傳熱實驗裝置研究現狀

① 關於強化傳熱的意義和前景

目前，強化傳熱的意義和一些具體的方式已被人們接受與理解，但對強化傳熱效果的評價及強化傳熱作用的理論分析卻一直未能找到一種恰當的表達方式。傳熱強化技術的研究大多屬於經驗或半經驗性的，往往是依據各自的經驗與分析，設計出不同的強化換熱元件，然後，利用實驗研究的方法，給出實驗關聯式或准則關系式，存在的根本問題是在傳熱得到強化的同時，流動阻力也隨之增加。通常情況下，流動阻力的相對增加量要大於換熱的相對增加量。在強化傳熱研究的初期，人們單純的關心換熱系數的提高，Nu/Nuo（採用強化傳熱技術後的傳熱量與強化前的傳熱量之比）成為一種評價准則。隨後發現阻力系數隨換熱系數的提高而迅速增加，因此有了 （傳熱增加量與阻力增加量的比值）這一評價的准則。但發現對於絕大多數現有強化技術來說這一比值遠小於1。從相同輸送功率下增加傳熱量的觀點來看，可以用 是否大於1作為評價准則，因此國內外學術界曾廣泛採用這一指標。顯然，比值 越大，節能效果越明顯，而且高品位能量的消耗越少。 因此，從節能的觀點來看，強化傳熱應該朝著提高 的比值、向著使 大於1的目標努力。但是，由於強化傳熱技術的研究缺乏統一的理論指導，在21世紀以前並沒有開發出這樣高效的強化傳熱技術。因此，強化傳熱與節能技術的研究具有重要的意義。 強化傳熱對國民經濟發展的意義，一般的強化傳熱技術書籍上會有的。 推薦參看文章： 《對流受熱面傳熱強化研究進展》<<工業鍋爐>>2004年 第02期 作者: 陳聽寬

② 氣液傳熱實驗裝置由「冷態」變為「熱態」應進行怎樣操作,為什麼在實驗測定之前要排除不凝性氣體

• 其實也沒有關系 那一層其實就是水蒸氣，保證100度恆溫、通過相變無限提供熱量回，真正測的是另外的有答空氣的那一層的對流傳熱系數。 如果不排除銅管（純水蒸氣）外的不凝氣，管壁溫度可能不穩定。其實因為很長時間在燒水

