能源系统概论课学习报告

能源系统概论课学习报告——航空发动机被誉为航空工业“皇冠上的明珠”，是一个国家工业实力和科技水平的象征，是大国地位的重要标志。我的网上调查：早在1980年，美国审计长向国会作证时就曾指出：“新发动机的发展比飞机机体需要更长时间，如果后者是决定进度的因素，两者就不应该同时开始。”事实上，航空发达国家长期以来都是将优先发展航空发动机作为国策，列为国家高科技战略性产业，并给予大量经费支持。关于航空发动机资料查询：基本要求：一、功率重量比大二、燃油消耗量小三、迎风面积小四、工作安全可靠、寿命长五、维护、修理方便（现代国家，能生产制造原子弹的有6个，而独立生产大型航空发动机的只有2个）航空发动机是将流体力学，结构力学的高度应用，难度很大，是为飞行器提供动力的动力装置，需要在高温、高压、高速旋转的条件下工作，对研制的要求很高。其研制集中了现代工业最尖端的技术、最先进的工业成果。因此，航空发动机发展水平也是一国综合国力、工业基础和科技水平的集中体现。如果一个国家在部分技术环节、部分工业门类上存在短板，就会制约航空发动机发展。目前国际上能搞火箭、导弹、核弹的国家有很多，能搞飞机的也有十几个国家。但真正能搞航空发动机的国家只有美国、英国、俄罗斯、法国等几个国家。综合国力、工业基础、科技水平，任何一方面跟不上，都搞不出先进的发动机。经新闻查询：中国发动机还存在以下问题：1、在航空发动机的发展历程中，缺少像钱学森院士那样学贯中西的大师级人物。回顾“两弹一星”的研制历程，大师级领军人物所起的作用至关重要；2、虽然我国航空工业长期受俄罗斯的影响，但是并没有很好地领会他们的设计理念。他们在经济上并不富裕、研究人数相对较少的情况下，利用系统的观念把复杂问题简单化，将苏联各个生产或研发部门提供的性能并不算高的部件和材料，集成出主要性能突出、综合技术水平较高的航空发动机；3、我国历来重学术而轻技术，加上我国当前教育体制、模式的限制，使得航空发动机行业严重缺乏对机械产品悟性深刻的设计师和技术工人。关于燃气轮机：目前美国、英国、德国、俄罗斯、法国和日本等国都已经掌握了先进燃气轮机的关键技术，五大联合国常任理事国中，只有中国至今没能掌握先进燃气轮机的关键技术。运行原理：压气机(即压缩机)连续地从大气中吸入空气并将其压缩；压缩后的空气进入燃烧室，与喷入的燃料混合后燃烧，成为高温燃气，随即流入燃气涡轮中膨胀作功，推动涡轮叶轮带着压气机叶轮一起旋转；加热后的高温燃气的作功能力显著提高，因而燃气涡轮在带动压气机的同时，尚有余功作为燃气轮机的输出机械功。燃气轮机由静止起动时，需用起动机带着旋转，待加速到能独立运行后，起动机才脱开。网上查询：燃气轮机是一个涉及国家海军动力的战略性产业，是能源动力装备领域的最高端产品，代表了装备制造业的最高技术水平，被誉为动力机械装备领域“皇冠上的明珠”。是否掌握制造燃气轮机关键技术直接关系到各国的国际地位。发达国家都把燃气轮机作为国家最重要的产业长期支持。燃气轮机相关技术是关系国家能源及国防安全的战略性新兴产业。自我看法：总体来说是我国综合国力与世界先进水平还有很大差距。劳动力素质偏低，科技发展不平衡，工业基础薄弱。无论是大型航天发动机，还是燃气轮机的核心技术，我们国家都离世界前沿有相当长的一段距离，对于整个国家的发展，民族的振兴都很不利。但大型航天发动机、燃气轮机正是军队中飞机、战舰、坦克、装甲车等等的核心元素，直接与国防力量相关，而只有巩固和强大国防，国家才能获得基本的生存和发展权益。一个国家，一个民族，最根本的利益集中体现在两个方面，一个是生存即安全问题，一个是发展问题，而这种安全与发展权益的获得与保障，则是与国防的强大与巩固紧紧联系在一起的。如果说，旧中国有国无防、国门洞开饱受列强欺凌的历史为中华民族提供了应当永远汲取的教训的话，那么，建国之初我们即依靠军事、国防力量粉碎了国内外敌人的进攻和捣乱，为年轻的共和国赢得了国际地位与和平建设发展环境的实践，则为中华民族自立于世界民族之林开创了新纪元。