机械功在热能与动力工程中的应用与优化

摘  要：机械功是指物体在力的方向移动距离的累积。人们在探索科学的过程中，经常思考如何提高效率，解放生产力。当前，随着社会不断发展，如何提高机械功在热能与动力工程领域中的良好应用成为学者们广泛关注的问题。基于此，文章首先说明了机械功在热能与动力工程中的应用问题，其次针对这些问题提出了几点优化策略，以期为提高工业生产效率提供一定帮助。

关键词：机械功;热能与动力工程;应用和优化;分析和研究

中图分类号：TK123   文献标识码：A    文章编号：2096-6903（2020）08-0000-00

0 引言

时代的发展离不开能量转化，热能与动力工程作为当前工业领域中不可缺少的重要系统性工程，在探讨热能与动力工程的优化课题时，需要结合机械功的基本概念来提高热能和动力之间的转化效率，同时降低设备的运行成本[1]。传统的热能与动力工程，其往往需要较高的能源支持才能顺利进行，这样一方面造成了资源浪费，同时也无法提高设备的运行效率。面对上述情况，需要工程技术人员针对热能与动力工程，从机械功的角度进行不断优化，从而达到节约资源，提高工程运行效率的目的。

1 机械功在热能与动力工程中的应用问题

1.1 工程机械设备存在问题

根据调查情况来看，很多热能与动力工程并没有对机械功进行科学有效的利用，经常出现相关机械设备无法实现高效、持续运转，导致设备在运行过程中，需要大量能源支持，造成资源浪费现象。除此之外，在长期的低效运转过程中，设备的寿命也受到不必要的损耗，甚至造成系统停摆，引起上述原因主要是由于设备运行状态不佳。如，不同零部件之间的非正常摩擦造成工程机械设备磨损异常，长此以往设备的效率不断下降，设备输出的有用功越来越少，效率下降的同时造成设备也容易出现故障，极端情况甚至报废。可以看出，热能与动力工程所使用的机械设备如果存在带病作业等异常现象，不仅会造成工作效率的下降，甚至可能造成设备的不可逆损伤。

1.2 工程体系能量损耗严重

热能与动力工程离不开能源支持，只有对工程机械提供足够的热能，才能将热能转化为动力。但实际上，在很多热能与动力工程的具体实施过程中，对于能量的控制十分随意，使热能不能高效的转变为动能，造成能量的过大消耗，降低了设备的工作效率。根据能量守恒定律，能量既不能凭空消失，也不能凭空产生，热能与动力工程也同样如此，在消耗了热能以后，将热能转化为动力的同时，也会有一部分能量浪费[2]。如果设备的能量转化效率相对较低，就会造成能量消耗较大才能实现相应的做功效果。实践表明，环境因素和设备因素都会造成热量在转化为机械能的过程中造成能量浪费，这对于热能与动力工程来说十分致命，因此必须引起技术人员的高度重视。

1.3 热能与动力工程维护体系有待完善

热能与动力工程的长期稳定运行，离不开科学的维护和保养，很多大型工程机械一旦开始运行不能轻易停下，所以在设备运行之前，必须对其进行系统检测，保证设备处于最佳工作状态。除此以外，长期大功率的状态运行使得设备的负荷压力相对较大，对设备状态产生不良影响，长此以往，造成了热能与动力工程系统运行质量的下滑。

2 优化机械功在热能与动力工程的应用

2.1 科学设计工程机械

工程机械是整个热能与动力工程体系中十分重要的组成部分，并且在现阶段的工业生产中，工程机械产生的机械功十分巨大，并且需要克服设备运行过程中的层层阻力，进而产生不必要的能源消耗。面对上述问题，需要工程技术人员合理的设计工程机械，使得整个热能与动力工程体系运转更加高效，降低无用功的消耗。可以说，合理的设计工程机械，对于提高整个热能与动力工程系统的运行效率起到直接影响。