③ 二氧化碳熱泵熱水器的研究現狀

Yokoyama（2007）採用數值模擬的方法分析研究了外界環境溫度對家用風冷式熱泵熱水器性能的影響。Cavallini（2005）對基本的兩級壓縮機中間冷卻跨臨界CO2系統（無回熱器）進行了試驗測試，並根據實驗數據建立了熱力學模型，分析優化了兩級壓縮機中間冷卻跨臨界CO2系統。通過在回氣管路上增加回熱器和在氣體冷卻器後增加後冷卻器，可提高COP25%。Agrawal N（2007）同樣對兩級壓縮機中間冷卻跨臨界CO2系統進行了優化設計，提出了三種優化方式並得出相應循環的最優高壓壓力和壓縮機級間壓力的計算公式。Skaugen等人對CO2製冷系統進行了計算機模擬，此模型可以對系統進行穩態模擬，也可以對系統進行優化設計。既可以用於製冷計算，也可以用於制熱計算，而且空氣和水都可以用做熱源和熱匯，這樣包括了熱水加熱、空調、製冷和熱泵系統。Wang和Hihara對CO2和R22熱泵熱水器的性能進行了研究，對每個部件和整個系統建立了模型。結果顯示，CO2熱泵熱水器的COP值低於R22裝置；但是當系統中加入回熱器後，CO2的COP與R22 相當，只不過CO2壓縮機的排氣溫度增加很快，並且最佳高壓壓力時所對應的制熱量明顯降低。Sarkar（2006）建立了跨臨界CO2熱泵系統同時製冷和制熱時的穩態模型，得出了最優的COP和高壓側壓力的關系式。Skaugen和Svensson對CO2跨臨界熱泵裝置進行了動態模擬。他們首先開發了一個穩態模型，以便為動態模擬提供相關的初始數據，以及為CO2熱泵裝置的設計和操作進行優化。結果表明，兩者在定性方面符合得很好。Pfafferott和Schmitz開發了CO2製冷系統用Modelica程序庫模型，並對其進行了穩態和動態模擬，數據進行了比較結果顯示符合得很好。
國內主要有上海交通大學的丁國良等人進行了CO2汽車空調的模擬研究。Ma?Y?T對膨脹機在跨臨界兩級壓縮CO2製冷系統中的優化配置進行了研究。Yang JL對三種不同循環形式的帶膨脹機跨臨界兩級壓縮CO2製冷系統進行了熱力學分析比較，得出了膨脹機在兩級壓縮CO2製冷系統中最優的配置形式。
CO2膨脹機構研究現狀
1) 活塞式膨脹機
1994年，德國Dresden大學Heyl P教授和Quack博士開始研製開發跨臨界CO2循環膨脹機。Heyl?P教授和Quack H博士（1999）開發出的第一代自由活塞膨脹壓縮機，採用雙作用對稱式結構，具有兩個膨脹缸和兩個壓縮缸，在CO2製冷實驗台上的測試結果表明，與採用節流閥時的系統COP相比可提高30%。Nickl（2002）在發表的論文中介紹了第二代自由活塞式膨脹壓縮機。通過增加一個雙臂搖桿，使膨脹機活塞和壓縮機活塞的運動速度不同，從而解決了第一代中膨脹機活塞和壓縮機活塞必須同步運轉的問題，減小了效率損失，其系統性能比第一代提高10%。
Nickl等（2003）開發的第三代自由活塞式膨脹壓縮機重新採用了第一代的全壓膨脹原理，但是通過三級膨脹的辦法，提高膨脹功的回收，減小效率損失。Quack等（2004）對第三代膨脹壓縮機樣機成功進行了原理性實驗。實驗驗證了膨脹機的控制機構完全可行，同時驗證了CO2自身攜帶的潤滑油就可滿足機器的潤滑需要，無需額外的潤滑系統。Nickl（2005）給出了對樣機進行進一步實驗得出的P-V圖，並估算出膨脹機等熵效率達到65%—70%，壓縮機等熵效率超過90%。
Li等（2000）對CO2循環系統中不同的膨脹設備進行了熱力分析，提出採用渦管和活塞式膨脹機來減小節流損失。BaekS（2002）將一商用的四沖程兩缸發動機改造成活塞式膨脹機，吸、排氣口的開閉採用快速電磁閥控制，實驗測得膨脹機的等熵效率為10%左右， CO2製冷系統COP可提高7%—10%。BaekS（2005）對研製的活塞式膨脹機建立了詳細的數學模型，並通過模型對樣機進行了分析。
2) 渦旋式膨脹機
Preissner（2001）和HuffJ（2003）將兩台半封閉式R134a渦旋壓縮機改造成CO2膨脹機。樣機Ⅰ的動盤盤高減小為1.7mm，樣機Ⅱ的動盤高度則保持不變，仍為14mm。但是因為內部泄漏比較大，樣機Ⅰ的最大等熵效率和容積效率僅為28%和40%。對於樣機Ⅱ，由於膨脹機的工作容積大，減弱了內部泄漏的影響，其性能高於樣機Ⅰ，最大等熵效率和容積效率分別為42%和68%。Westphalen D（2004）也在理論上對CO2渦旋膨脹機進行了研究，提出了CO2渦旋膨脹機的設計方案和功回收的方式，預測其泄漏損失約為20%，摩擦損失約為15%，總效率可達到72%左右。
3) 滾動轉子式膨脹機
天津大學的魏東，查世彤，李敏霞，管海清等人先後對CO2滾動轉子式膨脹機進行了開發和研究。魏東開發了第一代D3ER1.0型滾動活塞膨脹機。初步實驗表明，膨脹機樣機可以正常運轉。查世彤在第一代的基礎上開發了第二代D3ER2.0型滾動活塞膨脹機，通過增加滾針軸承減小膨脹機內部的摩擦，為防止外泄漏，將發電機和膨脹機合並為一體。李敏霞在D3ER2.0型膨脹機上進一步的改進成新型滑板滾動活塞膨脹機，型號D3ER2.1，將線密封改為面密封，理論計算泄漏可減小50%。此外，李敏霞又設計開發了D3ESW1.0擺動轉子式膨脹機，將滾動活塞與滑板做成一體，以減小膨脹機內部泄漏環節。樣機的測試結果表明，D3ER2.1型和D3ESW1.0型膨脹機效率均高於D3ER2.0型膨脹機分別為33%—44%和35%—47%。管海清則在前人研究的基礎上，設計開發了擺動轉子式膨脹壓縮機，測試出了樣機中膨脹機和壓縮機的效率分別為30%—50%和60%—80%。
4) 其他膨脹機
倫敦City大學的Stosic（2002）在理論上對CO2雙螺桿膨脹壓縮機進行了研究，膨脹機和壓縮機的轉子通過共軸方式連接，並置於兩個獨立的腔中，從而避免工質的內部泄漏。通過該配置方式，膨脹壓縮機的軸向負荷可以完全抵消，徑向負荷較小20%。
Fukuta（2003）對滑片式膨脹機進行了研究，建立的數學模型模擬結果顯示，泄漏是影響滑片式膨脹機性能的主要因素，傳熱的影響相對較小，模型預測滑片式膨脹機總效率在20%—40%，並隨著轉速的增加而增大。由滑片式油泵改造成的CO2滑片式膨脹機樣機，在膨脹機進口壓力9.1MPa，溫度40℃，出口壓力4.1MPa的工況下，總效率可達到43%。Fukuta（2006）研製了滑片式膨脹壓縮機樣機，其中壓縮機部分作為CO2循環的二級壓縮機。實驗結果顯示，壓縮機部分的性能主要受壓縮機前後壓差和轉速的影響。
英國MIEE?Driver公司對普通的滑片式膨脹壓縮機進行了改進，並申請了專利。
5) 其它膨脹設備
Li DQ建立了噴射器等壓混合模型，並在2006年進一步建立了兩相流動噴射器和相應的CO2循環系統的模型。計算結果發現，主噴嘴膨脹過程的等熵效率為95%，但副噴嘴的等熵效率很低只有26%。
Tdell（2006）對CO2沖擊式膨脹機進行了研究，目前這種膨脹機的效率非常低，噴管的等熵效率只有60%左後，能夠回收的功僅占等熵膨脹功的20%—30%左右。
CO2壓縮機的研究現狀
1) 活塞式壓縮機
1998年，Süβ和Kurse對Bock公司生產的開啟式CO2活塞壓縮機和Danfoss A/S公司的斜盤式CO2壓縮機進行了研究。
Dorin公司在1998年IKK博覽會上展示了開發的半封閉CO2活塞式壓縮機，包括雙缸單級和兩級壓縮機兩種形式。瑞士蘇黎世大學對應用在家用熱水器上的半封閉小型無油活塞式CO2壓縮機進行了研究開發。
Nesk等人對半封閉式兩級CO2活塞式壓縮進行了研究，測試結果顯示轉速1450 r/min下，效率和等熵效率最大分別達到0.8和0.6，且在低溫工況下，其性能要優於單級壓縮。
日本DENSO公司和靜岡大學合作開發了活塞式CO2壓縮機，對樣機進行了測試並與理論計算結果進行了比較。研究發現活塞環的密封效果很好，但是存在通過氣閥的反泄漏，這對相對較小的工作容積的壓縮機效率影響很大。
國內上海交通大學的陳江平和上海易初通用合作開發了車用斜盤式CO2壓縮機並進行了一系列的研究。
2) 滾動活塞式和擺動活塞式壓縮機
日本三洋公司開發出了全封閉CO2雙級滾動活塞式壓縮機。這種氣路設計，使得機殼內壓力為一級排氣壓力，約為5-6MPa，減小了壓縮機工作腔與機殼腔體之間的泄漏，有利於提高壓縮機的效率，據報道其在50—80Hz的工作頻率下，最高絕熱效率可達到0.8以上。
日本大金公司設計開發了擺動轉子式CO2壓縮機。日本大金公司研究認為，由於CO2擺動轉子壓縮機的偏心距較小，雖然其工作壓差很大，但設計強度要求與R410A壓縮機相當。
Hubacher和Groll對一台全封閉兩級壓縮CO2轉子式壓縮機進行了實驗測試，結果顯示壓比在1.5—5范圍內，容積效率為0.78—0.9。Dreiman和Bunch開發了全封閉式CO2轉子壓縮機。Yokoyama等人對用於熱泵系統的兩級壓縮級間補氣滾動轉子式CO2壓縮機進行了開發並進行了實驗研究，在高壓比和低轉速情況下，兩級壓縮型式的CO2壓縮機在效率和供熱能力方面均優於單級。
在國內，慶安製冷從2004年開始對滾動轉子式CO2壓縮機做了詳細研究。主要工作集中在壓縮機耐高壓整體結構設計、軸承系統可靠性設計、供油系統設計、零件靜態和動態強度設計、關鍵部件耐磨設計、壓縮機運行帶油量研究和分析、潤滑油評估、零部件材料選取、電機設計、集中繞組直流電機拖動控制方案研究、控制器設計和製造工藝技術研究。在2008年開發出樣機，樣機容積效率達到0.75%-0.91%，並通過了可靠性評價實驗。
3) 渦旋壓縮機
日本DENSO公司研製了CO2渦旋壓縮機用於CO2熱泵熱水器中。
日本松下公司在410A渦旋壓縮機的基礎上，對渦圈、殼體等部件進行了重新設計，開發了CO2渦旋壓縮機樣機。對樣機的實驗結果表明，壓縮機容積效率和絕熱效率隨轉速增大而增加，在34.6—48.2Hz工作頻率范圍內，容積效率在0.72—0.86之間，等熵效率為0.43—0.47。日本三菱重工也開發了用於CO2熱泵熱水器的渦旋壓縮機，壓縮機的絕熱效率可達到0.76。Yano和Nakao等人還開發了大容量的CO2渦旋壓縮機。
4) 滑片壓縮機
美國馬里蘭大學和日本靜岡大學合作對CO2滑片壓縮機進行了理論研究，包括可行性、壓縮腔內的溫度和壓力等關鍵參數分析、容積效率和指示效率的估算、滑片的受力情況等。研究發現，泄漏損失是影響壓縮機效率的主要因素。另還對兩級壓縮滑片式CO2壓縮機和滑片式膨脹壓縮機進行了分析。
5) 螺桿壓縮機
日本Maycom公司開發了CO2單級螺桿壓縮機，設計的機組同時進行製冷和制熱，壓縮機排出的CO2首先用來加熱熱水，節流後用於製冷。英國City大學開發了用於CO2螺桿式膨脹壓縮機。
CO2換熱器的研究現狀
1998年挪威NTNU的Pattersen開發了CO2系統緊湊換熱器，利用多個平板組成傳熱管，平板被擠壓成微通道。
Schonfeld和Kraus對超臨界流體換熱進行理論計算和實驗研究，發現計算結果高於實驗值，說明超臨界不能用常規對流換熱方法精確計算。Dang和Hiara也進行了上述工作，比較了多個關聯式，並在Pilta方程的基礎上建立了新的關聯式，計算結果與試驗結果誤差為20%。東京大學的Hihara和Tanaka對高壓下CO2流體沸騰做了大量的試驗，由於在蒸發器內，流體涉及兩相流換熱，流體的流型對換熱影響很大。挪威NTNU的Pattersen對CO2流體在微通道內低壓沸騰流動流型進行試驗研究，給出了流型圖，同時對CO2蒸發流動壓力降進行了測試。Grol和Kim都對CO2流體干度對水平管換熱系數的影響進行了理論與試驗研究，當CO2流體完全變為蒸汽，則換熱器系數迅速下降，換熱效果惡劣。Choi對CO2流體在垂直管道的蒸發換熱情況進行了實驗研究，發現低流體干度區，隨干度的增大，換熱系數增大，當干度超過某一值時，換熱系數迅速下降。Kim等人對CO2多層微通道蒸發器進行理論和試驗研究，所建理論模型與試驗吻合較好。Kulkarmi等人對消除CO2微通道換熱器各通道的干度不均有性方面進行了研究。

