工程熱物理論文精選(九篇)

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第1篇：工程熱物理論文范文

關鍵詞：留學；日本；動力工程及工程熱物理；機械理工學；培養方案

中圖分類號：G643 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2014）29-0008-02

從1872年中國近代走出第一名留學生容閎以來，我國的出國留學事業已經走過多個歷史階段。進入21世紀后，我國自費出國留學人數激增，興起留學的熱潮。因地理位置的相近與文化的相似，赴日留學逐漸成為很多學生的選擇。另外，日本為全面加入到全球化人才爭奪戰而積極地調整留學政策，在2008年提出接收“留學生30”，更使日本成為中國留學生的首選國之一。[1]

在日本，研究生院被稱為大學院，碩士研究生則稱作大學院生。大學院生畢業將被授予修士學位，等同于我國碩士學位。特別要說明的是，研究生或特別研究生在日本是期望在大學研究機構中針對相關專業領域繼續深造的入學者，學習期滿后將不被授予學位。京都大學（Kyoto University）是日本一所國立研究型綜合大學，在日本國內大學綜合排名中排位第二，僅次于東京大學。其大學院18個研究科中的工學研究科包含社會基礎工學、建筑學、機械理工學、航空宇宙工學等17個專業。其中機械理工學專業下又分有機械系統創成學、流體理工學、物性工學、機械力學等8個研究室。物性工學研究室中的熱物理工學方向、機械系統創成學研究室的機械系統創成學方向以及流體理工學研究室的分子流體力學方向等多個研究方向與北京工業大學動力工程及工程熱物理專業的研究方向相似，故本文以北京工業大學動力工程及工程熱物理專業與京都大學機械理工學專業為例，分析對比各自在碩士研究生階段的培養方案，希望對將來有留學日本意向的學生起到參考作用。

一、中日兩國碩士研究生培養方案的比較

1.培養目標

北京工業大學的碩士研究生階段分別設置有學術學位碩士研究生（簡稱學碩）和專業學位碩士研究生（簡稱專碩）。它們雖處于同一層次，但在培養規格上各有側重點。專業學位碩士研究生的專業名稱雖為動力工程專業，但其研究方向與動力工程及工程熱物理專業相同，故本文視其為同一專業的另一種培養方案。

從培養目標上來看，學術學位碩士研究生的動力工程及工程熱物理專業側重培養滿足科研、教學、設計、工程設計等各方面需求的高層次應用型人才，要求兼有扎實的專業知識和合格的實踐與創新能力。在培養目標中不僅對學科領域的學習成果做出要求，在道德素質與文化素質上也有著較高的期望。專業學位碩士的培養目標成為專業領域高層次應用型的專門人才，要求基礎扎實、實踐能力強且具有一定的創新能力。

京都大學的機械理工學專業的培養目標是培養擁有克服有挑戰性研究課題能力，具有領導能力的技術人才和研究人才。在京都大學該專業教育目標別提到了期望學生能夠利用所學知識努力回饋社會。

對比兩所大學的培養目標，可看出北京工業大學的學術學位碩士研究生偏重科研，專業學位碩士研究生偏重工程實踐，而京都大學在科研與工程實踐間并沒有明確的偏重。國內高校近年學術道德問題頻出，研究生教育不僅要達到學術的標準，更要注重個人的學術道德與學術規范。所以將德才兼備寫入培養目標有著深遠的意義。[2]將回饋社會寫入培養目標對日本本國來說是為了維持產業活力以解決少子化帶來的人才匱乏，對于留學生則是為了提高日本的國際威望，為日本在國際人才爭奪中取得優勢。[1]

2.學制與課程設置

現在日本的大學課程設置制度是根據1991年7月正式實施的新《大學設置基準》制定而成的。其中提到，在符合國家最基本課程設置要求下，各個大學可以基于學校特點制定其辦學方針與教學思想，并且可自主進行課程設置。[3]所以京都大學的課程設置在個別課程上和其他日本大學會有不同，但在實現相應學位的教育目的上是相同的。

北京工業大學此專業學術學位碩士課程分為學位課、選修課與學術活動，研究生需要修滿至少26學分。專業學位碩士課程分為基礎知識、專業知識、工程知識、綜合素養、實踐訓練共5個模塊，研究生需要修滿至少32學分。在課程設置上學碩與專碩大致相同，區別在于專碩課程中增加了科技文獻檢索、六西格瑪管理、工程倫理案例分析等工程綜合素養課程與總計1年的校內外實踐訓練環節。從圖1中可看專碩在各模塊中所分配必修學分較平均，使其在理論知識與工程實踐兩方面得到平衡。京都大學機械理工學修士課程包含基礎科目、發展科目與實習科目，大學院生至少需要修滿30學分。

表1 京都大學機械理工學專業與北京工業大學動力工程及工程熱物理專業的課程設置

從圖1中可以看出，京都大學的必修學分配比相對北京工業大學的學碩更平均。如上文訴述京都大學機械理工學專業涵蓋的研究方向眾多，所以基礎科目需要兼顧各研究方向。學生需根據各研究室研究題目在發展科目中學習相應內容。其次，如表1所示日本高校和國內的專碩課程同樣重視實踐訓練環節。在圖1中也可以看到京都大學的實踐環節必修學分占到總學分的近三分之一。北京工業大學動力工程及工程熱物理專業的研究方向集中，在課程中設置了更多針對本專業研究方向的課程。國內的學碩課程雖然也有實踐訓練課程的設置，但更注重科研方面。另外，受到國情的影響，國內必修課程中均含有思想政治、哲學和英語課程。京都大學工學研究科為深化專業教育與拓寬工程技術相關知識的學習，面向全體學生設有選修的共通科目，如表2所示，其中大多為英語課程。面向留學生還開設有輔導日本語的專項課程。

表2 工學研究科共通科目

北京工業大學動力工程及工程熱物理專業的碩士研究生學制均為3年，學習年限2.5-3年。京都大學機械理工學專業的學習年限為2年，在研究和學習中有出色進展者可以縮短修業時間。日本大學大學院中普遍采用2年學制，與國內相比縮短了學習年限，但必修學分卻與國內大致相同。雖然中日兩國1學分對應學時數略有差異，但也不難得出日本大學院課程與國內相比并不輕松的結論。

3.招生要求

日本申請修士課程與國內一樣需要相應的學歷證明，并且報考大學院留學需要提交自己的研究計劃，明確自己希望研究的課題。可以參考相關的學術論文來確定自己的研究課題。在確定了自己的研究課題之后，需要撰寫研究計劃書。在申請之前，需要與目標導師取得聯系，進行溝通，在獲得內諾之后申請入學。

成為大學院生與國內一樣要經過大學院生錄取考試。以京都大學機械理工學為例，設有筆試和面試。筆試有數學、機械力學和專業科目三門考試。另外，英語也作為考核的科目之一，非英語母語的考生需要提供TOEFL或TOEIC成績，成績優秀者可抵作英語筆試成績。

二、結論與討論

綜上所述，國內大學大多設有學術學位碩士研究生和專業學位碩士研究生，而日本大學中只有大學院生。從培養目標來看，中日大學均以培養具備各方面能力的高層次應用型人才為目的，但從京都大學的培養目標中可以看出，相比國內日本大學更注重所培養人才對社會、對環境的意義和對國際化人才的培養。在課程設置方面，相比國內日本大學一方面在同一專業下涵蓋更多的研究方向，另一方面日本大學在課程設置上具有一定的自主性，所以學生在選課時具有更多的選擇余地。日本在招生方式上更加靈活，有意留學日本的同學在取得必要資質的同時，也要與研究室導師取得聯系，進行良好的溝通。

參考文獻：

[1]王磊.日本“留學生30”的背景、問題與展望[J].淮北師范大學學報：哲學社會科學版，2012，33（2）：128.

第2篇：工程熱物理論文范文

【關鍵詞】全日制 石油與天然氣工程專業 專業學位研究生 聯合培養

聯合培養是近年來教育部大力倡導的研究生培養模式，是一種以提升研究生綜合素質和創新能力為重點的一種新的研究生教育制度和培養模式[1]。為了實施和完善東北石油大學全日制專業學位碩士研究生培養模式的轉變，結合自身學科的專業特點與學科優勢，為穩定和提高碩士研究生的培養質量，使畢業生基本掌握本學科堅實寬廣的基礎理論和系統深入的專業知識，具有從事科學研究工作的能力，使之成為石油與天然氣工程專業具有工程實踐能力、知識轉移能力、技術整合能力、市場推廣能力的科技創尖人才，東北石油大學石油工程學院努力探索出跨學院、跨企業的“兩跨”深度合作全日制專業學位碩士研究生培養模式。

1 構建全日制石油與天然氣工程專業學位研究生培養模式

1.1 跨學院聯合培養

為了加強石油與天然氣工程專業學位研究生綜合素質和實踐能力、創新能力的培養，全面提高培養質量，東北石油大學石油工程學院、土木建筑工程學院、機械科學與工程學院三個學院開展了跨學院聯合培養全日制石油與天然氣工程專業學位研究生培養模式的改革與實踐。通過調研各學院各專業的研究方向，以把握石油與天然氣工程學科內涵為核心，以油氣田開發工程、油氣井工程、油氣儲運工程等方向為宗旨，尋找其與工程熱物理、機械工程學科等的知識交叉點和問題突破口，凝練突出學科特色、體現學科水平，保障跨學院聯合培養全日制石油與天然氣工程專業學位研究生的順利開展。

1.2 跨企業聯合培養

跨企業聯合培養是學校通過參與企業的合作，避免自身的科研工作成為無源之水、無本之木，促進科研成果的轉化，不但提高了研究生的專業知識水平和科研能力，而且提高了企業的競爭力，為企業儲備優秀人才提供便利，實現企業、學校、學生各方“多贏”的一種人才培養模式。東北石油大學工程學院與大慶油田、吉林油田科研院所及生產單位結合，建立了跨企業聯合培養模式，即由校內具有工程實踐經驗的導師與經企業單位推薦的業務水平高，責任心強，具有高級技術職稱的人員聯合指導研究生，來自企業的導師由學校按程序辦理聘任手續。

1.3確定聯合培養的導師隊伍

由石油工程學院牽頭，協同相關院系相關企業組成跨學院跨企業聯合培養石油與天然氣工程全日制專業學位碩士研究生的管理小組，研究制定研究生指導教師篩選原則與標準，建成在石油與天然氣工程領域具有較好科研基礎和科研成果的導師隊伍。定期聘請現場有科研、生產經驗的研究人員為專業學位研究生開設課程與講座，增強學生的專業實踐教育環節。

1.4 確定聯合培養選擇標準

參加聯合培養的全日制石油與天然氣工程專業學位研究生要有自愿聯合培養意向且與招生專業單位研究方向有契合點；本科主修專業課程要與招生專業單位課程具有學科交叉點；參加聯合培養的碩士研究生要以不斷地提高自身的全面素質和不斷加強創新能力的培養為目的；參加聯合培養的碩士研究生要有很強的動手能力、團體協作能力等，著重提高他們的工程實踐知識和工程應用能力，使他們一出校門，就能很快夠融入石油生產中去。

1.5 制定聯合培養的培養方案

全日制石油與天然氣工程專業學位研究生的課程設置應明確目標，定位準確，在課程設置方面應加大實踐性教學，面向企業現場，將技術得以應用產生的起因和技術革新發展過程展示給學生，并引導學生的發散思維，激發學生自主學習和探究的動機，增強學生自身參與知識建構的積極性和自覺性[2]。東北石油大學石油工程學院每年都應根據石油企業的實際制定招生、培養的詳細規劃，按照石油企業的需要調整專業學位研究生課程。培養方案應由學位評定分委員會（學科）討論通過，報送研究生院備案后實施。

2 全日制石油與天然氣工程專業學位研究生培養模式的保障措施

2.1 加強實習基地建設

校內外實驗室、實訓、實習基地建設是應用型人才培養的重要保證。要根據各專業的實踐教學體系，加大實驗室、實訓基地的投入，開拓校外實習基地[3]，以培養學生的實踐動手能力和適用能力。東北石油大學石油工程學院發揮地域優勢，積極開拓校外實踐基地，以為企業培養專業學位研究生為契機，密切與企業領導溝通，2004年以來先后建立14個校外實踐基地。同時，石油工程學院利用學科資源優勢，與校內其他專業合作，共同開發建立校內實踐基地，實現教學資源利用率的最大化，增強學生的創新性實踐能力，改善教學效果，提高教學質量。

2.2 加強論文評估考核體系建設

全日制石油與天然氣工程專業學位研究生的學位論文必須由攻讀專業學位研究生本人獨立完成，具有一定的技術難度、先進性及與工學碩士學位論文相當的工作量，能夠體現論文作者運用科學理論、方法和技術手段解決工程實際問題的能力和具有獨立承擔專業技術或專業管理工作的能力。論文選題要突出石油與天然氣工程專業的實踐性和應用性，研究結果要解決實際問題，能夠在實踐中得到應用。共同審核學位論文工作的技術難度和工作量；審核其解決工程實際問題的新思想 、新方法和新進展；審核其新工藝、新技術和新設計的先進性和實用性；審核其創造的經濟效益和社會效益，來保證聯合培養全日制專業學位研究生的論文質量。

3 全日制專業學位研究生培養模式存在的潛在問題

我國的研究生教育歷史較短，作為起步更晚的全日制專業學位碩士培養管理就更顯滯后。生源復雜，個體差異性大，勢必給研究生的日常管理工作帶來較大的難度。學校教育管理的信息化不足，學生們得不到及時有效的信息且無法與管理者進行流暢的溝通，管理體系和設施不夠完善，權責不清，這就要求強化管理隊伍。其次課程體系還不完善，不適應聯合培養研究生的要求，課程設計上缺乏一套適應聯合培養研究制度的課程體系，教材內容上缺乏企業實踐經驗的原因。再次，研究生培養質量評價體系不完善，其培養質則更應體現在解決實際問題的能力以及為企業創造新技術、新產品的能力上。

4 采取的解決方法

（1）以主干專業為主導

以石油與天然氣工程專業為主導，確立主干專業在聯合培養中的主導作用；以工程熱物理與機械工程等相關專業為支撐，尋找相關學科的知識交叉點和問題突破；保障跨學院聯合培養的順利進行。

（2）以項目為紐帶進行研究生聯合培養

具體地說，就是指在研究生培養的培養目標、課程教學、科學研究、社會實踐、專業實習、論文開題、論文撰寫、論文答辯等各方面，圍繞人才培養和教育而進行的具有生產、學習、科研三項功能的教育合作。保障跨企業聯合培養的順利進行。

（3）以研究生為中心

以培養研究生的實踐應用能力和創新能力、提高研究生培養質量為核心，樹立研究生在聯合培養中的主體地位。以東北石油大學的國家級重點實驗室、國家工程技術研究室、國家工程教育中心以及省部級研究基地、校企共建工程技術研發中心等為主要平臺，充分利用企業的地緣優勢，整合相關學科科研經費、實驗設備、軟件設施、圖書資料及其他物質條件，形成跨學院跨企業聯合培養的有效資源。

（4）以市場為導向

充分發揮市場機制的作用，形成競爭性的市場機制，最終實現研究生培養對接市場需求，跨學院跨企業聯合培養的制度化及企業對聯合培養的內需化。

【參考文獻】

[1]李勇，陳艷慧，李博，等.全日制專業學位碩士研究生校企聯合培養模式研究[J].高教研究，2013（9）：238.

