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物理学毕业论文4000字篇1

刍议热力学热量转移问题

摘 要：温度是标志物体冷热程度的参数。也可以从热力学第零定律出发，用热平衡概念来定义温度。将冷热程度不同的两个系统相互接触，它们之间会发生热量传递。经过足够长时间，它们将达到相同的冷热程度，热传递不再进行。这种情况不随时间变化称为热平衡。热力学第一定律可表述为：当两个热力系统各自与第三个热力系统处于热平衡时，这两个系统彼此之间也处于热平衡。处于热平衡状态的各个系统具有某一宏观共同特性且此特性只是热力状态的函数，标志此宏观共同特性的物理量就称为温度。所以温度的热力学定义是判别各热力系统是否处于热平衡的一个状态参数。

关键词：热力 热量 转移

一、湍流热转移

湍流在发展速度曲线会出现，占据表面附近的空间同时流的中央纤芯是湍流。以解析确定该传热形势下，我们需要像往常一样在温度分布知识中找到答案。至获得此温度分析必须考虑到的影响在湍流漩涡中的热量和动量的转移。我们将使用一个近似分析涉及的热传导和运输的势头在运输流(即粘性效应)在层流穿过流元件的热流量可以被称为雷诺管流来表示。它涉及传热率在管流动的摩擦损失并与实验步骤一起使用时与气体的普朗特数都接近于1。一个假设在分析中，一个经验公式为紊流摩擦因数高达约雷诺数在光滑管的流动预测传热系数的比那些在实验中观察到略高。在讨论目的中这一点已经表明，人们可以在一个动荡的热传递的关系到达相当简单的解析方式。正如我们所指出的一个严格的开发传热和流体之间的摩擦雷诺类比涉及到超越的考虑我们的讨论和推理这里选择的简单路径的范围是提供用于表示该物理过程的一般性质的目的。为计算方便更正确的关系在平稳用于湍流管式，我们比较研究。

二、高速传热分析

我们以前对边界层传热的分析忽视影响边界层内的粘性耗散。当自由流速度是非常高如高速飞机这些散热效果必须加以考虑。我们开始分析考虑绝热情况下即一个完美的绝缘墙。在这种情况下壁温度可能会比自由温度高，即使没有发生热传递。此高温导致的两种情况：增加流体的温度，因为它被带到其余在板表面上同时将动能流被转化成内部的热能，由于粘性耗散可以起到加热效果，考虑到这一种情况气体的动能被转换成热能量作为气体被带到这个过程是由稳流能量描述方程为一个绝热过程：在实际情况下一个边界层流问题的流体不会带来可逆的粘性作用。基本上是一个热力学不可逆过程感此外并非所有的自由流的动能被转换成热能部分失去热量一部分消耗在粘性的工作形式考虑到在边界层流动系统的不可逆性。

其中实际的绝热壁温度是静态温度自由流。恢复系数可以通过实验确定或者对于某些流系统分析计算可制成。边界层能量方程已经解决了高速流动的情况下，才考虑到粘性发热任期。虽然完整的解决方案是有点乏味，最后的结果是显着简单。对于我们的目的，我们目前只有结果并指出它们如何被应用。一个优秀的高速传热问题的大纲中给出的一份报告和一些典型的边界层温度分布为绝热壁在高速流动。高速传热分析的基本结果是热传输率，通常可以计算出与用于低速不可压缩的同一关系流动时的平均传热系数被重新定义的关系。请注意该绝热壁温度与实际壁温度之间的差用于定义。以使表达式将产生的零热流值当墙是在绝热壁温。对于普朗特数气体附近集结，为经济复苏的因素如下关系已得出：这些回收的因素，可以使用与公式结合，以获得绝热壁温。在高速边界层可能会发生显着的温度梯度并会出现在边界层相应的变化。该如果属性被引入恒定属性传热方程仍然可以使用在参考温度T 所推荐的埃克特：也可使用热传递和流体摩擦之间的类比当摩擦系数是已知的。

总结用于高速关系计算：上标在上面的等式表明性能的评估规定的基准温度。以得到平均传热系数，则上面的表达式必须被集成在板的长度。如果雷诺数落在一个范围内使得必须被使用，该整合不能表示在封闭的形式并且一个数值积分执行必须小心集成对于由于高速热传输问题的基准温度是用于不同层流和边界层的紊流部。这是由于不同的值用于层流和湍流方程所给出的采收率遇到非常高的流速，绝热壁温可能变得如此之高的气体的离解将发生并且将有一个很宽的变化的边界层中的属性。埃克特建议这些问题在焓来定义的传热系数的基础上处理其中是焓在绝热壁条件。同样的关系和以前一样用于计算除了所有属性都恢复因数和传热在参考焓，然后在公式中使用传热系数。当计算焓为在上述关系的使用，总焓必须使用的也就是说离解的化学能以及内部热能必须被包括在内。参考焓方法已被证明是成功的计算的高速传热与优于10 %的准确度。