④ 傳熱實驗過程中,空氣進入主管道流量應如何控制

傳熱實驗過程中，空氣進入主管道流量應該通過變頻風機、旁路調節閥、閥門遠程PLC連鎖流量計等控制裝置進行控制，並檢查空氣流量旁路調節閥是否全開。

傳熱實驗裝置的主體是兩根平行的換熱套管，空氣由漩渦氣泵吹出，由旁路調節閥調節，經孔板流量計，由支路控制閥選擇不同的支路進入不同的換熱管的內管。蒸汽由加熱釜產生後由蒸汽上升管上升，經支路控制閥選擇不同的支路進入套管殼程。

(4)傳熱實驗裝置研究現狀擴展閱讀

傳熱實驗注意事項：

1、檢查蒸汽加熱釜中的水位是否在正常范圍內。特別是每個實驗結束後，進行下一實驗之前，如果發現水位過低，應及時補給水量。

2、必須保證蒸汽上升管線的暢通。即在給蒸汽加熱釜電壓之前，兩蒸汽支路閥門之一必須全開。在轉換支路時，應先開啟需要的支路閥，再關閉另一側，且開啟和關閉閥門必須緩慢，防止管線截斷或蒸汽壓力過大突然噴出。

3、必須保證空氣管線的暢通。即在接通風機電源之前，兩個空氣支路控制閥之一和旁路調節閥必須全開。在轉換支路時，應先關閉風機電源，然後開啟和關閉支路閥。

4、實驗中保持上升蒸汽量的穩定，不應改變加熱電壓。

⑤ 淺層地熱能的國內外研究利用現狀與發展

一、國外研究利用現狀與發展趨勢

1.早期發展階段

淺層地熱能的研究與開發利用是隨著熱泵技術的研究與開發而興起的。早在186年前（1824年）法國物理學家卡諾奠定了熱泵理論基礎。之後英國的物理學家焦耳論證了改變氣體的壓力引起溫度變化的原理。英國勛爵湯姆遜教授首先提出了「熱量倍增器」可以供暖的設想。1912年，瑞士蘇黎世已成功安裝了一套以河水作為低品位熱源的熱泵設備用於供暖，並以此申報專利，這就是早期的水源熱泵系統，也是世界上第一個水源熱泵系統。

在此之後的幾十年，地源熱泵基本處於實驗研究階段，並先後有地表水源熱泵、地下水源熱泵及土壤源熱泵系統的問世與發展。20世紀30年代地表水源熱泵系統問世，是地源熱泵中最早使用的熱泵系統形式之一。歐洲第一台較大的熱泵裝置是1938～1939年間在瑞士蘇黎世市政大廳投入運行的，它以河水作為熱源，供熱能力175k W；20世紀40～50年代，瑞士、英國早期使用的地表水源熱泵地下水源熱泵系統除了用於建築物採暖外，還用於游泳池加熱和人造絲廠工藝加熱和鞋廠空調等。隨後歐洲其他一些國家也開始安裝地表水源熱泵系統，熱泵系統的供熱量不斷增大，性能系數也有很大提高。

地下水源熱泵也誕生於20世紀30年代，到1940年美國已安裝了15台大型商用熱泵，其中大部分是以井水為熱源。1937年，日本在大型辦公樓內安裝了2台194k W 壓縮機帶有蓄熱箱的地下水熱泵系統，其性能系數達4.4。至20世紀40～50年代，美國應用的主要是地下水地源熱泵。

1941年，第二次世界大戰爆發後，影響和中斷了空調供暖用熱泵技術的研究和發展。二戰結束後，熱泵技術研究及應用逐步恢復，至1950年美國已有20個廠商和10餘所大學研究單位從事熱泵開發研究，在當時擁有的600台熱泵中，50%用於房屋供暖。地埋管式地源熱泵技術初始於美國和英國。1950年前後，兩國開始使用地埋管吸收地熱作為熱源為家用房屋供暖的小型土壤熱泵。1952年，美國約出廠1000套熱泵，1954年出廠約2000套熱泵。由於地源熱泵的日趨成熟，有力地促進了淺層地熱能的廣泛應用。

1957年，美國軍用基地住房大量採用熱泵供暖代替燃氣供熱方案，熱泵產量達2萬套，1963年年產量增加到7.6萬套。至20世紀60年代初，美國安裝的熱泵機組已達近8萬台。但當時壓縮機質量尚不過關，設備費用高而影響了熱泵供暖技術的推廣，開始處於停頓狀態。

到1964年，熱泵可靠性的問題已成為一個十分嚴峻的問題。60年代電價持續下降，使得電加熱器的應用不斷增加，限制了熱泵的發展。

2.迅速發展階段

20世紀70年代，世界石油危機的出現，又引起人們對地下水源熱泵的關注與興趣，又開始大量安裝與使用地下水源熱泵，熱泵工業進入了黃金時期。這一時期，世界各國對熱泵的研究工作都十分重視，諸如國際能源機構和歐洲共同體都制定了大型熱泵發展計劃，熱泵新技術層出不窮，熱泵的用途也在不斷地開拓，並廣泛應用於空調和工業領域，在能源的節約和環境保護方面起著重大的作用。

