简单说点热工学

热工学到底是什么？有什么用？

热工学从其内涵上讲，是研究机械能和热能之间相互转换、热量传递基本规律以及能量合理利用的综合学科。这是一门能源与动力类及相关专业本科生的必修课。根据能量利用方式的不同，课程主要涵盖工程热力学和传热学两大部分。

其中工程热力学主要探讨热能的间接利用，也就是热能与机械能等其他形式能量之间的相互转换的规律。目标是减少能量在转换过程中的损失，从而提高能量的转换效率。比如：煤炭或天然气在锅炉里燃烧，将化学能转化成蒸汽携带的热能；热蒸汽推动汽轮机运转，热能产生机械能；汽轮机带动发电机，机械能继续产生了电能。这就是发电厂运行的基本过程。工程热力学就是研究这个过程是如何提高转化效率，降低损失的一门学问。再比如，汽车发动机可以利用燃油的化学能，并将其转化成机械能，驱动汽车前进；这个过程也具体地反映了该学科的实际应用。

而传热学则主要研究热能的直接利用，即热量传递的基本原理及遵循的物理规律，其目标是减少热量在传递过程中的损失，以提高热量传递的效率。比如我们冬季供暖的管道，都需要进行保温，避免热量还没有送到广大居民房间，就散失在寒冷的室外。再比如钢铁工业、建材工业以及冶炼中的高温炉窑，如何在消耗相同化石能源获得热量的前提下，生产出更多的合格产品，这些目标的实现，都是须要用到传热学的知识。

热工学研究的“能量转换效率提升和热量高效传递” 无处不在地体现着“节能”的根本属性，而这恰恰与我国 “双碳”战略高度契合。我国目前的能源消费结构依然以化石能源，特别是煤炭为主。化石燃料的燃烧取热，无论是发电行业的间接用热，还是以建材（水泥、玻璃和陶瓷）制造业为代表的直接取热，都会产生温室气体排放。可以说，节能工作的好坏直接影响着我国“双碳”战略的落地。

热工学也有不同行业的分支，因为各行各业，都需要将工程热力学和传热学的基本原理与行业实际相结合，这就衍生出来了不同行业的热工学，如建筑热工、冶炼热工以及无机非金属材料热工学等等。

以无机非金属材料热工学为例，真正将热工基础理论与无机非金属材料科学相结合，并建立完整的热工理论体系，是在化工行业充分发展起来以后，人们才得以借鉴和学习。如果您想从事或者在节能领域进行深入的研究，建议首先学习一下化工原理课程。与化工行业有所区别的是，无机非金属材料的生产制造（水泥、玻璃、陶瓷和耐火材料等）的关键操作单元，都与“热”有关，于是前辈们就单独将其提取出来，形成了这门学科。当然无机非金属材料热工学也借鉴了动力和冶金等行业的成功经验和研究成果。

热工学可以帮我们解决绝大多数的与热有关的工程实际问题，为我们进行能效评估、节能低碳技术评价，以及能源管理等具体工作提供可靠的理论支撑。毫无疑问，从事“节能减碳”的科技工作者，学好热工学是非常必要的。试想，假如一个不了解传热学中黑体辐射三大定律，即斯蒂芬玻尔兹曼定律（Stefan-Boltzmann’s Law）、普朗克定律（Planck’s Law），以及兰贝特定律（Lambert’s Law）的人，在和别人谈论温室效应原理以及相关节能技术的时候，可能难免没有底气；听众和讲者，双方可能都难免陷入尴尬。

“夫君子之行,静以修身,俭以养德。非淡泊无以明志,非宁静无以致远”。抛开纷扰，平复内心，加强理论学习是重要的。如果读者感兴趣，可以给我留言，我会陆续开发相关热工理论的课程，与大家一起学习进步。

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