第3篇：工程熱物理論文范文

關鍵詞：節能減排；全球氣候變化；工程熱力學；教學

作者簡介：張昊春（1977-），男，河北萬全人，哈爾濱工業大學能源科學與工程學院，講師；王洪杰（1962-），男，山東掖縣人，哈爾濱工業大學能源科學與工程學院，教授。（黑龍江 哈爾濱 150001）

中圖分類號：G642.0     文獻標識碼：A     文章編號：1007-0079（2012）05-0052-02

一、歐美教學體系中的全球氣候變化及節能減排教學

工業革命帶來的現代經濟增長，使人類的物質財富以史無前例的速度擴張。但是，由于這種經濟社會發展模式是以使用化石燃料為基礎，化石能源生產和消費排放的大量溫室氣體導致全球氣候變化，引發了氣候變暖、極端天氣、氣象災難、海平面上升，危及整個人類的生存和發展。為遏制全球氣候變化，人類必須大幅減少化石燃料的使用，減少溫室氣體排放。未來的經濟社會發展模式必須建立在低碳基礎之上，通過低碳發展，研發和推廣低碳能源技術、增加碳匯、發展碳吸收技術，以及節能減排、產業升級、消費模式更新和制度創新，大幅提高單位碳排放的生產效率，推動應對氣候變化取得新的重大進展。這種變化代表著一種新發展模式的出現，必將深刻地改變人類的生產和生活方式。

應對全球氣候變化，加強節能減排事業是國家基本國策，也是當代高等工程教育中必然要深入和強化的教學內容。但是，目前沒有將其全面而系統納入現有的高等教育培養體系中，在教材、課堂教學和素質培養過程中并沒有占有相應的重要地位，如何在現有的教學體系中整合這部分內容成為教育者共同關注的問題。

2007年，受美國自然科學基金會的資助，美國Connecticut大學舉辦了名為“Frontiers in Transport Phenomena Research and Education：Energy Systems，Biological Systems，Security，Information Technology and Nanotechnology（傳輸現象研究和教育前沿：能源系統、生態系統、國家安全、信息技術和納米技術）”的研討會。國際工程熱力學領域著名學者，美國內華達大學機械工程系的Yunus Cengel教授做了題為“Green Practices into Engineering and Non-Engineering Education to Combat Climate Change（工程中引入綠色實踐及挑戰氣候變化的非工程教育）”的特邀報告，加拿大皇后大學的Patrick Osthuizen教授做了題為“Some Factors to Consider in Teaching Renewable Energy in an Undergraduate Engineering Program（在工科本科生教學計劃中講授可再生能源的一些考慮因素）”的報告，旨在改進現有的工程教學體系，從而保證發達國家在可再生能源領域的全球領導力[1]。

實際上，長期以來，與氣候變化、能源高效利用、可再生能源開發與利用相關的教學和素質拓展內容在歐美的《工程熱力學》教材與教學體系中一直得到很好的整合，涉及現實中與能源相關的經濟、設計及國家安全問題，既學以致用，又幫助學生提高對工程實踐及安全的意識，還提高了學生的環境保護意識，代表了當前國際領域內工程熱力學教學的最高水平。如美國內達華大學（里諾校區）Yunus A. Cengel教授和北卡羅來納州立大學教授Michael Boles合著的《Thermodynamics：An Engineering Approach》一書[2]，是全球范圍內最為暢銷的工程熱力學教材，迄今為止已更新至第7版，其中關于能源與環境、氣候變化及能源有效利用的非傳統經典內容在書中所占的比重越來越大，彰顯了在前言中作者談到的著書宗旨：talks directly to tomorrow's engineers in a simple yet precise manner，that encourages creative thinking，and is read by the students with interest and enthusiasm（直接與未來的工程師以一種簡單而精確的方式對話，鼓勵創新性思維，讓學生讀起來感興趣并有熱情）。另一個例子是國際工程熱物理界著名學者Heniz Herwig教授所著的《Technische Thermodynamik（工程熱力學）》教材[3]，包含了溫室效應及核能、太陽能、風能、生物能等可再生能源在德國的實際應用案例。

二、教學內容的重新分配與系統整合

工程熱力學是研究熱能和機械能相互轉換規律及熱能有效利用的科學。“工程熱力學”課程是熱工、市政、航空航天等多個工程類專業的重要技術基礎課之一，課程的教學目的和主要任務是使學生掌握能量轉換的基本規律，并能正確運用這些規律進行熱工過程和熱力循環的分析計算[4]。本課程的學習不僅為學生學習專業課程提供必要的基礎理論知識，而且為學生畢業后解決生產實際問題和參加科學研究工作打下一定的理論基礎。以提高能源轉換效率為核心內容的“工程熱力學”課程與該主題有著天然的緊密聯系，可以在傳統的教學內容中納入現代元素，課程教學內容的重新分配與系統整合如表1所示。

三、實踐性環節

在實踐性環節中，[5]結合工程專業的科技創新活動，通過課程設計和課程論文，讓學生自己查閱資料，自己動手分析和解決問題，從而培養創造性思維能力和獨立研究能力，論文題目有中國可再生能源利用現狀調研、日常生活節能方案、教室照明用電浪費情況調查、航天系統能源設備調研等。

表2給出了一位2006年本科生完成的《個人節能計劃與實踐》的主要內容。

四、總結

應對全球氣候變化，節能減排是當代高等工程教育中必然要深入和強化的教學內容，但是目前尚未在教材、課堂教學和素質培養過程中占據相應的地位，在現有的教學體系中全面而有效整合這部分內容，業已成為國際工程教育界所共同關注的問題。歐美大學《工程熱力學》的教學體系中有效整合了氣候變化、能源高效利用、可再生能源開發與利用的內容，代表了當前國際領域內工程熱力學教學的最高水平。

筆者在寬專業和多學時“工程熱力學”教學實踐中，將與應對全球氣候變化與節能減排密切相關的國家政策、全球能源利用與環境污染現狀、能源的高效利用和新能源技術與工程熱力學各教學章節環節相整合，并指導學生開展實踐活動，取得了良好的教學效果，為“工程熱力學”課程教學與氣候變化與節能減排的整合進行了有效的探索和實踐。

參考文獻：

[1]楊玉順,張昊春,賀志宏.工程熱力學[M].北京:機械工業出版社,2009.

[2]張昊春,王洪杰,竇亞茹.高等工科《工程熱力學》創新教學模式研究和實踐[J],黑龍江教育,2010,(3):153-155.

[3]T.L.Bergman,A.Faghri,R.Viskanta.Frontiers in transport phenomena research and education:Energy systems,biological systems,security,information technology and nanotechnology[J].International J.of Heat and Mass Transfer,51,2008,4599-4613.

第4篇：工程熱物理論文范文

關鍵字：空氣-水兩用型平板型太陽能集熱器，空氣間層，數值模擬

中圖分類號：TK511文獻標識碼： A

0前言

太陽能是一種資源豐富，無污染的可再生能源。自古以來，人們對太陽能利用的研究從未間斷過。近現代以來，隨著科學技術的飛速發展，工業革命給地球帶來了翻天覆地的變化，也使得環境污染和能源危機問題的亦日益加劇。太陽能因其獨特的優勢而成為國內外科學家的研究焦點，如何高效利用太陽能資源是緩解環境污染，緩和能源危機，保證人類社會可持續發展的重要途徑。太陽能集熱器是太陽能利用的重要技術之一。平板型太陽能集熱器因其成本低，承壓高，結構簡單和安裝方便而獲得廣泛應用。國內外學者對提高平板型太陽能集熱器的集熱性能展開了大量研究[1]。

平板型太陽能集熱器在吸熱板和玻璃蓋板之間存在一個空氣間層。許多學者就空氣間層厚度對集熱器換熱能效的影響開展了許多數值模擬與實驗探究。近些年來，許多學者提出空氣和水兩種介質同時在集熱器內換熱的的空氣-水兩用型集熱器。即在提供生活熱水的同時，在空氣間層兩側開口并在一側加一風機送風，用以收集集熱器空氣間層內的熱空氣用來為房間送新風，并為此進行了大量實驗研究。本文通過建立平板型太陽能集熱器模型并利用CFD模擬技術對其空氣間層集風進行數值模擬，獲得了入口速度和出口溫度的關系，并得出了合理的風速建議值，可以為下一步的實驗工作提供理論支持和實驗指導。

1物理模型

平板型太陽能集熱器主要由玻璃蓋板、空氣間層|吸熱板、保溫層、集熱器外殼以及流道組成。本文研究的平板型太陽能集熱器空氣間層的平面圖如圖1 所示。空氣流道即空氣間層高0.1m，長2.2m。其上部為真空玻璃蓋板，下部為吸熱板（其上涂有選擇性吸收涂層），二者之間為空氣間層。底部及四周做巖棉保溫層。

平板型太陽能集熱器工作原理是：涂有吸收層的吸熱板吸收透過玻璃蓋板的太陽輻射，將太陽輻射轉化為熱能。吸熱板溫度升高，由于吸熱板兩側上部充滿空氣，下部有生活用水，它會與空氣和水進行對流換熱，水和空氣溫度升高。空氣-水兩用型平板型太陽能集熱器集熱器兩側的的上下兩端分別設置空氣進出口并與空氣間層相連接，在其下端設置一風機以一定的風速向空氣間層內送風，空氣在空氣間層流動時會與吸熱板進行換熱而得以加熱，最終熱空氣在另一側上端流出到集風管道中并最終與生活熱水一樣到達用戶。

1-太陽輻射，2-玻璃蓋板，3-空氣間層，4-吸熱板，5-保溫材料

圖1 空氣間層示意圖

2 數學模型

為了簡化空氣間層的換熱計算，做了如下假設[2-3],：

（1） 空氣為不可壓縮粘性流體且滿足Boussinesq 假設。

（2） 太陽能集熱器空氣間層下部為吸熱板，其吸熱后對空氣進行加熱，將吸熱板簡化為一個熱流密度邊界條件。

（3），玻璃蓋板間傳熱忽略不計，吸熱板與玻璃蓋板間輻射換熱忽略不計，即將玻璃蓋板簡化為一個對流換熱邊界條件。

（4）由于太能能集熱器四周做巖棉保溫層，壁面熱損失忽略不計，即將其他壁面簡化為一個絕熱邊界條件。

其控制方程[4]如下：

連續性方程： （1）

動量方程： （2）

（3）

能量方程：（4）

湍流方程：

k方程：（5）

方程： （6）

其中：式中，u、v分別為x方向和y方向的速度；g為重力加速度； 為熱膨脹系數；T為溫度；ρ為密度；、為湍動能和湍動耗散率對應的普朗特數；為湍流粘性系數且；為由平均速度梯度引起的湍動能k的產生項；為由浮升力引起的湍動能k的產生項;；為可壓縮湍流中脈動膨脹對總的耗散率的影響；、、為經驗常數。

3 邊界條件

本文以空氣間層為研究對象，為簡化計算，我們將集熱器的三維模型簡化為平板二維模型進行數值模擬計算。空氣間層的右側入口為速度邊界，入口速度取1-3m/s，步長取0.2；左側出口為壓力邊界；下表面吸熱板為恒定熱流密度邊界，其熱流密度為吸熱板吸收率與太陽輻射照度的乘積；上表面玻璃蓋板因忽略玻璃板厚度而簡化為對流換熱邊界，對流換熱系數取6.4W/m2*K；根據當地氣象參數，室外溫度取268.15K，太陽輻射照度為700W/m2；其余表面為絕熱條件。

4 模擬與結果分析

通過CFD模擬獲得入口速度與出口溫度關系圖如圖2，室外空氣在風機的作用下進入空氣間層。在被底部吸熱板加熱后產生空氣浮生力，熱空氣上升，最終流出空氣間層到達集風管道中。

圖2 入口速度與出口溫度關系圖

由圖2可知，空氣間層出口溫度隨入口速度的增大而逐漸減小，且在2.6m/s左右時開始逐漸趨于平緩。隨著速度的增大，流出集熱器的熱空氣質量流量亦隨之增大。在入口速度為3m/s時，出口溫度大約為40℃，可以很好的滿足室內送風溫度要求。因此空氣間層集風入口速度建議值為3m/s。

5 結論

本文以空氣-水平兩用型板型太陽能集熱器的空氣間層為研究對象，通過建立其二維物理模型和數學模型并利用CFD模擬技術對其空氣間層集風進行了數值模擬。模擬了其不同入口速度下的出口溫度與入口速度的關系。模擬結果發現：隨著入口風速的增大，出口溫度逐漸減下；入口速度在1-2.6m/s之間時，出口溫度下降比較快，而在人口速度為2.6m/s之后，其溫度下降梯度趨于平緩；在入口速度為3m/s時，出口溫度大約為40℃，此時可以獲得滿足室內通風要求前提下的最大風量，因此實驗風速建議值為3m/s。

本文通過數值模擬為實驗提供了指導和理論依據。接下來將會根據數值模擬結果進行試驗臺設計為進行實驗測試，通過與模擬結果對比，對空氣-水平兩用型板型太陽能集熱器的集熱效率進行優化設計。

參考文獻：

[1]彭運吉. 平板型太陽能集熱器的研究進展[J]. 石油和化工節能,2012,02:5-7.