新中国是在极其复杂严峻的国内和国际环境中巩固和发展的。在国内，国民党反动派及一切旧势力不甘心它们的失败，仍依靠其残余的军事势力和经济的、文化的、宗教的多种手段进行顽抗；国际亡，以美国为首的帝国主义列强既不愿看到中国脱离殖民体系而独立，更害怕它走向繁荣富强。它们在外交上、政治上采取不承认主义，在经济上实行封锁禁运。这一切的一切都在向我们昭示着新中国国防建设的必要性和重要性。我们需要有自己自主研发的世界一流的燃气轮机，这样才可以进一步建立起军事上的超然地位，这对我们实现中国梦，实现中华民族的伟大复兴都有重要意义。关于整体煤气化联合发电：资料查询：它由两大部分组成，即煤的气化与净化部分和燃气-蒸汽联合循环发电部分。第一部分的主要设备有气化炉、空分装置、煤气净化设备(包括硫的回收装置)，第二部分的主要设备有燃气轮机发电系统、余热锅炉、蒸汽轮机发电系统。IGCC的工艺过程如下:煤经气化成为中低热值煤气，经过净化，除去煤气中的硫化物、氮化物、粉尘等污染物，变为清洁的气体燃料，然后送入燃气轮机的燃烧室燃烧，加热气体工质以驱动燃气透平作功，燃气轮机排气进入余热锅炉加热给水，产生过热蒸汽驱动蒸汽轮机作功。自我看法：我国煤炭资源丰富，已探明的煤炭资源占一次能源的百分之90以上，是世界第一的煤炭生产和消费大国，也是世界少有的以煤炭为主要的一次能源的国家之一。煤电在我国的电力工业中起主导作用，但煤炭的开发和利用已经变成了我国环境污染物的主要来源，大量的煤炭使用严重地损害了我国可持续发展的经济和环境基础，因此在二十一世纪必须依靠科技进步促进我国资源、经济和环境协调发展，在这种背景下，开发和采用洁净煤技术将是这一发展的必然要求，而IGCC把高效、清洁、废物利用、多联产和节水等多种特点有机地结合起来，符合新世界的发展方向，并且IGCC并不存在重大的技术障碍，发展其同时还可以带动相关产业一同发展，可谓是大有可为之处所在。作为清华热能工程系的学生又怎能无视这一片广阔的天地？我们应当继续努力学习，提升自己的科学文化素养以，开拓自己的视野，希望将来我们中有一部分人能在这方面引领中国走向世界之巅。CCS：网上资料：名称解释：碳捕捉，就是捕捉释放到大气中的二氧化碳，压缩之后，压回到枯竭的油田和天然气领域或者其他安全的地下场所。吸引力在于能够减少燃烧化石燃料产生的有害气体——温室气体。在世界石油会议（WPC）上，能源行业的老总们都热切希望把它当作一个解决气候将变暖的方案。但是，技术瓶颈仍然存在，大规模发展的价格依然昂贵，让项目进行困难重重。一个经常被谈及的可能性就是碳捕捉和封存（CCS），也就是把二氧化碳深埋于地下。能源公司对这项技术有着很高的期望（见图表）。但是有两个问题。其一是没人知道这项技术是不是真的那么管用（或者说，是不是深埋的二氧化碳不会泄露）。另外一点便是虽然我们还不知道效果如何，可以肯定的一点是CCS技术很贵--它高昂的成本甚至使替代能源都显得十分具有吸引力。原理：“捕捉”碳并不难。二氧化碳和胺类物质发生反应。二者在低温情况下结合，在高温中分离。这样，可以使电厂产生的废气在排放前通过胺液，分离出其中的二氧化碳；之后在适当的地方加热胺液就可以释放二氧化碳。更好的方法是使煤和水发生反应，产生一种二氧化碳和氢气的混合物。在这种混合物中二氧化碳含量比一般电厂废气中的更高，所以更容易分离。之后燃烧的就是纯氢气了。这套处理工序成本很高，但没有证据表明这个方法是没有效果的。丹麦一家使用单乙醇胺做二氧化碳吸收剂的实验厂已经运行了两年。法国的阿尔斯通公司一所设在威斯康星的使用氨水捕捉碳的实验基地也即将建成完工。真正麻烦的是下一个步骤。二氧化碳需要长期埋藏，因此必须达到很多要求。要成功地封存二氧化碳，需要一块在地平面1000米以下的岩体。在这样的深度，压力会将二氧化碳转换成所谓的“超临界流体”，只有这样状态的二氧化碳才不容易泄露。另外，这片岩体还要有足够多的气孔和裂缝来容纳二氧化碳。