三、结语

有很大一部分人一直关注流过平板和相关的热转移以及热传输厚度和摩擦系数方程。我们对流换热的描述是不完整的。在这个时候将需要进一步开发，即便如此，我们开始看到一个对于对流问题的解决方案的程序的结构：建立不同情况下的几何形状，现在我们主要局限于流过平板，确定所涉及的流体以及评价流体性质。这通常是在薄膜的温度，建立边界条件即恒温或恒热流;建立流动状态由雷诺数决定和选择适当的方程，考虑到流动状态和任何流体属性限制可能适用的问题，计算对流热传递系数和热传递的值。我们应为所有对流问题给予一般解决办法。

参考文献

[1] 清华大学工程力学系气流温度动态测量小组，测量高温气流温度的动态热偶法[J]，清华大学学报，2008。

[2]王德人编，非线性方程组的解法与最优化方法[M]，人民教育出版社，2005。

[3]李大潜等编，有限元素法续讲[M]，科学出版社，2009。

[4]张玉民 阮耀钟编 热学，高等教育出版社，2010。

物理学毕业论文4000字篇2

探究热能动力工程在锅炉方面的发展

【摘要】随着能源危机和环境污染问题的日益严重，尤其是天然气、煤炭、石油等非再生资源逐渐枯竭。然而，伴随着我国工程技术的不断进步和发展，对于热能动力工程也有了深入的研究，资源利用率得到了显著的提高。热能动力工程是以热工程物理学为理论基础，利用能量转化原理，主要应用于锅炉动力。锅炉一般分为汽水系统和燃烧系统，是实现能力转化的重要工具，科学合理的锅炉结构设计，可以保证热能动力工程的安全、高效、低污染，提高能源利用率。本文就热能动力工程和锅炉概念进行简单的介绍，并结合我国热能动力工程技术和锅炉技术的发展现状，进一步提出创新热能动力工程锅炉技术措施，使热能动力工程技术更好地为我国各项工程事业服务。

【关键词】热能动力工程;锅炉;发展

一、对热能动力工程和锅炉的概述

(一)热能动力工程的相关概念

热能动力工程是指以工程热物理学为主要理论基础，主要包括工程热力学、燃烧学、传热传质学、气动热力学等，以内燃机和其它新型动力机械为研究对象，运用热力发电机、工程力学、自动化控制、计算机科学技术、能源工程等学科知识和技术，研究如何把燃料的热能、化学能和液体的动能安全、可靠、高效、低污染地转化成动能的基本规律和过程，包括转化过程中的系统和设备的机械自动化控制技术。简单来说，热能动力工程就是研究热能和动能之间转化的问题，尤其是随着非再生能源的日益枯竭，环境污染不断加剧，人类环保意识的增强，高效、节能、环保的生产方式和技术逐渐引起人类的重视。热能动力工程有着极其广泛的应用范围，是热能源的主要利用手段，在我国能源、制药、汽车、航空航天、船舶等诸多领域发挥着重要的作用。

(二)锅炉技术的相关概念

锅炉一般由锅(汽水系统)与炉(燃烧系统)两部分组成，是一种能量转换工具，通过向锅炉内输入燃料，产生化学能、热能、电能、高温烟气等能量，经过锅炉内部动力工程转换，向外输出具有一定能量的蒸汽、高温水、或者其它动力能量。锅炉包括外壳部分和燃气锅炉电气控制系统两部分，外壳分为底壳和面壳，底壳就是燃烧器，用于固定燃料燃烧的容器，面壳主要起到防风防尘的保护作用。汽水系统一般包括省煤器、轮回水泵、汽包(汽水分离器)、三通阀、下降管、联箱、水冷壁、过热器、再热器等，燃烧系统包括炉膛、轮回水流、燃气阀、燃烧器、空气预热器、烟风道、炉墙等，其中还包括通风系统、燃料运输系统、制粉系统、除尘除灰系统、脱硫脱硝脱氮系统。随着科技的进步计算机自动化控制系统逐渐被应用到锅炉之中，有效地提高了控制水平，保证了锅炉内温度的均衡。