熱泵真正意義的商業應用也只有近20年的歷史。20世紀90年代後，隨著環保要求的進一步提高，美國地下水源熱泵系統的應用一直呈上升趨勢。美國能源信息部的調查表明：美國地下水源熱泵的生產量從1994年的5924台上升到1997年的9724台。再如美國，截止到1985年全國共有1.4萬台地源熱泵，而1997年就安裝了4.5萬台，到目前為止已安裝了40萬台，而且每年以10%的速度穩步增長。1998年美國商業建築中地源熱泵系統已佔空調總保有量的19%，其中在新建築中佔30%。目前，每年大約有5萬套地源熱泵在安裝，其中開式系統佔5%。美國熱泵工業已經成立了由美國能源部、環保署、愛迪遜電力研究所及眾多地源熱泵廠家組成的美國地源熱泵協會，該協會在近年中將投入1億美元從事開發、研究和推廣工作。

歐洲一些國家由於採取積極的促進政策（包括財政補貼、減稅、優惠電價和廣告宣傳等），熱泵市場得到快速發展。1997年，歐洲發展基金會重新提出熱泵發展計劃。到2000年，歐洲用於供熱、熱水供應的熱泵總數約為46.7萬台，其中地下水源熱泵約佔11.75%。與美國的熱泵發展有所不同，中、北歐如瑞典、瑞士、奧地利、德國等國家主要利用淺部地熱資源，地下土壤埋盤管的地源熱泵，用於室內地板輻射供暖及提供生活熱水。據1999年的統計，在家用的供熱裝置中地源熱泵所佔比例，瑞士為96%，奧地利為38%，丹麥為27%。

3.發展趨勢

近年來，各國淺層地熱能的開發利用規模和發展速度都在快速增長。美國和加拿大一些大學和研究機構，對於土壤源熱泵進行了較深入的試驗研究，取得了一些重要數據。美國能源部（DOE）、美國環保局（EPA）及愛迪生電器學會（EEI）、國家農業電力合作公司等財團組成一家政府參與的工業設施國際集團，推廣熱泵供暖系統。目前從國外發展趨勢看，開發利用淺層地熱能，將是地熱資源開發利用的主流和方向。

淺層地熱能是寶貴的新型能源。與風能、太陽能等非人力控制的自然資源相比，淺層地熱能是一種在開采利用時間上，可人為控制使用的可再生能源，是集熱、礦、水為一體，具有潔凈、廉價、用途廣泛的新能源。開發利用淺層地熱能可以降低常規能源消耗，減少環境污染，尤其是大氣污染，又可以在發展某些相關產業經濟與提高人們生活質量方面發揮作用，具有顯著的商業價值。因此，引起了各國對其開發利用的重視。特別是1973年世界能源危機以來，淺層地熱能的勘查與開發利用正在迅速向深度和廣度發展。

4.地下水熱運移數值模擬研究進展

地下水源熱泵運行後，回灌井注入含水層的冷熱能會在對流和熱傳導的作用下向抽水井運移，從而對地下水溫度場產生影響，因此有必要對地下水熱運移過程進行深入研究。數值模擬方法以其高效性、便捷性和靈活性等眾多優勢，逐漸成為研究這一問題的有效工具。鑒於此，本節對國內外地下水熱運移數值模擬研究進展進行回顧，為本專題的後續研究提供基礎和參考。

從20世紀70年代末開始，國外提出了許多描述含水層中熱量運移的數學模型.Mercer等（1985）、Crawford等（1982）以及Mirza等對含水層儲能的一些模擬技術進行了討論。1985年.P.Heijde和Y.Bachmat等統計了當時已有的21個熱運移數學模型，所有這些模型均只考慮對流和熱傳導作用，忽略了自然對流對熱運移的影響，除了兩個是三維水流耦合模型外，其餘均為一維和二維的。Tsang等（1981）和Sykes等（1982）曾先後利用有限差數值模擬方法，對Auburn大學第二期地下含水層儲能野外試驗中水和熱量運移規律進行了模擬研究，模擬結果與試驗觀測結果基本吻合。Buscheck等（1983）利用Aubum大學儲能試驗前兩個周期的資料進行了二維數值模擬，並在模擬過程中考慮了自然對流的影響。Rouve等（1988）應用有限元模擬方法對德國Stuttgart大學的人工含水層季節性儲能試驗進行了二維數值模擬，並對含水層中各填充亞層的滲透性空間組合進行了優化。Molson等（1992）利用加拿大Ontario武裝基地潛水含水層儲能試驗數據，對該試驗過程進行了三維有限元模擬，其中考慮了自然對流影響和密度隨溫度的變化，該模型相對比較完整，但是試驗條件比較簡單，且連續性方程不盡完善。Forkeli等（1995）利用二維軸對稱模型和三維有限元模型對人工含水層儲能系統的儲能效果進行了模擬研究，並通過對比模擬確定了效果最佳的人工儲能系統。Travi等（1996）建立了二維非穩定流模型，通過數值計算給出了一個含水層剖面上溫度的變化。Chevalier等（1999）應用隨機游離法對多孔介質含水層儲能進行了模擬研究，發現區域地下水的流動能夠加速所儲熱能向下游含水層中擴散，從而降低所儲熱能的回採率。Nagano（2002）通過實驗室試驗和有限差分數值模擬研究得出，如果儲熱過程中回灌水的溫度較高（>；50℃），含水層中將很可能發生自然對流現象，從而使得利用含水層儲能的熱回收率將受到較大影響。Chounet等（1999）利用混合有限元法對土壤中水流和熱量運移進行模擬，提高了模擬精度，但所用模型是一個剖面的二維模型。

國內對地熱數值模擬研究始於20世紀80年代後期，張菊明等（1982）用有限元法模擬了二維地熱運移問題，並給出了有限元程序。李競生等

李競生，王廣才 1989.平頂山八礦熱水補給來源及條件方式.煤炭科學研究總院西安分院科研報告.對平頂山地溫場分別建立了二維和三維溫度場數學模型，並採用有限元法求解，但是此模型僅是一個穩定的模型，並沒有對水流場的變化規律進行研究。薛禹群等（1987）對上海儲能試驗建立了三維數學模型，且考慮了熱機械彌散，但水流模型是一個穩定模型，用簡單的解析表達式代替水流模型，沒有考慮水密度隨溫度的變化和水動力黏滯系數隨溫度的變化。張菊明（1994）建立了三維地溫場數學模型並提出了有限元解法，但沒有考慮水流方程。胡柏耿

胡柏耿.1995.地熱田中的傳熱傳質研究.北京：清華大學博士學位論文.採用二維雙孔隙介質模型模擬了地熱田中傳熱和傳質過程，並分別模擬了西藏那曲地熱田和羊八井地熱田的熱質運移規律。任理等（1998）用交替方向有限差分法研究了土壤二維水熱運移規律。何滿潮等（2002）首先研究了地下熱水回灌過程中滲透系數變化規律，然後針對單井、對井回灌過程中滲流場的動態變化建立了地熱回灌滲流場數學模型，推導了滲透系數恆定與變化不同條件下的單井、對井回灌的理論公式。