[2]鄧月超,趙耀華,刁彥華等.平板太陽能集熱器自然對流熱損失的數值模擬研究[C].中國工程熱物理學會2010 年傳熱傳質學學術會議論文集.2010:1-6.

第5篇：工程熱物理論文范文

關鍵詞：鐵路 橋梁 溫度 應力 裂縫

Abstract: this paper is based on the the project of a railway bridge. It presents the influence of temperature on the mechanic behavior of the project. Different temperature mode are adopted. Finite element models by MIDAS-CIVL are developed to take into analysis. Construction measures are proposed to solve the problem of temperature influence .

Key word: railway, bridge, temperature, stress, crack

中圖分類號： U445文獻標識碼：A文章編號：

1 概述

橋梁結構以及施工工藝的特點，使其在高速鐵路中廣泛應用，尤其是在峽谷、河流、跨公路的地方橋梁幾乎成為了跨越障礙唯一的結構形式。然而橋梁投入使用之后，風力、溫度等外界因素尤其是溫度對橋梁的影響越來越受到設計、施工以及運營階段保養與維修人員的重視。國內外也有很多因為溫度應力的影響而破壞的例子。溫度對橋梁的影響主要表現在橫向、縱向位移的變化和梁體裂縫的出現，并且現在普遍認為溫度應力已成為混凝土梁出現裂縫的主要原因之一。因此，溫度對橋梁的哪一部位影響較大并采取怎么樣的措施就顯得尤其重要

2 溫度場的主要影響因素及其分布特點

2.1 外部因素

混凝土在施工階段，外界氣溫的變化影響是顯而易見的。因為外界氣溫愈高，混凝土的澆筑溫度也愈高，而如果外界溫度下降，會增加混凝土的降溫幅度，特別是氣溫驟降，會大大增加外界混凝土與內部混凝土的溫度梯度，這對大體積混凝土是極為不利的。

2.2 內部因素

影響混凝土溫度場的內部因素主要是混凝土的熱物理性能、水泥的品種、構件的形狀，鋪裝層的厚度和顏色對結構物的溫度場也有較大影響。

3 實際工程分析

3.1 工程背景

某鐵路，設計速度目標值200公里每小時。該特大橋為三跨預應力混凝土變截面連續箱梁橋，主梁位于直線及緩和曲線（換算半徑R=3500m）上，連續箱梁按曲線設計，橋墩按線路平面法的法向布置。邊支座中心線至梁端0.7m，全長217.4m，計算跨徑60+96+60m，采用單箱單室、變高度、變截面直腹板形式。

3.2 模型建立

本模型在輸入時考慮了橋面2％的橫坡，模型離散化后劃分為290個單元，全部采用梁單元，節點數291個。

3.3 溫度變化對該大橋的影響分析

3.3．1 考慮升降溫影響分析

MIDAS模擬考慮升降溫對主梁梁體影響時，依據規范和設計要求梁體按均勻升溫25℃，均勻降溫25℃計算。按照橋支座約束情況（假設固定鉸支座是安裝在梁體的最左端）， MIDAS-CIVIL模擬考慮主梁升降溫可得到如圖（一）~圖（三）的結果。

圖1 梁體均勻升降溫時引起的軸向位移曲線圖（左圖）和彎矩曲線圖（右圖）

圖2 梁體均勻升降溫時引起的撓度圖

注：左圖是升溫。右圖是降溫

圖3 梁體均勻升降溫時引起的應力圖

注：左圖是升溫。右圖是降溫

由以上計算結果可以看出：梁體升降溫時，引起的軸向變形近75mm,最大絕對撓度0.76mm,最大絕對應力0.014MPa。整體升降溫主要對軸線變形產生較大影響，整體升降溫對主梁撓度、應力較小。

3.3．2考慮溫度梯度影響分析

1）考慮沿梁高方向的溫度荷載

僅考慮沿梁高方向的溫度梯度時，沿梁高方向非線性溫差取20℃考慮。MIDAS-CIVIL模擬考慮沿梁高方向的溫度梯度可得到如圖4。

圖4 僅考慮沿梁高方向的溫度梯度撓度曲線圖（左）和應力曲線圖（右）

僅考慮沿梁高溫度梯度效應引起邊跨上撓，最大上撓值3.46mm，中跨下撓，最大下撓值6.06mm；引起的下緣最大拉應力均為1.29MPa，壓應力0.47MPa；

2）考慮雙向組合溫度荷載

據按沿梁高方向非線性溫差取20℃考慮，假設宛川河特大橋連續梁為無砟軌道橋，鐵路橋涵鋼筋混凝土和預應力混凝土結構設計規范，本課題還需將梁高和梁寬兩個方向的溫度梯度組合考慮。考慮溫度梯度雙向組合上下緣應力點示意圖如圖5。MIDAS-CIVIL模擬考慮雙向組合溫度梯度可得到如圖6的結果。

圖5 考慮溫度梯度雙向組合上下緣應力點示意圖

圖6 考慮雙向組合溫度梯度引起的撓度曲線圖（左）和應力曲線圖（右）

考慮雙向組合溫度梯度效應引起邊跨上撓，最大上撓值2.6mm，中跨下撓，最大下撓值4.6mm；下緣3點和4點最大拉應力均為1.51MPa。

4 構造措施

梁體的溫度應力是一個空間應力問題，不均勻溫度變化對梁體的影響更大，在這就不在論述。為了降低溫度變化對梁體的影響，可以采取以下措施：

（1）實際成橋狀態下，升降溫主要對軸線變形產生較大影響（尤其大跨度橋梁），可以在連續梁主梁與預制梁銜接的位置預留足夠的接縫。

（2）橋面上鋪設隔熱層可以有效的豎向日照溫差的溫度技術，并在溫度應力顯著的地方布置一定的構造鋼筋，雖然溫度應力不是主要控制應力，但是要是考慮不當可能會使梁體在溫度應力顯著的地方產生裂縫，最終導致梁體的破壞。

（3）還應滿足規范要求，同時還應布置一定數量非預應力鋼筋，使得溫度應力均勻控制溫度裂縫的產生和繼續發展。

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注：趙永前，男，山東臨沂，研究生，助理工程師，濟南鐵路局濟南工務段，

李學，男，山東萊蕪，大專，助理工程師，濟南鐵路局濟南工務段

第6篇：工程熱物理論文范文

關鍵詞:梯度功能材料，復合材料，研究進展

Abstract :This paper introduces the concept ，types，capability，preparation methods of functionally graded materials. Based upon analysis of the present application situations and prospect of this kind of materials some problems existed are presented. The current status of the research of FGM are discussed and an anticipation of its future development is also present.

Key words :FGM；composite；the Advance

0 引言

信息、能源、材料是現代科學技術和社會發展的三大支柱。現代高科技的競爭在很大程度上依賴于材料科學的發展。對材料，特別是對高性能材料的認識水平、掌握和應用能力，直接體現國家的科學技術水平和經濟實力，也是一個國家綜合國力和社會文明進步速度的標志。因此，新材料的開發與研究是材料科學發展的先導，是21世紀高科技領域的基石。

近年來，材料科學獲得了突飛猛進的發展[1]。究其原因，一方面是各個學科的交叉滲透引入了新理論、新方法及新的實驗技術;另一方面是實際應用的迫切需要對材料提出了新的要求。而FGM即是為解決實際生產應用問題而產生的一種新型復合材料，這種材料對新一代航天飛行器突破“小型化”，“輕質化”，“高性能化”和“多功能化”具有舉足輕重的作用[2]，并且它也可廣泛用于其它領域，所以它是近年來在材料科學中涌現出的研究熱點之一。

1 FGM概念的提出

當代航天飛機等高新技術的發展，對材料性能的要求越來越苛刻。例如：當航天飛機往返大氣層，飛行速度超過25個馬赫數，其表面溫度高達2000℃。而其燃燒室內燃燒氣體溫度可超過2000℃，燃燒室的熱流量大于5MW/m2， 其空氣入口的前端熱通量達5MW/m2.對于如此大的熱量必須采取冷卻措施，一般將用作燃料的液氫作為強制冷卻的冷卻劑，此時燃燒室內外要承受高達1000K以上的溫差，傳統的單相均勻材料已無能為力[1]。若采用多相復合材料，如金屬基陶瓷涂層材料，由于各相的熱脹系數和熱應力的差別較大，很容易在相界處出現涂層剝落[3]或龜裂[1]現象，其關鍵在于基底和涂層間存在有一個物理性能突變的界面。為解決此類極端條件下常規耐熱材料的不足，日本學者新野正之、平井敏雄和渡邊龍三人于1987年首次提出了梯度功能材料的概念[1]，即以連續變化的組分梯度來代替突變界面，消除物理性能的突變，使熱應力降至最小[3]。

隨著研究的不斷深入，梯度功能材料的概念也得到了發展。目前梯度功能材料(FGM)是指以計算機輔助材料設計為基礎，采用先進復合技術，使構成材料的要素（組成、結構）沿厚度方向有一側向另一側成連續變化，從而使材料的性質和功能呈梯度變化的新型材料[4]。

2 FGM的特性和分類

2.1 FGM的特殊性能

由于FGM的材料組分是在一定的空間方向上連續變化的特點如圖2，因此它能有效地克服傳統復合材料的不足[5]。正如Erdogan在其論文[6]中指出的與傳統復合材料相比FGM有如下優勢:

1)將FGM用作界面層來連接不相容的兩種材料，可以大大地提高粘結強度;

2)將FGM用作涂層和界面層可以減小殘余應力和熱應力;

3)將FGM用作涂層和界面層可以消除連接材料中界面交叉點以及應力自由端點的應力奇異性;

4)用FGM代替傳統的均勻材料涂層，既可以增強連接強度也可以減小裂紋驅動力。

2.2 FGM的分類

根據不同的分類標準FGM有多種分類方式。根據材料的組合方式，FGM分為金屬/陶瓷，陶瓷/陶瓷，陶瓷/塑料等多種組合方式的材料[1]；根據其組成變化FGM分為梯度功能整體型（組成從一側到另一側呈梯度漸變的結構材料），梯度功能涂敷型（在基體材料上形成組成漸變的涂層），梯度功能連接型（連接兩個基體間的界面層呈梯度變化）[1]；根據不同的梯度性質變化分為密度FGM，成分FGM，光學FGM，精細FGM等[4]；根據不同的應用領域有可分為耐熱FGM，生物、化學工程FGM，電子工程FGM等[7]。

3 FGM的應用

FGM最初是從航天領域發展起來的。隨著FGM 研究的不斷深入，人們發現利用組分、結構、性能梯度的變化，可制備出具有聲、光、電、磁等特性的FGM，并可望應用于許多領域。

功　能

應　用　領　域 材　料　組　合

緩和熱應

力功能及

結合功能

航天飛機的超耐熱材料

陶瓷引擎

耐磨耗損性機械部件

耐熱性機械部件

耐蝕性機械部件

加工工具

運動用具:建材 陶瓷　金屬

陶瓷　金屬

塑料　金屬

異種金屬

異種陶瓷

金剛石　金屬

碳纖維　金屬　塑料

核功能

原子爐構造材料

核融合爐內壁材料

放射性遮避材料 輕元素　高強度材料

耐熱材料　遮避材料

耐熱材料　遮避材料

生物相溶性

及醫學功能

人工牙齒牙根

人工骨

人工關節

人工內臟器官:人工血管

補助感覺器官

生命科學 磷灰石　氧化鋁

磷灰石　金屬

磷灰石　塑料

異種塑料

硅芯片　塑料

電磁功能

電磁功能 陶瓷過濾器

超聲波振動子

IC

磁盤

磁頭

電磁鐵

長壽命加熱器

超導材料

電磁屏避材料

高密度封裝基板 壓電陶瓷　塑料

壓電陶瓷　塑料

硅　化合物半導體

多層磁性薄膜

金屬　鐵磁體

金屬　鐵磁體

金屬　陶瓷

金屬　超導陶瓷

塑料　導電性材料

陶瓷　陶瓷

光學功能 防反射膜

光纖;透鏡;波選擇器

多色發光元件

玻璃激光 透明材料　玻璃

折射率不同的材料

不同的化合物半導體

稀土類元素　玻璃

能源轉化功能

MHD 發電

電極;池內壁

熱電變換發電

燃料電池

地熱發電

太陽電池 陶瓷　高熔點金屬

金屬　陶瓷

金屬　硅化物

陶瓷　固體電解質

金屬　陶瓷

電池硅、鍺及其化合物

4 FGM的研究

FGM研究內容包括材料設計、材料制備和材料性能評價。

4. 1 　FGM設計

FGM設計是一個逆向設計過程[7]。

首先確定材料的最終結構和應用條件，然后從FGM設計數據庫中選擇滿足使用條件的材料組合、過渡組份的性能及微觀結構，以及制備和評價方法，最后基于上述結構和材料組合選擇，根據假定的組成成份分布函數，計算出體系的溫度分布和熱應力分布。如果調整假定的組成成份分布函數，就有可能計算出FGM體系中最佳的溫度分布和熱應力分布，此時的組成分布函數即最佳設計參數。