二、热能动力工程中锅炉的发展现状

(一)我国热能动力工程中锅炉的发展状况

自1872年英国第一台锅炉的产生，工业锅炉行业已经有了数百年的发展，经历了锅壳式锅炉、火管锅炉、直水管锅炉、煤粉锅炉、循环流化床锅炉等演化历程。我国是世界上最大的生产和使用工业锅炉的国家，全国拥有一千多家锅炉生产企业，由于受资源结构的影响，煤炭为工业锅炉的主要燃料，还有少量的燃气和电热锅炉。在过去60多年里，我国工业锅炉技术得到了长足的进步，尤其是燃油燃气锅炉技术已经到达了国际先进水平，但是还存在着热效率不高、脱硫技术不成熟、辅助以及自动化控制技术落后、炉排铸件质量不高等问题。工业锅炉主要应用于电力生产、制药、化工、钢铁等行业，是国民经济发展的主要动力来源。伴随着热能动力工程学和锅炉技术的发展，现代化的锅炉设备一般采用步进式炉和推钢式炉，并充分利用计算机自动化控制系统，实现了锅炉的持续稳定加热，不断提高能源利用率。

(二)我国锅炉技术发展过程中存在的主要问题

我国锅炉技术存在的主要问题是热效率不高、粉尘气体污染严重，产品技术、管理、工艺流程落后，科技研发力度不足，制造标准不规范等。其中，锅炉结构设计起着关键性的制约作用。锅炉内部结构主要存在炉排铸造质量不高、风机运行不稳定、辅助设备不完整等问题。国内一般使用普通铸件，大部分零件采用火焰切割冷加工技术，造成炉排间隙较大，容易造成漏煤和配风不均问题。其次是由于企业为了追逐高额利润，减少锅炉建设投资，经常使锅炉在高负荷下运行，这就有可能造成风机长时间工作而烧坏。在国内锅炉安装过程中，一般使用和燃烧器不配套的辅机设备，缺乏专业性匹配设备的研究开发，严重影响整机运转、节能以及环保性能。在设计制造过程中，只重视元件承压指标，忽视对燃烧装置的研究，

三、热能动力工程锅炉技术的发展

(一)提高锅炉自动化控制水平，保证锅炉温度的稳定性

科学合理的控制锅炉燃烧温度需要做好能量的转化幅度，锅炉企业应该改变传统的人工填料方式，使用步进式自动化控制技术，通过计算机技术采集、分析、计算、输出合理的结果，把锅炉内温度经过传感器传送到控制系统，检测温度差异性，实现对锅炉燃烧的有效控制。由于锅炉内部结构的复杂性，温度检测影响因素较多，因此要充分地把热能动力工程技术应用到锅炉改造过程中，通过测定从不同方向流入叶片的燃料速度，建立数据模拟二维模型，最后利用数据库软件求出结果，弄清锅炉风机叶片分离和攻角的关系。

(二)提高燃料利用率，加强节能环保研究力度

燃料利用率的提高首先要做好链条炉排燃烧设备结构改进工作，充分发挥节能减排的作用，尤其是要解决好调节不顺、密封不严、布风不合理、漏煤过多等问题。不断加强对给煤装置、自动化系统控制、炉拱及燃烧系统、锅炉辅机节能改造工作，保证水处理装置的科学合理利用，从整体上实现系统节能。对于使用天然气做为燃料的锅炉可以采取冷凝式锅炉，同时为了避免冷凝结露引发锅炉内壁腐蚀损坏，一般要把锅炉温度设定在比较高的水平。国家要强化节能减排监督管理体系，不断提高锅炉技术研究和操作人员的技能素质，养成节能意识，把节能工作提高到战略位置。

四、结语

综上所述，热能动力工程在锅炉中的应用技术取得了良好的发展，但是还存在能源利用率低、污染严重、温度控制难度大等问题，只有不断提高热能动力工程技术研究力度，尤其是高效燃煤锅炉技术开发，提高锅炉自动化控制水平，加强节能减排环保力度，才能提高能源利用率，促进我国经济可持续发展。

参考文献

[1] 朱博.探究热能动力工程在锅炉方面的发展.科技致富向导.2013(18)

[2] 赵钦新.王善武.工业锅炉技术创新与发展思路探讨.工业锅炉.2011(01)

[3] 王善武.中国工业锅炉行业现状分析及前景展望[A].中美工业锅炉先进技术研讨会论文集[C].2011年