國內外專家對於專門針對水源熱泵的地下水熱運移也進行了一定的模擬研究。Gringarten等（1975）對地下水均勻流動條件下的含水層熱能採集進行了理論研究。通過對邊界條件的簡化和進行適當的條件假設，建立了對井系統的熱傳遞數學模型，並利用該模型對不同給定條件下的熱突破事件進行了定量評價，為法國的對井采能系統的合理布局設計提供了有效的指導。為了定量評價目標含水層系統中熱量的運移特徵，從而指導采能系統的設計，Wiberg應用有限單元法，對單純的熱傳導和傳導－對流並存兩種不同假設條件下，理想含水層系統中地溫場的分布特徵進行了對比模擬研究。根據美國威斯康星州的供暖和製冷負荷要求，Andrews（1978）應用二維有限元模型，定量評價預測了水源熱泵利用對地下溫度場的影響。模擬結果表明，與區域地下水處於靜止狀態的情況相比，當區域地下水以一定的速度流動時，冬灌井周圍的溫度降幅相對較小，而影響半徑有所增加，並且溫度擾動帶沿水流方向發生一定的偏移。Rahman（1984）通過對含水層條件進行假設，建立了對井回灌系統的模擬模型，並對不同的回灌量、含水層厚度、初始儲層溫度和井距影響條件分別進行了定量模擬研究。研究結果表明，除回灌量和井對之間的距離外，含水層厚度對熱突破的時間影響比較顯著；而含水層的儲水率和滲透系數對熱突破事件的影響並不顯著。為了確定開采井群和回灌井群之間的合理布局，Paksoy（2000）應用CONFLOW程序，對含水層采能過程中熱鋒面的運移特徵進行了定量模擬研究。通過限定開采井和回灌井的水位變幅，同時確保不出現熱突破，最終確定上述約束條件下開采井群和回灌井群之間的最小距離。Tenma建立了一個理想的對井模型，利用FEHM軟體對不同的開采與回灌量、水井濾管長度與位置和運行周期情況進行定量對比模擬。研究結果表明，前兩個因素是控制模型溫度變化幅度的主要影響因素。在國內，辛長征等（2002）利用美國地質調查局編寫的HST3D程序，對一典型雙井承壓含水層的速度場和溫度場進行了全年運行模擬，由於程序的限制，模擬時採用全年固定流量和固定溫度的辦法。周建偉等（2008）利用基於HST3D的Flowheat程序對武漢市某地下水源熱泵系統進行了模擬，並對布井方式和抽灌組合的合理性進行了分析。張昆峰等（1998）模擬了大口徑井水源熱泵的冬季運行工作情況，結果表明，大口徑井中的井水流動為均勻下降。

二、國內研究現狀及發展趨勢

1.早期熱泵的應用與起步階段（1949～1966年）

相對於世界熱泵的發展，我國熱泵的研究工作起步約晚20～30年左右。20世紀50年代天津大學熱能研究所呂燦仁教授就開展了我國熱泵的最早研究，1956年呂教授的《熱泵及其在我國應用的前途》一文是我國熱泵研究現存的最早文獻。20世紀60年代，我國開始在暖通空調中應用發展熱泵，並取得了一大批成果。1960年同濟大學吳沈釔教授發表了《簡介熱泵供暖並建議濟南市試用熱泵供暖》；1963年原華東建築設計院與上海冷氣機廠開始研製熱泵式空調器；1965年上海冰箱廠研製成功了我國第一台制熱量為3720W的CKT-3A熱泵型窗式空調器；1965年天津大學與天津冷氣機廠研製成功國內第一台地下水熱泵空調機組；1966年天津大學又與鐵道部四方車輛研究所共同合作，進行干線客車的空氣/空氣熱泵試驗；1965年，由原哈爾濱建築工程學院徐邦裕教授、吳元煒教授領導的科研小組，根據熱泵理論首次提出應用輔助冷凝器作為恆溫濕空調機組的二次加熱器的新流程，這是世界首創的新流程；重慶建築大學、天津商學院等單位對地下埋盤管的地源熱泵也進行了多年的研究。中國科學院廣州能源研究所等單位還多次召開全國性的有關熱泵技術發展與應用的專題研討會。清華大學、天津大學分別與有關企業結成產學研聯合體，開發出中國品牌的地源熱泵系統，已建成多個示範工程，越來越多的中國用戶開始熟悉熱泵，並對其應用產生了濃厚的興趣。

我國早期熱泵經歷了17年的發展歷程，度過一段漫長的起步發展階段。其特點可歸納為：①對新中國而言，起步較早，起點高，某些研究具有世界先進水平；②由於受當時工業基礎薄弱，能源結構與價格的特殊性等因素的影響，熱泵空調在我國的應用與發展始終很緩慢；③在學習外國基礎上走創新之路，為我國今後熱泵研究工作的開展指明了方向。

2.熱泵應用與發展的停滯期（1966～1977年）

這一時期正處於「十年動亂」期間，在此期間熱泵的應用與發展基本處於停滯狀態。該期間沒有一篇有關熱泵方面的學術論文發表和正式出版過有關熱泵的譯作和著作等；國內沒有舉辦過一次有關熱泵的學術研討會，也沒有派人參加過任何一次國際熱泵學術會議，與世隔絕10餘年。只有原哈爾濱建築工程學院徐邦裕、吳元煒領導的科研小組在1966～1969年期間，堅持了LHR20熱泵機組的研製收尾工作，於1969年通過技術鑒定，這是在「文革」時期全國唯一的一項熱泵科研工作。而後，哈爾濱空調機廠開始小批量生產，首台機組安裝在黑龍江省安達市總機修廠精加工車間，現場實測的運行效果完全達到（20±1）℃，（60±10）%的恆溫恆濕的要求.這是我國第一例以熱泵機組實現的恆溫恆濕工程。

3.熱泵應用發展的復甦與興旺期（1978～1999年）

1978～1988年，我國熱泵應用與發展進入全面復甦階段。在此期間，為了充分了解國外熱泵發展的現狀與進展，大量出版有關著作，國內刊物積極刊登有關熱泵的譯文，對國外熱泵產品進行測試與分析，積極參加國際學術交流。同時，一些國外知名熱泵生產廠家開始來中國投資建廠。例如美國開利公司是最早來中國投資的外國公司之一，於1987年率先在上海成立合資企業。

1989～1999年期間，我國熱泵又迎來了新的發展歷程。在我國應用的熱泵形式開始多樣化，有空氣－空氣熱泵、有空氣－水熱泵、水－空氣熱泵和水－水熱泵等。在此期間國內已有國有、民營、獨資、合資等不少於300家家用空調器廠家，逐步形成我國熱泵空調器的完整工業體系，且水源熱泵空調系統在我國得到廣泛應用。據統計，到1999年全國約有100個項目，2萬台地下水源熱泵在運行。20世紀90年代初開始大量生產空氣源熱泵冷熱水機組，90年代中期開發出地下水熱泵冷熱水機組，90年代末又開始出現污水源熱泵系統。土壤耦合熱泵的研究已成為國內暖通空調界的熱門研究課題。國內的研究方向和內容主要集中在地下埋管換熱器，在國外技術的基礎上有所創新。

