机组的运行机制上找原因，采用一些先进的科学技术，对汽轮机组的运行机制进行完善，尽量减少在调节调压环节中能量的损失，这样才能促进热能与动力工程在热电厂中的有效应用。

3.3改进管理方式，提高经济效益

全集成能源管理是热电厂未来的发展模式，想要让热能与动力工程在热电厂中更好的应用，就应该提高热电厂的管理水平和透明度，优化配电系统的设计，运行管理人员要根据实时提供的信息数据，对设备进行检查和维修，定期进行检修，确保配电系统的运行正常，全集成能源管理可以和热能与动力工程有效的结合到一起，为社会提供优质、节约的电能。

3.4有效利用重热现象重热现象的应用

在热电厂是非常明显的，汽轮机组前一级产生的热能损失可以通过水蒸气的吸收来重新被利用，继续发挥能源的价值，在热电厂运行的过程中，要控制好重热反应系数，一般系数在4%-8%之间，从热能与动力工程的角度而言，重热反应系数越大越好，热电厂的经济效益也就越高。热电厂需结合自身的情况，合理控制重热反应系数，这样才能保证热能与动力工程应用效率最高。

4机械功在热能与动力工程中的应用与优化分析

4.1机械功在航空领域中的应用和优化

航空领域的发动机使用的便是机械功。气缸里的混合燃烧中，向外界释放能量，而这些能量会带动相连的活塞运动。这时，也就是把相应的能量转化成体积功。同时，整体发动机可包含进气、气体压缩、气体膨胀、气体排放四个阶段，在这四个阶段中，只有气体膨胀阶段会产生一定的体积功，而剩下的进气阶段、气体压缩阶段、气体排放阶段这三个阶段都是消耗一定的体积功来产生。但是这三个阶段所消耗的功，所得到了体积功在数量上会小不少。因此，获取的体积功量很大，将能量与相关的连杆、轴等装置转化为轴功，让螺旋浆得到转动。所以，假如要提高轴功值，便可增大体积功的形式，还可采取进气阶段、气体压缩阶段、气体排放阶段对于能量的消耗。可采取增加压缩比、完善气体的剩下系数、改变滑油的温度和健全废气的再利用效果等等优化方法，来增加发动机自身的功率。

4.2机械的功在热力发电中的应用与优化

当前，在热力发电运行中，机械功是必不可少。使用相应的抽水设备，将水抽到锅炉里，经过加热，产生较高温度的蒸汽，将这些高温蒸气利用体积功和轴功的方式，加大气轮转动，从而得到电能。这些用过的功还可以二次使用，这个过程，将水运至锅炉中还需消耗相应的技术功。

结语

综上所述，可以了解到机械功在热能与动力工程中的现状，对机械功在热能与动力工程的应用进行优化的重要性，对机械功在热能与动力工程的应用进行优化。由此可以看出热能与动力工程中的一些问题，并对其进行了解决，从而提高了工作效率。

参考文献

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[2]吕士亮.太阳能与机械功联合驱动的大型冷库制冷装置热力经济分析[D].华南理工大学，2018.