FGM設計主要構成要素有三:

1)確定結構形狀，熱—力學邊界條件和成分分布函數;

2)確定各種物性數據和復合材料熱物性參數模型;

3)采用適當的數學—力學計算方法，包括有限元方法計算FGM的應力分布，采用通用的和自行開發的軟件進行計算機輔助設計。

FGM設計的特點是與材料的制備工藝緊密結合，借助于計算機輔助設計系統，得出最優的設計方案。

4. 2　FGM的制備

FGM制備研究的主要目標是通過合適的手段，實現FGM組成成份、微觀結構能夠按設計分布，從而實現FGM的設計性能。可分為粉末致密法:如粉末冶金法(PM) ，自蔓延高溫合成法(SHS) ;涂層法:如等離子噴涂法，激光熔覆法，電沉積法，氣相沉積包含物理氣相沉積(PVD) 和化學相沉積(CVD) ;形變與馬氏體相變[10、14]。

4. 2. 1 　粉末冶金法(PM)

PM法是先將原料粉末按設計的梯度成分成形，然后燒結。通過控制和調節原料粉末的粒度分布和燒結收縮的均勻性，可獲得熱應力緩和的FGM。粉末冶金法可靠性高，適用于制造形狀比較簡單的FGM部件，但工藝比較復雜，制備的FGM有一定的孔隙率，尺寸受模具限制[7]。常用的燒結法有常壓燒結、熱壓燒結、熱等靜壓燒結及反應燒結等。這種工藝比較適合制備大體積的材料。PM法具有設備簡單、易于操作和成本低等優點，但要對保溫溫度、保溫時間和冷卻速度進行嚴格控制。國內外利用粉末冶金方法已制備出的FGM有:MgC/ Ni 、ZrO2/ W、Al2O3/ ZrO2 [8]、Al2O3-W-Ni-Cr、WC-Co、WC-Ni等[7] 。

4. 2. 2 自蔓延燃燒高溫合成法(Self-propagating High-temperature Synthesis 簡稱SHS或Combustion Synthesis)

SHS 法是前蘇聯科學家Merzhanov 等在1967 年研究Ti和B的燃燒反應時，發現的一種合成材料的新技術。其原理是利用外部能量加熱局部粉體引燃化學反應，此后化學反應在自身放熱的支持下，自動持續地蔓延下去， 利用反應熱將粉末燒結成材，最后合成新的化合物。其反應示意圖如圖6所示[16]：

SHS 法具有產物純度高、效率高、成本低、工藝相對簡單的特點。并且適合制造大尺寸和形狀復雜的FGM。但SHS法僅適合存在高放熱反應的材料體系，金屬與陶瓷的發熱量差異大，燒結程度不同，較難控制，因而影響材料的致密度，孔隙率較大，機械強度較低。目前利用SHS 法己制備出Al/ TiB2 ， Cu/ TiB2 、Ni/ TiC[8] 、Nb-N、Ti-Al等系功能梯度材料[7、11]。

4. 2. 3 噴涂法

噴涂法主要是指等離子體噴涂工藝，適用于形狀復雜的材料和部件的制備。通常，將金屬和陶瓷的原料粉末分別通過不同的管道輸送到等離子噴槍內，并在熔化的狀態下將它噴鍍在基體的表面上形成梯度功能材料涂層。可以通過計算機程序控制粉料的輸送速度和流量來得到設計所要求的梯度分布函數。這種工藝已經被廣泛地用來制備耐熱合金發動機葉片的熱障涂層上，其成分是部分穩定氧化鋯(PSZ)陶瓷和NiCrAlY合金[9]。

4. 2. 3. 1 等離子噴涂法(PS)

PS 法的原理是等離子氣體被電子加熱離解成電子和離子的平衡混合物，形成等離子體，其溫度高達1 500 K，同時處于高度壓縮狀態，所具有的能量極大。等離子體通過噴嘴時急劇膨脹形成亞音速或超音速的等離子流，速度可高達1. 5 km/ s。原料粉末送至等離子射流中，粉末顆粒被加熱熔化，有時還會與等離子體發生復雜的冶金化學反應，隨后被霧化成細小的熔滴，噴射在基底上，快速冷卻固結，形成沉積層。噴涂過程中改變陶瓷與金屬的送粉比例，調節等離子射流的溫度及流速，即可調整成分與組織，獲得梯度涂層[8、11]。該法的優點是可以方便的控制粉末成分的組成，沉積效率高，無需燒結，不受基體面積大小的限制，比較容易得到大面積的塊材[10]，但梯度涂層與基體間的結合強度不高，并存在涂層組織不均勻，空洞疏松，表面粗糙等缺陷。采用此法己制備出TiB2-Ni、TiC-Ni、TiB2-Cu、Ti-Al[7] 、NiCrAl/MgO -ZrO2、NiCrAl/Al2O3/ZrO2、NiCrAlY/ZrO2[10]系功能梯度材料

4.2.3.2　激光熔覆法

激光熔覆法是將預先設計好組分配比的混合粉末A放置在基底B上，然后以高功率的激光入射至A并使之熔化，便會產生用B合金化的A薄涂層，并焊接到B基底表面上，形成第一包覆層。改變注入粉末的組成配比，在上述覆層熔覆的同時注入，在垂直覆層方向上形成組分的變化。重復以上過程，就可以獲得任意多層的FGM。用Ti-A1合金熔覆Ti用顆粒陶瓷增強劑熔覆金屬獲得了梯度多層結構。梯度的變化可以通過控制初始涂層A的數量和厚度，以及熔區的深度來獲得，熔區的深度本身由激光的功率和移動速度來控制。該工藝可以顯著改善基體材料表面的耐磨、耐蝕、耐熱及電氣特性和生物活性等性能，但由于激光溫度過高，涂層表面有時會出現裂紋或孔洞，并且陶瓷顆粒與金屬往往發生化學反應[10]。采用此法可制備Ti - Al 、WC -Ni 、Al - SiC 系梯度功能材料[7 ] 。

4.2.3.3 熱噴射沉積[10]

與等離子噴涂有些相關的一種工藝是熱噴涂。用這種工藝把先前熔化的金屬射流霧化，并噴涂到基底上凝固，因此，建立起一層快速凝固的材料。通過將增強粒子注射到金屬流束中，這種工藝已被推廣到制造復合材料中。陶瓷增強顆粒，典型的如SiC或Al2O3，一般保持固態，混入金屬液滴而被涂覆在基底，形成近致密的復合材料。在噴涂沉積過程中，通過連續地改變增強顆粒的饋送速率，熱噴涂沉積已被推廣產生梯度6061鋁合金/SiC復合材料。可以使用熱等靜壓工序以消除梯度復合材料中的孔隙。

4.2.3.4 電沉積法

電沉積法是一種低溫下制備FGM的化學方法。該法利用電鍍的原理，將所選材料的懸浮液置于兩電極間的外場中，通過注入另一相的懸浮液使之混合，并通過控制鍍液流速、電流密度或粒子濃度，在電場作用下電荷的懸浮顆粒在電極上沉積下來，最后得到FGM膜或材料[8]。所用的基體材料可以是金屬、塑料、陶瓷或玻璃，涂層的主要材料為TiO2-Ni， Cu-Ni ，SiC-Cu，Cu-Al2O3等。此法可以在固體基體材料的表面獲得金屬、合金或陶瓷的沉積層，以改變固體材料的表面特性，提高材料表面的耐磨損性、耐腐蝕性或使材料表面具有特殊的電磁功能、光學功能、熱物理性能，該工藝由于對鍍層材料的物理力學性能破壞小、設備簡單、操作方便、成型壓力和溫度低，精度易控制，生產成本低廉等顯著優點而備受材料研究者的關注。但該法只適合于制造薄箔型功能梯度材料。[8、10]

4.2.3.5 氣相沉積法

氣相沉積是利用具有活性的氣態物質在基體表面成膜的技術。通過控制彌散相濃度，在厚度方向上實現組分的梯度化，適合于制備薄膜型及平板型FGM[8]。該法可以制備大尺寸的功能梯度材料，但合成速度低，一般不能制備出大厚度的梯度膜，與基體結合強度低、設備比較復雜。采用此法己制備出Si-C、Ti-C、Cr-CrN、Si-C-TiC、Ti-TiN、Ti-TiC、Cr-CrN系功能梯度材料。氣相沉積按機理的不同分為物理氣相沉積(PVD) 和化學氣相沉積(CVD) 兩類。

化學氣相沉積法(CVD)是將兩相氣相均質源輸送到反應器中進行均勻混合，在熱基板上發生化學反應并使反映產物沉積在基板上。通過控制反應氣體的壓力、組成及反應溫度，精確地控制材料的組成、結構和形態，并能使其組成、結構和形態從一種組分到另一種組分連續變化，可得到按設計要求的FGM。另外，該法無須燒結即可制備出致密而性能優異的FGM，因而受到人們的重視。主要使用的材料是C-C、C-SiC、Ti-C等系[8、10]。CVD的制備過程包括：氣相反應物的形成；氣相反應物傳輸到沉積區域；固體產物從氣相中沉積與襯底[12]。

物理氣相沉積法(PVD)是通過加熱固相源物質，使其蒸發為氣相，然后沉積于基材上，形成約100μm 厚度的致密薄膜。加熱金屬的方法有電阻加熱、電子束轟擊、離子濺射等。PVD 法的特點是沉積溫度低，對基體熱影響小，但沉積速度慢。日本科技廳金屬材料研究所用該法制備出Ti/ TiN、Ti/ TiC、Cr/ CrN 系的FGM [7~8、10~11]

4. 2. 4 形變與馬氏體相變[8]

通過伴隨的應變變化，馬氏體相變能在所選擇的材料中提供一個附加的被稱作“相變塑性”的變形機制。借助這種機制在恒溫下形成的馬氏體量隨材料中的應力和變形量的增加而增加。因此，在合適的溫度范圍內，可以通過施加應變(或等價應力) 梯度，在這種材料中產生應力誘發馬氏體體積分數梯度。這一方法在順磁奧氏體18 -8 不銹鋼(Fe -18% ，Cr -8 %Ni) 試樣內部獲得了鐵磁馬氏體α體積分數的連續變化。這種工藝雖然明顯局限于一定的材料范圍，但能提供一個簡單的方法，可以一步生產含有飽和磁化強度連續變化的材料，這種材料對于位置測量裝置的制造有潛在的應用前景。

4. 3 FGM的特性評價

功能梯度材料的特征評價是為了進一步優化成分設計，為成分設計數據庫提供實驗數據，目前已開發出局部熱應力試驗評價、熱屏蔽性能評價和熱性能測定、機械強度測定等四個方面。這些評價技術還停留在功能梯度材料物性值試驗測定等基礎性的工作上[7]。目前，對熱壓力緩和型的FGM主要就其隔熱性能、熱疲勞功能、耐熱沖擊特性、熱壓力緩和性能以及機械性能進行評價[8]。目前，日本、美國正致力于建立統一的標準特征評價體系[7~8]。

5 FGM的研究發展方向

5.1 存在的問題

作為一種新型功能材料，梯度功能材料范圍廣泛，性能特殊，用途各異。尚存在一些問題需要進一步的研究和解決，主要表現在以下一些方面[5、13]:

1）梯度材料設計的數據庫（包括材料體系、物性參數、材料制備和性能評價等）還需要補充、收集、歸納、整理和完善；

2）尚需要進一步研究和探索統一的、準確的材料物理性質模型，揭示出梯度材料物理性能與成分分布，微觀結構以及制備條件的定量關系，為準確、可靠地預測梯度材料物理性能奠定基礎；

3）隨著梯度材料除熱應力緩和以外用途的日益增加，必須研究更多的物性模型和設計體系，為梯度材料在多方面研究和應用開辟道路；

4）尚需完善連續介質理論、量子（離散）理論、滲流理論及微觀結構模型，并借助計算機模擬對材料性能進行理論預測，尤其需要研究材料的晶面（或界面）。

5)已制備的梯度功能材料樣品的體積小、結構簡單，還不具有較多的實用價值;

6)成本高。

5.2 FGM制備技術總的研究趨勢[13、15、19-20]

1）開發的低成本、自動化程度高、操作簡便的制備技術；

2）開發大尺寸和復雜形狀的FGM制備技術；

3）開發更精確控制梯度組成的制備技術（高性能材料復合技術）；

4）深入研究各種先進的制備工藝機理，特別是其中的光、電、磁特性。

5.3 對FGM的性能評價進行研究[2、13]

有必要從以下5個方面進行研究：

1）熱穩定性，即在溫度梯度下成分分布隨 時間變化關系問題；

2）熱絕緣性能；

3）熱疲勞、熱沖擊和抗震性；

4）抗極端環境變化能力；

5）其他性能評價，如熱電性能、壓電性能、光學性能和磁學性能等

6 結束語

FGM 的出現標志著現代材料的設計思想進入了高性能新型材料的開發階段[8]。FGM的研究和開發應用已成為當前材料科學的前沿課題。目前正在向多學科交叉，多產業結合，國際化合作的方向發展。

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[18] 工程材料. col.njtu.edu.cn/zskj/3021/gccl/CH2/2.6.4.htm.