1978～1999年，中國製冷學會第二專業委員會主辦過9屆「全國余熱製冷與熱泵技術學術會議」。1988年中國科學院廣州能源研究所主辦了「熱泵在我國應用與發展問題專家研討會」。自20世紀90年代起，中國建築學會暖通空調委員會、中國製冷學會在其主辦的全國暖通空調製冷學術年會上專門增設「熱泵」專題交流。

1988年，中國建築工業出版社出版了徐邦裕教授等編寫的《熱泵》教材；機械工業出版社1993年出版了郁永章教授主編的《熱泵原理與應用》，1997年出版了蔣能照教授主編的《空調用熱泵技術及應用》，1998年出版了鄭祖義博士著的《熱泵技術在空調中的應用》；1994年華中理工大學出版社出版了鄭祖義著《熱泵空調系統的設計與創新》。1989～1999年，正式發表有關熱泵方面論文270篇，熱泵專利總數161項，而發明專利為77項。這些教材、著作、譯著和論文的出版，專利技術的應用，推動了熱泵技術在我國的普及與推廣。

4.熱泵技術的飛速發展時期

進入21世紀後，由於城市化進程的加快，人均GDP的增長，拉動了中國空調市場的發展，促進了熱泵在我國的應用，應用范圍越來越廣泛，熱泵的發展十分迅速，熱泵技術的研究不斷創新。熱泵的應用、研究空前活躍，碩果累累。2000～2003年，專利總數287項，是1989～1999年專利平均數的4.9倍。2000～2003年間發明專利共119項，是1989～1999年發明專利平均數的4.25倍。2000～2003年，熱泵文獻數量劇增，如2003年文獻數是1999年文獻數的5倍。全國各省市幾乎都有應用熱泵技術的工程實例。熱泵技術研究更加活躍，創新性成果累累。在短短的幾年中有3項世界領先的創新性成果問世，包括：同井回灌熱泵系統，土壤蓄冷與土壤耦合熱泵集成系統，供寒冷地區應用的雙級耦合熱泵系統。

5.地源熱泵的應用與研究

我國地源熱泵研究起步於20世紀80年代，首先是一些高校和科研機構對地源熱泵的相關技術進行了專題研究。如北京工業大學對深層地熱水進行了研究，並設計了若干垂直埋管和水平埋管的土壤源熱泵試驗系統；哈爾濱工業大學的水環熱泵空調系統應用基礎的研究與評價，土壤蓄冷與土壤耦合熱泵集成系統的數值模擬與實驗研究，土壤源熱泵系統中地埋管的熱滲耦合理論與關鍵技術研究；湖南大學建設了水平埋管土壤源熱泵系統等。另外，青島建築工程學院、山東建築工程學院、上海同濟大學、天津商學院、重慶建築大學等大學也進行了該方面的研究。近年來國內數所高等院校開展了土壤源熱泵系統和水源熱泵系統的試驗研究，並取得了一些重要成果。

目前，我國淺層地熱能的開發利用研究發展很快，經過近二十幾年的研究和開發，熱泵技術在我國已取得了很大進步，尤其是地源熱泵技術發展迅速。已經初步建立了各類地下水源熱泵系統的水源井施工技術和技術要求，井群設計和計算方法、水質評價和處理方法及環境評價方法等。

截止到2008年10月底，我國淺層地能應用面積超過1×10⁸m²（《地源熱泵》雜志2009年5月刊）。已遍及北京、上海、天津、河北、河南、山西、遼寧、四川、湖南、西藏、新疆等地。應用的建築類型包括賓館、住宅、商場、寫字樓、學校、體育場（館）、醫院、展覽館、軍隊營房、別墅和廠房等，應用前景廣闊。

6.淺層地熱能的開發利用與發展趨勢

淺層地熱能的開發利用涉及城市能源結構、環境保護和提高人民生活質量的重大課題。特別是淺層地下水源熱泵和土壤源熱泵的可再生能量採集系統是解決上述重大課題的關鍵，其能量採集基本不受使用地域和四季氣候的影響。淺層地熱能作為建築物的冷熱源初始採集更具有推廣價值。

淺層地熱能的開發利用不僅受到學術界和企業界的關注，政府也更加重視。《中華人民共和國可再生能源法》明確指出：國家將可再生能源開發利用的科學技術研究和產業化發展列為科技發展與高技術發展的優先領域。國家財政支持可再生能源的資源調查、評價和相關信息系統建設。該法的實施為淺層地熱能的調查、評價和開發提供了強有力的依據和保障。國土資源部、中國地質調查局等部門多次召開淺層地熱能勘查開發經驗交流會、技術研討會，並編制出台淺層地熱能勘查評價規范，做到了淺層地熱能勘查開發有標准可依。近年來，隨著國家加大建設「資源節約型、環境友好型」社會的力度，實現節能減排目標，國家從中央財政安排專項資金用於支持可再生能源建築應用示範和推廣，財政部、建設部已批准下達3批包括淺層地熱能利用的可再生能源建築應用示範推廣項目。各地也相繼出台支持開發利用淺層地熱能項目。如2006年5月31日，由北京市發改委聯合市水利局、國土局等9個委辦局聯合發文對採用地下水源熱泵系統實現供暖和製冷項目按每平方米35元的標准進行補貼，對採用地源熱泵系統實現供暖和製冷項目按每平方米50元的標准進行補貼；沈陽市發布的《關於地源熱泵系統建設和應用工作的實施意見》中要求在沈陽市三環內的455km²核心區范圍內，對符合應用地下水熱泵技術的409km²范圍內的建築物，原則上都要採用地下水源熱泵技術規劃研究。

進入21世紀，伴隨中國經濟的迅速發展，人們對生活品質和舒適性要求的不斷提高，城市能源結構的改變，建築市場的巨大，為淺層地熱能開發利用技術的推廣創造了前所未有的機遇。國內在熱泵理論研究、試驗研究、產品開發和工程項目的應用諸方面都取得了可喜的成果。

目前，我國已經建立了比較完善的開發利用淺層地熱能的工程技術、機械設備、監測和控制系統，但回灌技術中的水質控制和回灌對儲層及用水管的影響評價，堵塞井的處理技術，對井群采灌系統溫度場、化學場和壓力場的模擬計算方法，參數採集方法等尚在研究之中。