最后，还需要一块没有气孔和裂缝的岩层来防止泄露。成本：关于成本，根据麻省理工大学去年发表的一份报告，捕捉每吨二氧化碳并将其加压处理为超临界流体要花费25美元，将一吨二氧化碳运送至填埋点需要花费5美元。这也就是说，发电厂每向大气中排放一吨二氧化碳就要支付30美元；这一数字接近联合国政府间气候变化专门委员会建议的碳价格的中间值和欧盟现行的碳价格。另外，一份由一家名为SynapseEnergyEconomics的咨询公司发布的报告提出，美国的能源公司已经开始在内部审计中按每吨3元到61元不等计算碳价。而这一范围的中间值也是30美元。感想：目前全球变暖问题的确是全人类乃至地球所有生灵都要面对的严峻挑战，而这个问题要从源头上解决是很困难的，因为人类始终要发展，工厂不可能停产，汽车也不可能不开，因此CCS所提倡的二氧化碳的捕捉和封存真是一个了不起的方法，如果可以在全世界内大范围实施那么地球环境威胁将会有大大改观。但同样，凡事必有利弊，首先这算是一个透支的方法毕竟我们并没有真正转换或利用这些二氧化碳，在没有很好的利用方法之前始终都将是一个隐患，其次正如资料中所言，现在的技术还不能做到低成本，而在现代社会尤其是资本主义社会，成本问题直接相关到其可行性，也就是说目前也无法做到大规模推广。但就目前来看这确实不失为一个好方法。这让我认识到了我们热能工程系身上的重任，我们不仅仅是在发展能源，同时也在为人类生活环境的明天着想，我想这才是所谓的大器吧，一想到自己的所学正是人类目前迫切需要人才的领域，紧张感和荣誉感就不禁浮现在心中，紧张的是自己身上的重担，和荣誉则是为自己所选择奋斗的事业。人们总是说咱们是烧锅炉得到，但没准就是咱们烧锅炉的拯救了世界呢！吴仲华网上资料:吴仲华（1917.7.27-1992.9.19），出生于上海，原籍江苏苏州市，中国工程热物理学家。中国科学院院士。1940年毕业于西南联大后留校任教。1947年在美国麻省理工学院获博士学位。先后任美国NACA研究科学家、PIB教授。1954年回国，历任清华大学动力机械系教授兼系副主任，中国科学院动力研究室主任、研究员，力学研究所副所长，中国科学院工程热物理研究所所长、名誉所长，中国科学院主席团执行主席、名誉主席，全国人大常委会委员，中国航空学会理事长，中国工程热物理学会理事长，《工程热物理学报》主编等职。1970年在先进压气机国际会议上，与会科学家把吴仲华创立的“叶轮机械三元流动理论”更明确地定名为“吴氏通用理论”，理论中的基本方程则称为“吴氏方程”。吴仲华先生从1948年在美国航空咨询委员会（NACA）刘易斯喷气推进实验室任研究科学家开始，至1992年去世，从事科研工作44年。他一生的学术成就大致可以分为以下方面：一、创立叶轮机械三元流动通用理论。二、创立工程热物理学科。三、参与国家能源动力战略研究与中国科学院决策，倡导总能系统与能源战略构思。四、研究发展燃气轮机及联合循环。具体：抓住了科学发展的新动向；严密的基本概念和创新的思想；化整为零，提出了流面模型；密切联系工程实际，与实验研究结合；理论应用的深入与叶轮机械的发展相辅相成；创立工程热物理学科；制定了全国工程热物理学科发展规划；创建工程热物理学会；创办工程热物理学报；中国能源问题的战略构思；倡导能的梯级利用与总能系统；提出能源领域若干重要的研究方向；积极发展地面燃气轮机；科研与生产相结合地发展联合循环；积极推动中国洁净煤技术的发展。感想：吴仲华老先生是我们这个学科的开创者，我们有必要去了解老人家的一生经历，去勉励自己将这面火炬继续传递下去。吴仲华先生一生治学严谨，理论基础功力深厚，科学眼光敏锐而深刻，通过他的各个时期的学术论文和科学讲座，深深地影响了我国几代热物理科学界和动力工程界人士，也极大地提高了我系的科学水平并培养了严谨的科学作风，他为祖国、世界科研事业做出了卓越的贡献!吴仲华的一生，是工作的一生!吴仲华的一生，是顽强奋斗的一生!吴仲华的一生，是一个优秀科学家的一生!而我们身为当代清华人天，我们正身处一个