第7篇：工程熱物理論文范文

[關鍵詞]專業圖書館　知識服務模式　學科館員服務　學科信息服務

[分類號]G258.5

中國科學院研究所文獻情報機構是我國專業圖書館中最有活力的體系之一。2001年以來，隨著中國科學院知識創新工程建設的深入，在信息化、數字化大潮的推動下，中國科學院研究所文獻情報機構結合科研一線的服務需求，進行了大量的知識服務探索與實踐，正在逐步形成適合數字化科研的文獻信息需求的服務模式。

1專業圖書館知識服務的內涵

知識服務是學術性文獻信息機構的主要發展趨勢之一，代表著未來專業圖書館的核心能力。未來專業圖書館的核心能力定位在知識服務，即以信息知識的搜尋、組織、分析、重組的知識和能力為基礎，根據用戶的問題和環境，融入用戶解決問題的過程之中，提供能夠有效支持知識應用和知識創新的服務。在圖書館、文獻信息服務行業，知識服務內涵也是不斷發展的。隨著數字化、網絡化技術的應用不斷深入，知識服務的內涵進一步包括了信息管理、知識管理、戰略性學習的相關內容與工具，面向研究、決策制定和創新等提供服務。科學研究過程的數據化，科研活動的流程化，科研過程的模擬，推動著科研信息需求不斷向知識化服務轉變，知識服務在服務內容、服務方式、服務組織上都出現了新的特征。專業圖書館的知識服務要求支持科研活動的知識計算環境和工具建設，支持“現場”的科研信息交互，支持動態柔性的知識、信息組織，建立E-Knowledge服務機制。

2001年以來，中國科學院各研究所文獻情報機構在中國科學院國家科學圖書館的大力支持下，圍繞不斷變化的科研信息服務需求，進行了多層次、豐富的知識服務探索。在文獻保障服務方面，開展了科研文獻資源需求分析、文獻信息環境組織、科技文獻保障體系建設、網絡化文獻保障與獲取平臺和系統建設。探索了開展學科化信息服務的試驗途徑與方法，逐步建立了嵌入科研過程的學科信息服務、文獻保障、信息分析的模式與工作體系。推動組織了面向科研項目和科研管理的情報研究服務工作，開展專題情報分析與服務、決策信息分析與服務，采用科學計量與文獻計量方法，進行專利分析、競爭力與競爭態勢分析、專題情報研究等服務。利用文獻組織、信息組織、知識組織技術，開展面向科研項目、領域的知識組織研究，提供專業化的知識組織平臺和知識環境建設工具，建設知識共享環境和協作環境。

2中國科學院研究所文獻情報機構的知識服務實踐

在國家知識創新試點工程的支持下，中國科學院110余個研究單元圍繞自然科學各個前沿領域、戰略高新技術領域等攀登科學技術高峰，同時，對科技信息服務提出了不同層次的需求。針對科研人員廣泛的文獻服務需求、學科信息服務需求、學科情報服務需求、戰略情報服務需求，各文獻情報機構探索性地開展了知識服務，并形成了一定規模，積累了豐富經驗。總結中國科學院研究所各文獻情報機構的知識服務經驗，主要表現在：科研文獻資源保障服務、文獻信息咨詢服務、專題文獻信息服務、學科信息服務與信息環境建設、專題情報研究與服務、信息分析與知識服務平臺建設等方面。

2.1深入開展科研一線文獻信息需求分析，系統建立文獻保障服務方案

科研一線的文獻信息需求、知識服務需求是專業圖書館機構組織服務的基點。中國科學院研究所文獻情報機構結合科研活動的流程，采取多元方法(服務需求調研、計量分析、內容分析、學科分析等方法)，分析了各自研究所核心期刊文獻需求，分析滿足文獻需求的各種形式。根據中國科學院科研一線的文獻信息需求，合理制定文獻資源建設方案，采取集團采購、集成揭示、館際互借等形式，合理配置，發揮有限資金的最大效益。如青藏高原研究所根據科技文獻數字化發展趨勢，確立了“以電子資源為主，紙本以青藏高原研究基礎理論書籍為主要館藏，其他通過館際互借方式予以滿足，文獻數據庫以參加組團訂購為主”的保障方針，合理制定文獻保障策略。

大部分研究所圖書館組織編制文獻分析報告，引導研究所的訂購決策和資金投入。如理論物理研究所圖書館分析在ISI Web of Science平臺中檢索到本所2004-2009年共被SCI收錄論文1330篇，引用期刊論文34618篇，其中有32243篇集中分布在103種期刊上。據此，制定了本所科技期刊的采購策略，選擇訂購103種學術期刊。電工研究所圖書館分別在SCI、JCR、EI數據庫平臺上，對本所人員在2009年1月-2011年5月近2年多時間內發表的SCI、EI文章、引用參考文獻的主要文獻來源以及使用量等進行統計分析。軟件研究所圖書館結合本所，分析文獻資源保障狀況，完成ACM、IEEE等核心電子期刊數據庫的發文、使用分析報告，供所領導參考。煙臺海岸帶研究所圖書館采取文獻計量學方法，完成了《所信息資源需求與保障分析》，形成了文獻資源建設規劃。

各研究所文獻情報機構除了發揮資金效力，合理訂購文獻資源外，還廣泛利用網絡開放資源、建立專業文獻信息網站，建立第三方文獻共享渠道，組織開發科技文獻數據庫。天津工業生物技術研究所圖書館圍繞工業生物技術以及生物技術的國內著名門戶網站，開展深度分析，制定科研信息保障策略，系統分析工業生物信息網、工業生物技術信息網、生物谷、生物通、丁香園、科學網、Nature、Science、Cell、Oxford-Journals、PNAS、PLOS One等網站結構，建立集成的文獻信息聚合、頁面信息抓取工具，使科研人員及時掌握先進科研動態、重要期刊文獻。力學研究所圖書館還利用電子資源的廣泛分布特點，不定期通過專業論壇、社區等網上空間收集電子資源，尤其是國外原版電子書，推薦給相關研究領域的課題組。昆明植物研究所圖書館通過電子郵件方式，讓科研人員隨時隨地地推薦資源，自主決定資源采購類型及內容。上海精密光學機械研究所圖書館自主開發建設專題文獻數據庫，收錄國外相關學術會議信息超過13000條、相關專家數據超過1000人、激光器產品數據3000余條、光電百科詞條2700余條，數據庫還收錄了專業學術會議報告、國外專業機構研究報告、非正式出版物、互聯網資料、內部資料等灰色文獻逾數萬條，相當部分的“稀見”文獻資料具有獨特價值。

2.2全面開展文獻信息的咨詢服務，滿足科研文獻獲取和評價需求

中國科學院各個研究所文獻情報機構利用文獻計

量分析等手段，深化文獻信息保障服務的內涵，拓展文獻信息服務的范圍，組織開展以文獻分析為基礎的知識服務，提供面向課題和科研項目的文獻咨詢和服務，開展專題文獻計量分析服務，面向科研課題提供專題文獻管理服務、專題文獻保障服務等。

半導體研究所圖書信息中心根據科研人員信息需求的特點，主動開展各種針對性文獻信息服務，形成了具有特色的文獻咨詢服務模式，包括開展文獻定制服務，使得用戶長期、穩定地獲取本專業最新科研動態；為所內用戶申請項目、申報獎項提供文獻收錄引證分析；向科研人員以“信息早餐”形式科研信息。電子學研究所圖書館為全所科研人員和研究所提供文獻代查服務，提供文獻查詢、文獻傳遞、付費、接收文獻、文獻整理和管理等一條龍服務。電工研究所圖書館通過組織SCI、EI論文引證檢索專題講座，編制論文引證檢索方法說明等，按照科研成果管理要求開展SCI、EI論文收錄、影響因子、核心期刊論文、論文摘要、電子文獻檢索等，支持科研人員的晉級、項目申報。

過程工程研究所圖書館專門針對院士申報、杰出青年基金申請、成果申報等提供引證檢索服務，2008年至今為76位科研人員和實驗室提供引證檢索報告155份，得到了科研人員的普遍認同。古脊椎動物與古人類研究所圖書館為了節省科研人員的精力，宣傳推廣文獻傳遞服務，主動為每位院士、資深科學家、科研精英等配備了原文傳遞賬號和隨易通，為科研工作營造了良好的信息環境。寧波材料技術與工程研究所文獻信息機構配合科技處對科研人員和研究生論文是否被SCI、EI收錄進行核實，查詢的被SCI、ISTP收錄和引用情況。通過比較、分析、歸納、概括等手段對期刊、著作、論文等文獻的引用與被引用情況進行分析和總結，從而掌握本所科研人員和學生查閱文獻的規律和范圍，為文獻情報工作者構建本所核心資源提供科學、合理的依據。

上海微系統與信息技術研究所圖書館圍繞著本所的高技術研發特點和中國科學院發展產業化服務國家的戰略，主辦了《微系統技術信息》網絡雜志，每周不定期(3-4次)提供科研最新動態，以電子郵件的形式向所里的研究員、所領導發送；所提供的網絡信息調研服務覆蓋了微系統所所有的研究方向，著重報告最新的學術和產業動態。上海有機化學所圖書館以全院集團采購網絡版數字資源為主，改變以往必須到圖書館才能獲得服務的模式，開展網絡化文獻信息服務；同時在文獻信息服務上，從單獨依靠本所圖書館提供服務為主，轉變為以全院文獻情報機構聯合合作的服務模式。

2.3嵌入科研一線，開展專題文獻信息服務，保障科研人員的文獻信息需求

面向科研課題和項目組織專題文獻信息服務，是中國科學院各研究所文獻情報機構的主要工作任務之一。目前，已經形成了圍繞科研信息服務需求，開展專題文獻信息、動態趨勢分析，圍繞研究機構和學科領域，開展研究機構競爭力分析、學科發展態勢分析的知識服務模式。

長春應用化學研究所圖書館在保障基礎信息服務的同時，承擔《研究所重點學科資源發現與利用態勢分析》項目研究，建立重點學科資源與重點學科研究領域發展態勢之間的關聯關系，分析研究所重點學科資源的利用態勢，完成《研究所高分子國家重點實驗室期刊保障現狀分析》、《研究所高分子國家重點實驗室引用論文期刊保障現狀分析》、《國外目標機構資源保障分析》、《國外目標機構引用論文資源保障分析》以及《生物醫用高分子研究領域全景分析》等研究報告。計算技術研究所圖書館為本所戰略規劃提供信息咨詢服務和統計報告，撰寫《基于ESI的研究所科技論文產出與影響力分析》和《計算技術研究所2000年至2006年發表科技論文統計分析》等；并撰寫《IEEE科技期刊出版現狀調研分析》、《高性能計算研究與應用的文獻計量分析》等分析報告。化學研究所圖書館在保障基礎信息服務的同時，開展專題信息服務探索，完成《化學所與德國馬普、日本分子研究所、加州伯克利大學、上海有機所和長春應化所的資源比對分析》、《化學所SCI收錄論文統計及期刊分類》報告。

金屬研究所圖書館配合材料科學國家(聯合)實驗室開展材料標準制定與實施的專題調研，分別對中國、美國、日本及英國四國材料標準進行系統比較分析，全面展示了我國材料標準在數量、標準更新速度及技術領域分布等方面與其他三個發達國家的差異，為下一步制定材料標準工作提供重要的數據支持。《四個國家材料標準文獻比較分析》也為促進我國材料科學的發展及材料標準體系的構建和完善提供參考和借鑒。理化技術研究所圖書館為激光物理實驗室開展定題服務，半年完成近千條文獻信息、網絡新聞、專利等形式信息的推送服務；利用掌握的檢索技巧對互聯網上的相關資源進行了篩選，并在所主頁上構建了能源專欄，一定程度上彌補了能源相關信息不足的缺憾。

南京地理與湖泊研究所圖書館專門針對2007年太湖爆發嚴重的藍藻水華，搜集、整理了大量相關文獻信息，制作了“藍藻水華信息專題”，及時提供給研究所領導及相關研究人員。其提供的資料對本所為江蘇省及無錫市政府起草的應急措施報告起到了重要作用，得到項目首席科學家的認可。紫金山天文臺圖書館主動參與學科情報信息服務，完成了“紫金山天文臺SCI收錄論文文獻計量分析”、“基于Web of Science數據庫的空間環境領域研究發展分析”領域分析，并針對1900-2010年期間有關空間環境科學研究領域的文獻，對其國家地區、文獻類型、機構、出版年、文獻來源、學科種類等進行分析，揭示空間環境學科領域在國內外的研究發展狀況。

2.4深化學科信息服務內涵，建設專題信息環境，探索服務轉型

各個研究所文獻情報機構，積極變革圖書館服務模式，實現從傳統圖書館的陣地閱覽服務、文獻借閱服務等向支持科研文獻及時保障、文獻獲取能力培訓、專題信息咨詢等方向的轉變。各研究所圖書館將科研人員文獻獲取能力、信息獲取能力、信息評價能力等信息素質培訓作為工作的核心內容，因地制宜、因時制宜，組織不同形式的培訓，如預約培訓、現場培訓、嵌入式培訓等。培訓內容包括了文獻獲取方法與途徑、文獻檢索方法與工具、文獻管理工具、文獻信息環境建設、等。

工程熱物理研究所圖書館組織圖書館員、學科館員、數據庫商開展面向全所、實驗室、課題組的培訓，內容包括新生與新員工人所教育、專題文獻檢索、End-note管理工具、專利檢索、標準檢索、軍工信息檢索、統計數據檢索、SCI／EI／Knovel／ASME／DII等數據庫使用技巧、TDA分析工具利用等多種形式和內容的培訓。在培訓組織過程中，與研究所人事處、學生會、實驗室密切溝通合作，形成比較完善的培訓組織形式。