⑥ 高分求一篇工程熱力學與傳熱學在汽車領域中的應用現狀及發展趨勢

綜述工程熱力學和傳熱學在汽車領域中的應用及發展趨勢

摘要：工程熱力學是熱力學最先發展的一個分支，它主要研究熱能與機械能和其他能量之間相互轉換的規律及其應用，是機械工程的重要基礎學科之一。而傳熱學是研究熱量傳遞規律，研究不同溫度的物體或同一物體的不同部分之間熱量傳遞規律的學科。在機件的冷、熱加工過程中包含有大量復雜的熱傳遞過程。
Abstract: Engineering thermodynamics is one of the earliest development branch of thermodynamics, It mainly studies the heat energy and mechanical energy and other energy between the rule of their conversion to each other and their applications, is one of the important basic subject of mechanical engineering. And heat transfer is a subject which studys of heat transfer law, and the heat transfer law between the object with different temperature or different parts of the same one. In parts of the cold and hot working process contains a large number of complex heat transfer process. 關鍵詞：工程熱力學 傳熱學 應用 發展
1、什麼是工程熱力學和傳熱學
工程熱力學是熱力學的工程分支，也是熱力學最先發展的一個分支，它主要研究能量轉換，特別是熱能轉化成能的規律和方法，以及提高轉化效率的途徑。傳熱學是研究熱量傳遞規律的科學，它和工程熱力學一起組成熱工理論的基礎。
2、工程熱力學和傳熱學的應用
2.1工程熱力學在機械設計製造中的應用
18世紀，英國開始了產業革命，產生了對熱機的巨大需求，各種蒸汽機應運而生。在蒸汽機的眾多發明和改進者中，最有名的是英國人瓦特，他在1763-1784年間，主要憑借經驗摸索對當時只能用於抽水和灌溉的紐克曼蒸汽機作了重大改進，且研製成功了應用高於大氣壓的蒸汽和配有獨立凝汽器的單位缸蒸汽機，使蒸汽機能耗了75%；1782年，製造了聯協式蒸汽機，1784年，發明了調速器並對蒸汽機進一步改進，使其能適用於各種機械運動的原動機。此後，紡織業、采礦業、冶金業、造紙業、陶瓷業等工業部門，都先後以蒸汽機作為原動機獲得迅速的發展階段。
活塞式內燃機起源於荷蘭物理學家惠更斯用火葯爆炸獲取動力的研究，但因火葯燃燒難以控制而未獲成功。1794年，英國人斯特里特提出從燃料的燃燒中獲取動力，並且第一次提出了燃料與空氣混合的概念。1833年，英國人賴特提出了直接利用燃燒壓力推動活塞作功的設計。19世紀中期，科學家完善了通過燃燒煤氣，汽油和柴油等產生的熱轉化機械動力的理論。這為內燃機的發明奠定了基礎。直到1860年，法國的勒努瓦模仿蒸汽機的結構，設計製造出第一台實用的煤氣機。自19世紀60年代問世以來，經過不斷改進和發展，已是比較完善的機械。它熱效率高、功率和轉速范圍寬、配套方便、機動性好，所以獲得了廣泛的應用。全世界各種類型的汽車、拖拉機、農業機械、工程機械、小型移動電站和戰車等都以內燃機為動力。海上商船、內河船舶和常規艦艇，以及某些小型飛機也都由內燃機來推進。世界上內燃機的保有量在動力機械中居首位，它在人類活動中佔有非常重要的地位。 2.2工程傳熱學在機械設計製造中的應用
工程熱力學和傳熱學在機械製造中的應用主要體現在對機械工程材料的影響上。材料在加熱和冷卻的時候都會在微觀上產生組織變化，從而引起宏觀上的物理性質變化，而這些變化，都會給機械帶來非常大的危害，因此，在機械加工製造的過程中，我們就要充分考慮到這些問題，在問題未產生
之前通過一些方式方法來避免問題的產生。
對於很多在高溫下工作的零件，只考慮室溫下的力學性能是不夠的，因為熱會自動由高溫向低溫傳遞，而隨著零件溫度的上升，零件材料的組織發生變化，從而引起材料的力學性質的改變。因此高溫下材料的強度隨溫度升高和時間的延長而降低。評定材料高溫力學性能指標有：蠕變極限和持久強度。建於某些在高溫下時不考慮變形量的大小，只考慮在給定應力下使用壽命的零件，如鍋爐管道等，持久強度應作為設計的主要依據。對於在高溫下對塑性變形要求嚴格的零件，如燃氣機葉片等，在長期工作中只能許有一定量的變形，設計時則必有用蠕變極限作主要依據。高溫下零件的失效和室溫下零件的失效相似，主要有過量塑性變形、斷裂、磨損等。由於溫度和應力的同時作用，更加速了塑性變形、裂紋形成和擴展過程，有時同一零件可同時產生幾種失效形式。
另外一方面，空調，製冷機，北方供熱系統等都是基於傳熱學的原理設計製造而成的。分別是製冷以及制熱。以空調為例
製冷原理：壓縮機將氣態的氟利昂壓縮為高溫高壓的氣態氟利昂，然後送到冷凝器（室外機）散熱後成為中溫中壓的液態氟利昂，所以室外機吹出來的是熱風。 液態的氟利昂經 毛細管，進入蒸發器（室內機），空間突然增大，壓力減小，液態的氟利昂就會汽化，（從液態到氣態是個吸熱的過程），吸收大量的熱量，蒸發器就會變冷，室內機的風扇將室內的空氣從蒸發器中吹過，所以室內機吹出來的就是冷風；空氣中的水蒸汽遇到冷的蒸發器後就會凝結成水滴，順著水管流出去，這就是空調會出水的原因。 然後氣態的氟利昂回到壓縮機繼續壓縮，繼續循環。 制熱的時候有一個叫四通閥的部件，使氟利昂在冷凝器與蒸發器的流動方向與製冷時相反，所以制熱的時候室外吹的是冷風，室內機吹的是熱風。 其實就是用的初中物理里學到的液化（由氣體變為液態）時要排出熱量和汽化（由液體變為氣體）時要吸收熱量的原理，同時蒸發熱量。
制熱原理：熱泵制熱是利用製冷系統的壓縮冷凝器來加熱室內空氣。空調器在製冷工作時，低壓製冷劑液體在蒸發器內蒸發吸熱而高溫高壓製冷劑在冷凝器內放熱冷凝。熱泵制熱是通過電磁換向，將製冷系統的吸排氣管位置對換。原來製冷工作蒸發器的室內盤管變成制熱時的冷凝器，這樣製冷系統在室外吸熱向室內放熱，實現制熱的目的。 3、工程熱力學和傳熱學的發展和趨勢 3.1熱力學的發展史
古代人類早就學會了取火和用火，不過後來才注意探究熱、冷現象的實質。但直到17世紀末，人們還不能正確區分溫度和熱量這兩個基本概念的本質。在當時流行的「熱質說」統治下，人們誤認為物體的溫度高是由於儲存的「熱質」數量多。1709～1714年華氏溫標和1742～1745年攝氏溫標的建立，才使測溫有了公認的標准。隨後又發展了量熱技術，為科學地觀測熱現象提供了測試手段，使熱學走上了近代實驗科學的道路。
1798年，朗福德觀察到用鑽頭鑽炮筒時，消耗機械功的結果使鑽頭和筒身都升溫。1799年，英國人戴維用兩塊冰相互摩擦致使表面融化，這顯然無法由「熱質說」得到解釋。1842年，邁爾提出了能量守恆理論，認定熱是能的一種形式，可與機械能互相轉化，並且從空氣的定壓比熱容與定容比熱容之差計算出熱功當量。
英國物理學家焦耳於1840年建立電熱當量的概念，1842年以後用不同方式實測了熱功當量。1850年，焦耳的實驗結果已使科學界徹底拋棄了「熱質說」。公認能量守恆、能的形式可以互換的熱力學第一定律為客觀的自然規律。能量單位焦耳就是以他的名字命名的。
熱力學的形成與當時的生產實踐迫切要求尋找合理的大型、高效熱機有關。1824年，法國人卡諾提出著名的卡諾定理，指明工作在給定溫度范圍的熱機所能達到的效率極限，這實質上已經建立起熱力學第二定律。但受「熱質說」的影響，他的證明方法還有錯誤。1848年，英國工程師開爾文根據卡諾定理制定了熱力學溫標。1850年和1851年，德國的克勞修斯和開爾文先後提出了熱力學第二定律，並在此基礎上重新證明了卡諾定理。
1850～1854年，克勞修斯根據卡諾定理提出並發展了熵的概念。熱力學第一定律和第二定律的確認，對於兩類「永動機」的不可能實現作出了科學的最後結論，正式形成了熱現象的宏觀理論熱力學。同時也形成了「工程熱力學」這門技術科學，它成為研究熱機工作原理的理論基礎，使內燃機、汽輪機、燃氣輪機和噴氣推進機等相繼取得迅速進展。
與此同時，在應用熱力學理論研究物質性質的過程中，還發展了熱力學的數學理論，找到了反映物質各種性質的相應的熱力學函數，研究了物質在相變、化學反應和溶液特性方面所遵循的各種規律 。1906年，德國的能斯脫在觀察低溫現象和化學反應中發現熱定理；1912年，這個定理被修改成熱力學第三定律的表述形式。
二十世紀初以來，對超高壓、超高溫水蒸汽等物性，和極低溫度的研究不斷獲得新成果。隨著對能源問題的重視，人們對與節能有關的復合循環、新型的復合工質的研究發生了很大興趣。 近20多年，現代技術的進步，特別是高參數大容量發電機組的發展，原子能、太陽能、地熱能等新能源的開發利用，航天技術的飛速發展，超導、大規模集成電路、機械和生物工程等一系列現代科學技術的進步，推動了傳熱學科學的迅速發展，其理論體系日趨完善，已經成為現代科學技術中充滿活力的基礎學科之一。 3.2熱力學的發展趨勢
如今，人們將發展看作人的基本需求逐步得到滿足、人的能力發展和人性自我實現的過程，形成了可持續發展觀念並在便於取得共識。人類當今的發展需求，向熱力學得出了能量發生，能量利用及能量回收諸多領域的新課題。熱力學理論將在不斷解決諸如確保自然資源可持續利用、相變傳熱、物體對外部能量選擇性吸收、潔凈能源利用技術等級新課題中不斷充實、完善和發展。