2.2 提高技术人员的业务能力

工作人员的业务水平和专业素质对于机械功在热能与动力工程中的优化十分重要，如果技术人员的业务能力不高，很可能在操作过程中无法及时解决工作中可能出现的一些潜在问题，甚至造成整个班组运行计划被打乱，这对于整个热能与动力工程来说有着很大影响。为了提高工程技术人员的业务能力，企业应该对员工展开定期的专业培训，尤其是对于一些基层操作人员，更应该让其了解日常工作过程中的一些基本技巧和各项注意事项，一旦设备产生问题出现警报，能够初步做出基本判断，避免造成更大问题。

2.3 对热能与动力工程体系进行严格的监督管理

热能与动力工程作为一项系统工程，在施工和运行过程中应该受到严格的监督和管理。但是根据笔者调查情况来看，很多问题都出现在上述两个阶段，并且一旦运行过程中，在某些环节产生问题，很可能对系统整体产生不良影响，所以必须对热能与动力工程进行严格的监督管理。因此，在工程施工前期应该制定严格的工程计划，规划出施工所需要的各项成本，在成本范围内来科学的设计工程的各个工序，选择高效的运行设备。并且在工程的实际运行过程中，确保不同的运行环节之间有序衔接，避免出现能源浪费情况产生。除此之外，在监督整个热能与动力工程体系运行时，还需要针对工程中的实际问题和表现出的隐患进行详细的排查解决，在确保节约能源的同时，使整个体系更加平稳的运行。可以看出，热能与动力工程整体运行离不开各子系统的高效配合，也离不开科学合理的设计与施工过程。

2.4 促进能量的循环利用

在热能与动力工程的应用过程中必然涉及到机械功，为了提高能量的转化效率，在一些特定场景，还应该做到能量的循环利用。例如在热力发电过程中，可以利用抽水泵将水抽到锅炉中，在热能的作用下，水由液态变成具备较高温度的蒸汽，然后这些蒸汽通过做功的形式带动汽轮机转动产生电能，蒸汽在做功完成以后，可以被再次的循环利用，具体原理和优化过程如下[3]：水在输送至锅炉过程中需要消耗一定的机械功，为了对水资源进行消化利用，往往需要对气态水冷却处理，使其转变为液态，降低水的体积，这样即可实现整个热能与动力工程系统的优化，同时也可以促进能量的循环使用。

2.5 对体系进行定期维护

一般情况下，热能与动力工程中的机械设备运行时间相对较长，并且长期高负荷的运行，很容易造成设备的过运行，使得设备的寿命降低，对整体的热能动力工程系统产生不良影響。所以为了改善上述局面，提高系统的整体运行效果，必须对系统展开定期维护，只有这样才能使工程更加平稳的运行，避免在运行过程中出现问题造成设备停摆。此外，企业可以打造一支专门负责系统维护的专业人才队伍，定期对设备进行巡检，并建立起设备点检表制度，对问题做到早发现，早解决。

3 结语

综上所述，作为工业发展过程中的重要基础保障，热能与动力工程对于我国的工业生产起到十分重要的作用，本文针对机械能在热工系统中的应用及优化进行研究，对于提高工作效率、节约能源有着积极影响。通过本文的分析可以看出，要想优化整个体系，需要从设备、人员和运行环节等几个方面着手，使设备的自动化程度和技术人员的业务能力迈向全新台阶。

参考文献

[1]崔凝，王兵树，宋立琴.基于逐级计算的汽轮机性能仿真模块的研究与应用[J].热能动力工程，2006，21（2）：124-127.

[2]蒋淑娟.关于水平双对置发动机的研究及仿真分析[D].陕西：西安理工大学，2012.

[3]罗桂荣，罗鸣.动力循环系统与制冷循环系统复合式热力发动机：CN200510105805.3[P].2007-04-04.

收稿日期：2020-06-01

作者简介：李德智（1989—），男，江西萍乡人，硕士研究生，助教，研究方向：矿山机械及流体机械。