力學研究所圖書館結合重點實驗室需求，嘗試以新的方式針對研究領域開展學科情報服務，以信息平臺建設為主，組織建設“高超聲速信息平臺”，積累、長

期保存和利用專業信息，更好地為基礎研究提供信息支撐服務，推動科研項目的進展。2009年11月，上海技術物理研究所圖書館為紅外物理國家實驗室安裝了“紅外物理信息服務”平臺，提供紅外物理最新的科研成果、科技新聞、紅外物理實驗室論文收錄引用分析、國際影響力分析、紅外物理國際研究進展與趨勢、紅外物理核心和相關資源導航等學科信息服務，受到科研人員歡迎。海洋研究所圖書館圍繞“中國近海水母爆發的關鍵過程、機理及生態環境效應”(973項目)建設專題知識環境，使圖書館的服務模式發生了很大的變化。南京地理與湖泊研究所圖書館充分挖掘文獻資源信息，編制專題數據庫，為一線科研人員提供服務。建設“中國湖泊水庫文獻目錄數據庫”，收集了從20世紀30-40年代開始到90年代的文獻目錄5000多條；建設“地形圖目錄數據庫”，提供常用的大比例尺的地形圖的目錄數據10000多條；建設“館藏地方志目錄數據庫”，揭示大量各類地方志文獻目錄數據庫，收錄3500多條記錄，包含40000多冊地方志。

2.5結合科研信息需求，組織專題情報研究，形成情報研究產品與服務

面向科研項目和科研管理工作，開展專題情報研究，是中國科學院研究所文獻情報機構的又一大特色。各研究所圖書館針對一線科研任務、科研管理，面向區域經濟發展、社會熱點問題等，廣泛開展技術發展態勢、學科發展態勢、科技競爭力、發展戰略研究等情報調研。大連化學物理研究所信息中心圍繞本所科研項目形成了專題情報調研服務機制，推出了專門的情報研究服務產品系列，編輯《大連化物所前沿信息通訊》和《大連化物所規劃戰略研究簡報》，完成《大連化物所中國專利分析報告》、《CO2減排資料調研報告》、《水資源資料調研報告》、《太陽能硅原料化學化工資料調研報告》、《稀土化學化工資料調研報告》等。光電技術研究所信息中心圍繞定題情報服務(SDI)機制，建隊伍、建網絡、建流程，在長達30多年的SDI連續跟蹤中，已形成題錄／摘要、動態、匯編和專集等4個情報產品序列，連續出版《動態》200余期，《光束控制和跟蹤測量技術》、《光刻技術》等資料匯編300余輯。

金屬研究所圖書館為支持我國鋼鐵戰略規劃的制定與實施，采用文獻計量分析工具，從近10萬條文獻數據中，綜合分析全球鋼鐵業的技術研究熱點；通過對近400篇文獻內容的綜述，詳細展示鋼鐵業研究進展，提供《鋼鐵行業發展及研究現狀分析報告》，為鋼鐵戰略規劃的制定提供有力的文獻支持。組織開展MCrAl系涂層國內外研究動態分析，針對材料表面工程研究部制定未來發展方向的需要，采用統計分析學、文獻綜述及專利評價等方法，形成了《MCrAI系高溫防護涂層的研究進展》，探索出圖書情報工作與用戶需求間協同合作的有效模式。

青島生物能源與過程研究所信息中心圍繞本所優先發展領域與戰略重點，采取內部電子刊物形式編發科學動態監測快報類、專題研究報告類、年度綜合報告類等三類情報信息產品，其中科學動態監測快報目前包括《生物能源科技專輯》、《生物能源產業專輯》兩種月刊，兩種信息快報產品在相關共享平臺、中國工業生物技術網等網絡平臺；專題研究報告和年度綜合報告不定期，每年分別為4份和2份以上，其中部分報告已提交國家和院有關部門參考。上海生命科學信息中心開展《生命學科發展態勢報告》的年度分析，組織《國內外生物類實驗室廢棄物管理機制研究》與《生物倫理管理研究報告》專題情報研究，根據科研戰略規劃制定需求完成《生科院神經研究所學科能力比較分析報告》。

上海光學精密機械研究所圖書館確立需求導向的服務原則和甘為人梯的服務理念，圍繞研究所發展戰略和重點科學領域，深入了解、分析研究所科技管理和科技創新活動對情報信息的需求，加強與所領導、所戰略規劃部門、研究所重要科學家的溝通聯系，確定情報服務的重點對象和重要領域，密切關注、跟蹤國際相關領域的最新發展態勢，系統搜集、整理、分析、梳理相關技術領域的情報信息，形成了專題情報調研報告、專題信息編譯匯編資料、專題信息簡報、專題文獻目錄、專題數據庫等系列化的情報服務產品。完成了《國際激光聚變科學技術現狀與發展態勢》、《太陽能電池技術專利分析報告》、《大型平面鏡制造與測試先進技術調研報告》、《激光信噪比及相關技術研究現狀及發展》、《國際ICF激光驅動器研究年度綜述》、《國外高能拍瓦激光裝置概述》、《國際光伏技術路線圖概述》、《ICF光學材料激光損傷研究現狀與分析》等情報調研報告。合肥物質科學研究院圖書館、上海天文臺圖書館圍繞學科發展和科研決策需求，在科技前沿態勢跟蹤、學科競爭態勢分析、重大學科方向態勢分析等方面形成了系統化的情報研究產品。

2.6試驗建設專題信息分析工具與平臺，構建研究項目和領域的專題信息環境

文獻信息服務、知識服務的工具化、平臺化是中國科學院文獻情報系統實現服務模式轉型和新型服務模式建立的主要標志之一。針對各個研究所專題信息服務的特點，在中國科學院國家科學圖書館積極推動和倡導下，利用各類知識服務工具軟件，圍繞專題研究領域和研究項目構建專題領域的知識環境。

聲學研究所圖書館建立聲學信息資源導航平臺，整合各類信息資源形成了特色。軟件研究所圖書館研發了基于個人／單位的科技論文檢索與知識導航系統，以發現知識、獲取知識、推送知識、跟蹤知識和傳播知識為主線，支持科研人員和科研管理部門快速挖掘信息。武漢病毒研究所在國家科學圖書館支持下，利用專題信息平臺建設工具搭建專業領域的信息平臺，如HIV分子流行病學與分子病毒學學科組信息平臺、肝炎病毒學學科組信息平臺、神經病毒學科組信息平臺等，定期本學科組相關信息、研究進展、領域進展等。同時，將數字化文獻信息、文獻資源與服務體系、專業會議活動信息等有機融合到信息平臺中，形成綜合性的學科知識環境。新疆生態與地理研究所圖書館圍繞研究所、新疆分院以及新疆地方的需求，組織戰略情報研究服務，建立戰略情報服務機制，累計完成新疆與中亞五國科技合作研究、新疆生態與地理研究所戰略情報研究、新疆現代農業科技發展戰略與路線圖、新疆2007-2010年SCI論文統計分析、新疆科技產出10年評估、中亞國家科技發展概況及其與我國科技合作建議、蒙古國科技發展概況及其與我國科技合作建議、上海合作組織農業合作發展規劃研究、發揮中心城市的聚集輻射作用研究、加快碘缺乏病防治方法與建議、新疆與中亞五國科技合作的回顧與建議、中亞科技實力及其與我國合作前景對策分析、國際棉花產業研究進展等情報研究項目。

青藏高原研究所圖書館秉承綜合信息服務的理念，搭建“青藏高原研究信息與知識平臺”，對國內外青藏高原研究相關的信息資源進行收集、整理、組織，集中展示青藏高原研究的各方面內容，實現了信息知識資源的保存、集成、共享和交互。上海藥物研究所圖書館圍繞“重大新藥創制”科技專項，建立“藥物情報網”，參與建設“上海市生物醫藥行業科技情報服務網站”、國家科技支撐計劃項目“生物技術產業平臺及信息共享平臺”，在服務本所科研的同時，支持區域科技創新與發展。

3結語

第8篇：工程熱物理論文范文

見到史聰靈本人之后，記者深深感受到他的隨和與樸實――臉上一直帶著謙遜的微笑，一說到研究的工作，就打開了話匣子……

理論與實踐的結合

史聰靈說：“我最大的愿望就是把我所學到的理論知識用到實踐中去。科研要解決實際的問題，才能產生更大的用途。”史聰靈在碩博連讀時，所學的專業是工程熱物理，與火災安全密切相關。博士畢業后，史聰靈認為中國安科院的科研工作與自己的專業結合度較高，所研究領域大多涉及社會公益，非常有意義。另一方面，安全生產又是一個與實際聯系非常緊密的科研方向，因而進入中國安科院，成了他的必然選擇。“2005年當我剛進入單位工作時，我們國家已經進入軌道交通快速發展的時期，軌道交通是城市中最大的基礎設施工程之一，直接服務對象是老百姓，其安全性與老百姓的生命安全息息相關，因此對其安全的要求也較高。地鐵不同建設階段對安全相關技術的需求也比較大，特別是地鐵防火和人員疏散是建設和運營期間的關鍵問題之一，而這些正與我在研究生期間所從事的專業研究內容相契合。”史聰靈說道。

在碩士和博士研究生期間所做的實驗和理論研究工作，對史聰靈現在的工作幫助很大，“比如火災的計算仿真、模型實驗、現場全尺寸火災實驗等，我在火災科學國家重點實驗室時就一直在做，現在結合實際工程則做得更系統、更完善了。”博士期間他參與完成了多次大型的現場火災實驗，同時對建筑排煙問題開展了較多的基礎實驗和理論研究。“我在那段時間得到了不少鍛煉，現在工作中的很多方法和思路都是從那時候開始形成的。我的體會就是，無論從事什么工作，最基本的實踐積累是非常重要的。”

正是基于這樣的體會，現在作為碩士研究生導師的史聰靈也在這樣要求自己的學生。他一方面在理論上耐心地和學生交流，讓他們少走彎路；另一方面也盡量讓他們到現場實地學習，獲得現場的實踐經驗。“我們讓學生自己承擔一定的實際工程項目，給他們一個很好的鍛煉和積累的機會。因此我們的學生走向工作崗位以后通常實踐能力很強，能夠獨立解決問題。”

中國安科院交通安全研究所所長鐘茂華說：“史聰靈的科研能力很強，他善于從實踐中提煉出理論依據，又特別善于將理論運用到實際當中去。例如‘地鐵車站及區間隧道現場熱煙測試設備及方法’等多個實用方法已獲得國家專利，一些創新的技術成果已形成了多項行業標準。他的努力讓這些科研成果落地生了根、接了地氣。”

其中，史聰靈和其所在團隊建立的“地鐵防災系統安全性能全尺寸現場熱煙檢測技術”，可實現多方位、可視化、整體性、實尺度的地鐵關鍵設備和設施檢測，較好地實現了地鐵工程在試運營前的各項防災系統的安全性和可靠性檢測。這個工作有什么好處呢？史聰靈舉了一個例子：“防災系統是地鐵的基本安全保障設施，是地鐵各防災能力設計的基本前提條件，和乘客安全息息相關。我國技術和驗收規范體系中，針對地鐵各系統的檢測，往往都是功能性的單體測試和綜合聯調，根據專業條塊劃分，有關部門各自組織檢測和驗收工作，如消防驗收、試運營前安全設施驗收、各專業設備驗收、防雷檢測等。但是地鐵各個專業系統聯合在一起形成一個大的系統，在災害情況下的綜合防災性能怎么來檢測是一個關鍵的問題。讓新建地鐵在開通前的安全性得到有效檢測是我們的目標，我們目前初步形成了對地鐵主要系統的防災功能、聯動效果、防排煙能力等綜合性、整體性的現場檢測方法，并且已經形成了安全行業標準。目前國內地鐵開通前基本都要采用這個方法進行測試。”現場檢測出問題，不但要立即給企業指出隱患，還要能夠幫忙找出有效的解決方案。史聰靈在某城市地鐵進行全尺寸熱煙檢測的時候，原本的設計方案是要打開屏蔽門的端門，利用區間隧道通風系統進行排煙。但是經過檢測后，發現從扶梯補充下來的空氣直接通過兩端的端門進入隧道，氣流發生了短路，風機抽出來的風都是從樓梯下來的風，而且站臺形成了較大的橫向流動，在兩端區域的煙氣混合嚴重，中間站臺區域的煙氣卻排不出去。“設計單位很詫異：這個方案在全國多個城市都在用，沒覺得有什么問題，但是一經實際檢測就能看出毛病。其實，排煙效果與屏蔽門開關方式、通風排煙系統制式、樓梯的補風，以及風口、風量都有關系。”史聰靈對現場情況進行了細致地考察，最終提出讓控制系統和中間的屏蔽門做成一個聯動，在打開排煙系統的同時，也打開中間的兩扇屏蔽門，再重新進行測試，站臺的煙氣很快就被抽掉了。設計單位也得到了很大的鼓舞，決定在以后的類似設計時使用這種方案。“通過現場的全尺寸火災系統實驗檢測，能夠真實地反映自動探測報警、通風排煙等各個防災系統的工作效果，能夠解決實際遇到的問題，通過我們的工作能夠為老百姓地鐵乘車安全貢獻一點薄力，我也很有成就感。”史聰靈說。

“挑戰并不可怕”

史聰靈所在團隊的成員胥旋提起他來笑談：“史聰靈是個喜歡自己制造問題，又自己解決問題的人。不管想盡什么辦法，都要克服困難把問題解決。”用史聰靈的話說，“制造問題”是因為他不喜歡重復性的工作，而喜歡給自己創造挑戰，“做研究，挑戰并不可怕，重復才可怕。”

從2004年開始，國家安全監管總局逐步加強城市軌道交通的安全監管工作，史聰靈所在的團隊隨之在全國開展了地鐵安全評價和安全技術服務工作。“當時城市軌道交通是一個新興產業，安全評價體系框架還沒有，其中也借鑒了一些國外的經驗，但是畢竟各國的安全理念和安全風險不太一樣，而且國外發達國家軌道交通基本處于穩定運營期，和我國所處的階段也不一樣，建立我國的城市軌道交通安全評價體系還需要結合自己國情，通過實踐逐漸摸索出來。”