參考文獻：李長友 錢東平《工程熱力學與傳熱學》
北京 中國農業大學出版社
相瑜才 孫維連 《工程材料及機械製造基礎》 北京 機械工業出版社

⑦ 傳熱學實際問題

18世紀30代首先英始工業革命促進產力空前發展產力發展自科發展辟廣闊道路傳熱門科種背景發展起
導熱流兩種基本熱量傳遞式早所認識第三種熱量傳遞式則1803發現紅外線才確認熱輻射式三種式基本理論確立則經歷各自獨特歷程直20世紀初傳熱才物理熱部獨立門科目前通熱傳導、流輻射三種傳熱式研究傳熱已經具備較完整理論基礎形相熟科體系
19世紀初蘭貝特、畢渥傅葉都固體維導熱實驗研究入手展研究1804畢渥根據實驗提公式認每單位間通每單位面積導熱熱量比例於兩側表面溫差反比例於壁厚比例系數材料物理性質公式提高導熱規律認識粗糙點傅葉進行實驗研究同十重視數工具運用特色理論解與實驗比斷完善理論公式取進展令矚目1807提求解場微程離變數解表示系列任意函數概念術界重視1812科院熱量傳遞定律數理論及理論結與精確實驗比較題設項競獎經努力傅葉於1822發表著名論著熱解析理論功完創建導熱理論任務提導熱定律確概括導熱實驗結現稱傅葉定律奠定導熱理論基礎傅葉公認導熱理論奠基
流體流理論流換熱理論必要前提1823納維提流程適用於壓縮性流體程1845經斯托克斯改進納維—斯托克斯程完建立流體流基本程任務1880雷諾提流決定性影響量綱物理量群1880至1883間雷諾進行量實驗研究發現管內流層流向湍流轉變發雷諾數數值1800至2000間澄清實驗結間混亂指導實驗研究作重貢獻具突破意義進展要推19091915努謝爾特兩篇論文貢獻強制流自流基本微程及邊界條件進行量綱析獲關量綱數間原則關系辟量綱數原則關系確指導通實驗研究求解流換熱問題種基本力促進流換熱研究發展1921波爾豪森流邊界層概念啟發引進熱邊界層概念1930與施密特及貝克曼合作功求解豎壁附近空氣自流換熱1925普朗特比擬1939卡門比擬及1947馬丁納利引伸記錄著早期發展軌跡由於湍流問題應用重要性湍流計算模型研究隨著湍流機理認識斷深化蓬勃發展逐漸發展傳熱研究令矚目熱點力推著理論求解向縱深發展應該提流換熱理論近代發展麥克亞、貝爾特埃克特先作重要貢獻
熱輻射早期研究認識黑體輻射重要意義並用工黑體進行實驗研究於建立熱輻射理論具重要作用1889盧默等測黑體輻射光譜能量布實驗數據19世紀末斯蒂芬(JStefan)根據實驗確立黑體輻射力比於絕溫度四規律理論玻耳茲曼所證實規律稱斯蒂芬—玻耳茲曼定律熱輻射基礎理論研究挑戰於確定黑體輻射光譜能量布1896維恩通半理論半經驗推導公式公式雖短波段與實驗比較符合波段則與實驗顯著符幾瑞利理論推導公式公式1905經金斯改進稱瑞利—金斯公式公式波段與實驗結比較符合短波段則與實驗差距且隨著頻率增高輻射能量增至窮顯十荒唐瑞利—金斯公式高頻部即紫外部遇克服難簡直理論場災難稱紫外災難紫外災難現使強烈意識原先已經相完美經典物理理論確實存著問題問題解決賴於觀念新突破普朗克決找與實驗結相符新公式經艱苦努力終於1900提—公式其實驗證實普朗克公式與實際情況整光譜段完全符合尋求公式物理解釋膽提與經典物理連續性概念根本同納新假說能量假說按照量理論確立普朗克定律確揭示黑體輻射能量光譜布規律奠定熱輻射理論基礎1935波略克借鑒商務結算提凈輻射1954霍特爾提、1967加改進交換及1956奧本亥姆提模擬網路三種受重視計算別完善類復雜問題計算作貢獻
百傳熱研究者傳熱現象進行廣泛深入研究發表量科論著研究報告並版量價值術專著研究工業、農業、空間物技術等各領域都著廣泛應用提高傳熱效率、降低材料消耗產品本面產重經濟效益總結概括現工作包括傳熱』基本概念基本規律指存問題今發展向著十重要意義總傳熱本身門跨行業專業技術基礎性交叉科數(主要微程理論)、熱力、流體力量力基礎發展起同必須建立實驗基礎傳熱發展面依賴數、熱力、流體力量力理論進展另面需斷發展科測量技術配合