近10年來，史聰靈所在的團隊奔赴全國30多個城市、200多條線路，開展安全評價、現場監測、安全設施驗收和測試工作。特別是在地鐵開通前，開展防災系統實尺寸熱煙測試實驗。實驗時，需要協調十多個專業系統的設計、建設、施工、設備廠家、監理等二三十家單位的人員，少則四五十人，多則上百人，協調難度非常大，哪個環節配合不好都會造成測試的失敗。因此每到測試實驗的時候，史聰靈作為總指揮都十分謹慎，不管哪里出現問題他總是第一個沖過去解決。“團隊里的成員都有分工，但史聰靈作為一名‘ 全能型選手’，哪個方面人手不夠，他就自己頂上”。鐘茂華說，“他和一般的學者不一樣，在實驗現場的時候，他往往能夠和設計、專業技術人員及配合的工人們‘打成一片’。通常來講，現場工作人員組成比較復雜、部門眾多，人員是不太容易管理的，但是很多時候，史聰靈通過專業的知識和提出的方案，讓他們比較信服。”

近年來，在史聰靈所在團隊的努力下，一整套地鐵工程全過程風險評估體系建立起來，形成了一系列行業標準，用以支撐我國對城市軌道交通的安全監管工作。“以前地鐵里的很多安全因素都沒有受到過關注，比如一個風閥，只要沒經過大火就一直不會被用到。長此以往，會導致工程施工方、設備商和業主對這些安全設備的輕視，進而導致設備質量的下降。通過實地檢測評估之后，業主就不敢輕視這些防火排煙設備的建設。”

現在，全國已經有北京、廣州、西安、成都等34個城市中的200多條地鐵線路，從設計、建設，到運營，均采納了中國安科院的科研成果。史聰靈希望通過這樣一個安全評估體系，能夠推動整個行業的安全水平發生質的變化。

拒絕“差不多”

史聰靈認為，自己的工作是神圣的，要始終保證公益與公正，“在為企業提供安全測試時，經常有施工和設備方說，就這么著吧，差不多得了。但是我們絕對不能‘差不多’！人家請我們做安全評估，我們一定要把好安全的關口，因為這不是為了一兩個人的利益，是為了大眾的安全，為了公益。今天放松了一個隱患，明天就很可能釀成大禍，也會造成整個安全評價行業的公信力下降，因此必須公正。”現在，經過史聰靈團隊評價過的建設單位都很信服――雖然史聰靈曾經給他們“挑”出過問題，甚至現場直接認定他們的地鐵工程沒通過測試，“按說應該很惱火吧，但是他們理解后，卻希望我們多給他們做幾個站的測試，因為確實給他們解決了實際問題。”史聰靈笑著說。

團隊成員石杰紅告訴記者：“史聰靈的科研能力及他在學術上的嚴謹和認真，令我們整個團隊都非常佩服。雖然工作任務重，但他從來都不會‘差不多就行’，任何工作都是認真完成，以至于他工作到凌晨兩三點都是經常的。有一次我在凌晨2點給他發了一份文件，他立刻就回復了，好像無論什么時候他都在線一樣。”

對于團隊的得力干將，鐘茂華說：“史聰靈思想非常活躍，創新能力強，他的多項研究成果都達到了國內外先進水平，并且多次作為特邀嘉賓在國際會議上進行學術交流，這些創新不是一天兩天能夠做出來的，而是經過了長期的積累、堅持和努力。他這個人非常能吃苦，做現場檢測實驗的時候，每次他都是親自到現場做各種準備工作。地鐵白天要運行，實驗就得晚上做，一個測試實驗做下來，他常常要連續幾個晚上通宵熬夜。他先后承擔了多項安全生產“十二五”課題、自然科學基金，有時候好幾個課題同時開展，提供的技術服務每年有幾十項，平均一兩個月就完成一個項目。這導致了他長期處在一個緊繃的狀態，一年到頭有一半的時間都在外地，即使不出差的時候，節假日也總在辦公室加班。”

第9篇：工程熱物理論文范文

關鍵詞： 熱泵 節能 冷暖

熱泵機組由于其具有節能、環保及冷暖聯供等優點，目前在國內廣泛應用。本次收集了在全國各類報刊雜志、年會資料集及論文集有關熱泵技術及應用這方面的論文共207篇。在此作為一個專題研討，供在座的各位教員和同學們參考。有關問題綜述如下：

一、空氣源熱泵

空氣源（風冷）熱泵目前的產品主要是家用熱泵空調器、商用單元式熱泵空調機組和熱泵冷熱水機組。熱泵空調器已占到家用空調器銷量的40~50%，年產量為400余萬臺。熱泵冷熱水機組自90年代初開始，在夏熱冬冷地區得到了廣泛應用，據不完全統計，該地區部分城市中央空調冷熱源采用熱泵冷熱水機組的已占到20~30%，而且應用范圍繼續擴大并有向此移動的趨勢。本次收集的空氣源熱泵方面論文有55篇，主要內容有：

1、關于空氣源熱泵能耗評價問題

為了評價和比較熱泵機組與其它冷暖設備的能耗，大約有30篇論文涉及此問題。介紹了適用于熱泵機組能耗分析的理論與軟件，根據空調冷負荷、室外干球溫度、熱泵出水溫度等參數，采用溫頻數法，求解熱泵供冷全年能耗。在求解熱泵冬季能耗時，除考慮空調熱負荷、熱泵出水溫度、室外干球溫度外，還把室外相對濕度（即溫濕頻數）考慮到熱泵供熱性能中，軟件經工程實例計算，與實際耗能量有較好的吻合，為能耗評價提供了一種方法。

2、風冷熱泵機組的選用

目前設計選用風冷熱泵冷熱水機組，常根據計算得到的冷熱負荷，考慮同時使用系數及冷（熱）量損耗系數后，按機組銘牌標定值選擇機組臺數。由于空氣源熱泵機組的產冷（熱）量隨室外參數的改變而變化，這種選擇方法可能造成機組選得過大，造成浪費；或者選得過小，使供冷（熱）量不足，達不到使用要求。為此建議采用空調的逐時冷熱負荷和熱泵機組的供熱供冷能力的逐時變化曲線對照選擇，會得到比較滿意的結果。

3、熱泵機組冬季除霜

空氣源熱泵冬季供熱運行時，最大的一個問題就是當室外氣溫較低時，室外側換熱器翅片表面會結霜，（需要采取除霜措施）。根據有關文獻摘錄，經二年的現場跟蹤測試，其結果是除霜損失約占熱泵總能耗損失的10.2%，而由于除霜控制方法問題，大約27%的除霜功能是在翅片表面結霜不嚴重，不需要除霜的情況下進入除霜循環的。目前常用的一些方法，或多或少都存在一些問題，如發生多余的除霜動作，或需要除霜時而不發出信號等弊病存在。有關文獻提出的最佳除霜時間控制及最大平均供熱量控制除霜等方法，從理論上講很有新意，但實現起來比較困難。本人認為：采用自調整模糊除霜控制的思路及系統的基本結構，確定室內外大氣溫度、相對濕度之差及翅片溫度的變化率等作為輸入論域，經對輸入量的模糊化和模糊推理方法，在高位機上實現模糊除霜控制的仿真，采用這種方法除霜經與實驗數據對比，判別結果與實際情況較吻合。這種方法與常規除霜方法相比，不僅延長了制熱工作時間，減少了除霜次數和除霜損失，而且使機組工作性能和可*性得到了提高。

在室外空氣溫度低的地方，由于熱泵冬季供熱量不足，需設輔助加熱器。常用方法是在室內機出風口處設加熱器，這種方法不僅傳熱效率低，安全性能差而且化霜時間長，室內溫度下降大，采用氟里昂加熱器可以明顯克服以上缺陷，這種方法就是把室內側換熱器分前后兩部分，在中間增加一個氟利昂輔助加熱器，即熱泵在冬天運行時，壓縮機排出的高溫氯利昂氣體進入室內換熱器前部分時已有部分氣體被冷凝成液體。此時經氟利昂加熱器的加熱，使該部分液體再次蒸發成氣體，然后再進入室內換熱器的后半部分。這樣，依*整個室內換熱器，將熱泵室外換熱器的吸收的熱量，連同氟利昂加熱器所產生的熱量一并傳給空調房間內，補足了由于室外環境溫度低而引起的供熱量不足。相關文獻介紹在KFRd-70LW熱泵空調器上試驗，得到了很好的輔助加熱效果，而且化霜時間由3min減少到1min（室外溫度-1℃時）；由10min減少到3min（室外溫度-7℃時）。

4、熱泵機組的噪聲治理

單臺或多臺熱泵機組的噪聲治理。分析風冷熱泵機組的噪聲傳播特性，結合熱泵機組的噪聲治理工程實例，介紹了封閉式隔聲消聲裝置的設計方法、設計要點和治理效果。

由于風冷式熱泵的操作、管理及維修比較方使，具有制冷制熱的雙重功能，機組的散熱又不需要冷卻塔，因此，應用越來越多。但熱泵機組的噪聲易對周圍環境產生一定的影響，近幾年上海等地發生熱泵噪聲擾民的事件增多，已成為近期城市中一類帶有普遍性的固定源噪聲污染問題。因此了解單臺或多臺熱泵的噪聲傳播特性，探討熱泵機組群噪聲防治的方法，具有一定的普遍現實意義。

從熱泵機組的噪聲源、噪聲特性、熱泵機組的噪聲治理實例、噪聲控制及治理的技術角度看，熱泵機組噪聲治理工程實例有一定的推廣價值和意義，在較好地解決了熱泵機組通風散熱、進排風問題、確保熱泵正常運行的前提下，采用全封閉的隔聲消聲裝置，把熱泵的A聲級噪聲降低20 dB左右，為在某些特殊場合把熱泵噪聲降低至需要的程度的噪聲治理工程設計提供了一個可以借鑒的成功實例，尤其是在熱泵的排風余壓較低或不了解具體的余壓時，在設計隔聲消聲裝置的進風排風系統時可以有一個具體的計算依據。 二、水源熱泵

雖然目前空氣源熱泵機組在我國有著相當廣泛的應用，但它存在著熱泵供熱量隨著室外氣溫的降低而減少和結霜問題，而水源熱泵克服了以上不足，而且運行可*性又高，近年來國內應用有逐漸擴大的趨勢。本次共收集到這方面的論文15篇，主要內容綜述如下：

1、開發和使用未利用能、發展水源熱泵技術

未利用能指的是還沒有利用的能，大致包括自然類（如地熱、溫泉、河水、海水、湖水及地下水等）和城市基礎設施類（如工場、發電廠、礦井、工業廢棄物及公共浴室等等），如何利用這部分未用能作為生活用采暖、空調的熱源、是應引起足夠重視的問題，空調所對大連電力大廈采用發電廠循環水作為大廈水源熱泵空調系統的熱源，在技術上和經濟上進行了分析，并進行了水面積的模擬試驗，結果表明，采用水源熱泵供熱，其COP為4，每平方米采暖可以節約運行費5萬元，節標煤5公斤。某作者還對利用某礦區現有的地下水（作熱源），對單身18層職工公寓和住宅小區實施冷暖聯供的四種方案進行了綜合比較，結果是采用水源熱泵的空調系統，不管是從投資上，還是從運行費上，都具有明顯優勢。

2、發展住宅的水源熱泵系統

隨著我國住宅市場化改革，新建住宅小區迅速發展和居民對居住環境的改善需求，以及環保方面的要求，如何滿足居住建筑的冷暖空調要求，是急需解決的問題。清華大學江億提出采用深井回灌的水源熱泵方式可能成為滿足這種需求的住宅供熱空調方式。

其原理，地下水從深井1中抽出進入板式換熱器械2，與樓內循環水系統的水換熱后，再通過深井2排到地下，循環水系統經住宅樓內管網送入各戶，經各戶的水源熱泵產生熱水（冬季）或冷水（夏季）送入末端裝置，滿足供熱或空調的要求。 在對深井、水系統及水源熱泵和末端裝置進行了詳盡討論，最后進行了經濟分析，結果表明，采用這種“一戶一機、深進回灌”的水源熱泵方式，優于目前的冬季燃煤鍋爐采暖+夏季分體空調方式。同時系統管理方便，住戶可很方便地單獨對溫度調節。這一方式全部能源由電提供，無任何污染，空調排熱全部進入地下用于冬季供暖，不再對小環境造成熱污染，并且遭受不懸掛室外機，美化了建筑外表面。由于地下水是全封閉式系統，因此既不消耗任何地下水源，又不會對其帶來污染。目前需要政府部門制定相應政策，以支持這種節能、節水、保護環境的方式。

3、水源熱泵應用測試分析

空調所李先瑞等對大連發電總廠新建綜合樓三層西側一個房間（）的水源熱泵系統進行了一個冬季的實側，得到如下結論：

（1）水源熱泵是一種介于中央空調和分散空調之間的優化空調能源方式，它既具有中央空調能效高，成本低和安全、可*等優點，又具有分散式調節靈活、方便和便于收費等優點，是一種適合民用建筑的采暖空調方式。

（2）由于余熱水源熱泵具有熱回收率高的特點，因此，經濟性、節能性十分明顯，在有條件地方應大力推廣。

（3）自來水水源熱泵系統，冬季采暖需補助加熱，其經濟性與加熱熱源方式有關。采用熱效率高的燃氣加熱方式或以價格較低的蒸汽加熱水作為加熱源等熱源時，以它們作為補助加熱熱源是合理的。

4、水源熱泵冷熱水機組的經濟性

長沙鐵道學院丁力行對湖南地區的中央空調系統，分別采用水源熱泵冷熱水機組、風冷熱泵、溴化鋰直燃機、水冷冷水機組+燃油鍋爐四種方案進行了經濟比較，結論是水源熱泵冷熱水機組具有初投資較小，且成本比其它三種中央空調小19~65%的優點。

5、中高溫水源熱泵用混合工質研究

在地熱利用中存在的主要問題是利用后排放的水溫較高，一般為40~45℃。如利用這部分熱水作為熱泵熱源，這就存在著一個使用甚么樣的熱泵工質問題，經采用CSD方程的大量計算，篩選出了一種低環害的非共沸混合工質，經實驗測試，效果較好。采用此混合工質用以地熱水（40~45℃）為低溫熱源的熱泵系統，冷凝溫度70℃左右，蒸發溫度在20℃左右，冷凝壓力在20以下，EER值在3.5~4之間，可以輸出60℃左右的熱水供用戶使用。 三、地源熱泵

地源熱泵是以大地為熱源對建筑進行空調的技術，冬季通過熱泵將大地中的低位熱能提高對建筑供暖，同時蓄存冷量，以備夏用；夏季通過熱泵將建筑物內的熱量轉移到地下對建筑進行降溫，同時蓄存熱量，以備冬用。由于其節能、環保、熱穩定等特點，引起了世界各國的重視。歐美等發達國家地源熱泵的利用已有幾十年的歷史，特別是供熱方面已積累了大量設計、施工和運行方面的資料和數據。

我國是發展中國家，由于多種原因，地源熱泵的開發研究僅僅是近幾年的事。有關地源熱泵方面的論文共收集了13篇，表明國內對研究開發地源熱泵系統已引起了足夠重視。論文主要內容有：

1、垂直U形埋管地源熱泵實驗

青島建工學院1998年建設了垂直鋪設的土壤源冷熱兩用閉式熱泵系統，地面設備采用美國谷輪OM300熱泵機組和立式風機盤管；地下垂直埋設一根d45*4mmU形聚乙烯塑料管，深53m，孔網直徑1.10m，塑料管總長110m（包括水平埋管4m），為了測試土壤溫度變化，距主井每隔0.8m打一深13m的輔井。1998年8月26日開始運行測試，整個試驗包含了二個夏季，一個冬季和二個春秋季，共五個季節。通過試驗得到了如下結論：

（1）垂直埋管系統既可作為冬季采暖的熱源，又可作為夏季空調的冷源，一機兩用是可行的，它同水平敷設的系統比較，只占用極小的室外場地。

（2）采用一個單井作熱泵冷熱源時。夏季儲熱和冬季的儲冷不明顯，從設計角度可不予考慮。

（3）經過整個夏天（或冬天）的長期運行，埋管周圍溫度場發生變化，其作用半徑大約3m左右。

（4）塑料埋管同地下的熱交換能力如下：

a.向地下放熱（制冷工況）：按管長計算：20m/kw；按井深計算10m/kw；按管路外表面積計算；2.5m2/kw；

b.從地下吸熱（制熱工況）：按管長計算：35m/kw；按井深計算：17~18m/kw；按管路外表面積計算：4.5m2/kw。設計管路系統可按冬季工況設計，對夏季工況進行校核。

（5）在選擇R22蒸發器和冷凝器時，建議參數如下：冷凝溫度≤60℃，蒸發溫度-2~7℃，制熱時取低值，地下埋管充液按能抵抗-7℃的低溫。地下流體流動溫升6~8℃，蒸發器傳熱平均溫差6~12℃，制熱時取低值。冷凝器傳熱平均溫差8~14℃，室內液體一般可不充防凍液。

（6）引進西方國家鉆井下管一條成施工作業；開發特殊塑料管件：U型管件，二管接管技術。引進和開發特殊鉆井回填填料，西方國家采用特殊的回填料可提高傳熱效果。

2、垂直套管式埋管地源熱泵試驗及傳熱模型

重慶建筑大學通過豎埋單管試驗，地下套管式換熱器較U形管換熱器傳熱效率高20~25%，在單管試驗的基礎上，建設了10kw的地下套管式地源熱泵系統，該系統地下部分為5排15根，深10m的豎埋套管，錯排布置，間距1.5m，孔網與套管之間的縫隙用鉆孔回收的巖漿回填，套管直徑DN75~90mm，水管直徑dN15~25mm，管材均為PVC塑料管。地上部分為水-空氣熱泵空調器；水-水熱泵，末端采用立式風機盤管和冷暖地板。

熱泵自98年10月投入使用，經過了兩個冬季，兩個夏季四個過渡季的連續運行測試，系統運行正常。冬季保持室溫18℃以上，夏季保持室溫28℃以下，熱泵系統間歇運行，平均運行時間每天8~9個小時。通過2年的使用，積累了大量測試數據，并得到了一些有價值的結論。

（1）冬季運行，地下埋管，進水溫度5.5~7.5℃（平均7.15℃），出水溫度11.5~13℃（平均12.13℃，溫差5℃左右），熱泵壓縮機吸氣壓力0.45~0.5Mpa（t0在3~6℃）；水-空氣熱泵排氣壓力1.4~1.65Mpa（tk在40~45℃）；水-水熱泵排氣壓力1.60~1.80Mpa（tk在45~50℃）。熱泵運行7~10天后，進出水溫度趨于穩定。

（2）冬季運行室內保持18~22℃（平均19.39℃），熱泵間歇運行，月平均運行小時數7.58h，地下埋管單位溫度換熱量平均為77.93w/m，平均傳熱系數9.45w/mk。熱泵性能系數COP=3.06kw/kw。

（3）夏天運行，地下埋管進水溫度34~43℃（平均41.48℃），出水溫度27~34℃（平均32.3℃），溫差9℃左右，排氣壓力1.6~1.8Mpa（tk在45~50℃），熱泵壓縮機吸氣壓力，水-空氣熱泵P吸=0.45~0.5Mpa（t0在3~6℃），水-水熱泵P吸=0.40~0.45Mpa（t0在1~3℃）。熱泵運行20天后，進出水溫度趨于穩定。

（4）夏季運行，室內保持21~27℃（平均23.38℃），熱泵間歇運行，月平均運行小時數8.88h，地下埋管深度換熱量90.6w/m，平均傳熱系數5.70w/mk，熱泵制冷系數5.70w/mk，熱泵制冷能效比EER=3.46kw/kw。

（5）地下埋管支路是三根豎管串聯，經測試各豎管溫差平均為1.9、1.5、1.6℃，表明各豎管傳熱基本均勻。

（6）地下埋管系統流量大小對埋管換熱器的傳熱有重要影響，經變水量測試，每個支管環路1200kg/h左右為最佳流量，此流量相當供水支管水流速1m/s，本管內水流速0.1m/s。在最佳水流量下單位埋管深度換熱量和EER到達最大值。

（7）經重慶幾個工程實例比較，地源熱系統造價比家用分體空調器造價要高40~50%，用節約的電費償還期約為4~5年。

（8）經測試分析地下埋管內熱短路現象嚴重，測試結果為0.3~0.4℃，占埋管換熱量的20%左右，如何減小熱短路，提高豎埋管的傳熱效率是需進一步研究的手段。

（9）建立完善的地下埋管傳熱模型，以確定不同地區，不同巖土性質下的最佳地下埋管換熱器尺寸，繼推廣和發展地源熱泵的關鍵技術，作為參照V.C.Wei地下埋管傳熱理論，采用系統能量平衡結合熱傳導方程建立了二維溫度場數學模型，其中包括單管間歇（或連續）運行傳熱模型，串聯套管傳熱模型，管群換熱模型。該模型經驗證，比實測值偏低10%左右，若經進一步完善和修正，對地源熱泵系統設計及運行具有重要的參考及應用價值。

（10）正確了解熱泵冬（夏）季運行終止至夏（冬）季熱泵運行開始，這個過渡季期間內，大地溫度的變化情況，是建立地下埋管傳熱模型的重要邊界條件，也是保證地源熱泵長期有效運行的重要數據。作為采用按徑向和管長方向建立二維傳熱模型計算大地溫度恢復情況，并編制了相應的程序，計算值與實測結果有很好的吻合性。

（11）經模型計算，地源熱泵連續運行30天熱影響最遠的距離（即傳熱遠邊界半徑）為6m左右，但經計算其不同距離埋管對豎管干擾引起的大地熱阻變化已變小，其干擾程度已小于2%，因此認為埋管間距采用3m是可行的，這與實測結果是一致的。

3、土壤及其黃砂混合物導熱系數的實驗研究

發展和推廣地源熱泵關鍵問題是要根據不同氣候條件下及土壤的蓄、放熱能力，選擇熱泵系統的合理容量和土壤中放熱量的最佳間距和深度從而確定出最佳安裝方案以便得到最大的經濟和環境效益。本研究采用針對我國華東地區的有代表性土壤及不同比例的沙土混合物進行測試，其結論是：

（1）濕土壤及土沙混合物的導熱系數，隨密度P和含水率W的增加而增加。

（2）實驗的純土壤、純黃沙，土沙比分別為1:2的混合物四種不同的測試對象中，以土壤混合物為1:2的導熱系數最大，其關聯式為K=2.38*10-10W0.79P2.79w/mk。

4、地源熱泵采用蓄熱水箱的夏季工況分析

一般地源地下埋管均為直流式水系統，當熱泵間歇運行時，會造成壓縮機起動負荷大，采用蓄熱水箱就是在室外側水系統上并聯一個蓄熱水箱，當熱泵停止運行的間歇期，室外側循環水泵繼續運行使水流過蓄熱水箱，以降低水箱及室外側水系統的溫度，經實驗檢驗和數值模擬計算，采用為上方式可以明顯降低水溫，也即降低壓縮機起動階段的冷凝溫度最終達到節能效果。 四、復合熱泵

為了彌補單一熱源熱泵存在的局限性和充分利用低位能量，運用了各種復合熱泵。如空氣-空氣熱泵機組、空氣-水熱泵機組、水-水熱泵機組、水-空氣熱泵機組、太陽-空氣源熱泵系統、空氣回熱熱泵、太陽-水源熱泵系統、熱電水三聯復合熱泵、土壤-水源熱泵系統等。有關復合熱泵方面的論文共收集了12篇，論文主要內容有：

1、太陽-空氣熱源熱泵系統

太陽-空氣熱源熱泵系統是在傳統的空氣熱源熱泵系統的基礎上，利用太陽能熱源而新開發的系統。它可以制冷、供熱、供生活熱水，是一種利用自然能源、無污染、適用性廣、效率高的新型冷熱源系統。

北京市建筑設計院關磊設計的太陽-空氣熱源熱泵系統。由壓縮機組、冰（水）蓄熱槽、設在屋頂上的集熱／放熱板及冷媒管道組成。制冷運行是在夜間進行，一是利用夜間電力，二是利用屋頂上的放熱板在夜間向室外散熱。供熱運行在白天進行，它利用太陽熱及空氣對流熱作為采熱源，進行熱泵制熱工況的。首先冷媒被壓縮機壓縮成高壓高溫氣體，然后進入蓄熱水槽（與冰蓄熱槽共用）的盤管冷凝放熱，冷凝后的液體再通過膨脹閥變成低壓低溫的液體進入設在屋頂處的集熱板吸收太陽熱及空氣對流熱，又成為氣體返回壓縮機，如此反復形成熱泵制熱循環。與此同時，利用蓄熱水槽內的熱水對建筑供熱。

系統的特點有：節約能源、經濟、高效率、適應性廣。

該系統適用于辦公樓、醫院、溫水游泳池、療養院、學校、研究所、工廠等建筑。同一般太陽能利用系統相比，集熱板面積已經大幅度減少，但由于受屋頂設置面積的限制，一般適用于5層以下的建筑。對于5層以上的建筑采用該系統時，應考慮設其它輔助熱源設備。

2、土壤-水熱泵系統

土壤-水熱泵（下稱土壤熱泵）可利用低品位的土壤熱能提供熱水或向建筑物供暖。美國、德國及瑞典等北歐國家，已有上萬臺此類熱泵裝置在運行，土壤熱泵技術已趨成熟，并迅速地加以推廣使用。目前正在制訂土壤熱泵用于供暖的技術規范。

天津商學院制冷技術研究所高詛錕介紹了無污染、低品位的土壤熱源熱泵實現冬季供暖的技術，提供了土壤熱交換的設計參數和室內供暖的匹配方法，并指出，與空氣熱源熱泵的全年電費相比較，土壤熱源熱泵節電10％～12％。

房間供暖一般只需要較低的溫度，從的觀點來看，用煤的高品位化學能取暖是很大的浪費，而且煤是很多產品的寶貴原料。而利用土壤熱泵提供的40～45℃熱水供暖（尤其是地板供暖）則把本來難以利用的低品位、無污染的能源利用起來，是節能的途徑之一。

冬季土壤熱源的溫度不僅高于空氣，而且較為穩定，如在天津市和河北省地區，在整個供暖期，地下1.6m深處土壤溫度在13～10℃之間變化。空氣熱源的溫度則不可能這樣穩定，而且空氣熱泵不適于在7～-4℃范圍內工作，它需要復雜的除霜裝置，如空氣熱泵在外界溫度-4℃以下工作時，蒸發溫度較低，熱泵性能系數明顯下降。

在供暖季末期，由于供暖負荷的減少和土壤供熱量的降低，土壤熱泵的輸出與負荷有較合適的匹配。冬季熱交換器盤管附近土壤的濕潤和結冰能為熱泵提供附加熱量。夏季可以將土壤熱泵轉換為空調運行工況，可以達到節水目的，同時為冬季供暖貯熱。在其它季節里可以提供生活用熱水。

根據本文提供的參數，可以很快地進行設計計算。如已知供暖面積F2，選擇熱交換器型式所對應的匹配系數n，可以立刻知道土壤熱泵系統各設備的負荷及土壤熱交換器的占地面積及其結構和尺寸。

在自然界和工業廢汽、廢熱、廢水中，低品位熱源不少，往往未加利用，從觀點分析，它們是冬季供暖的合適熱源。土壤熱泵可以把低品位的土壤熱能利用起來，其性能系數可達2.5～3.0，是有效的節能技術。

從年度電費上與空氣熱泵相比，土壤熱泵可以節省電費10％～12％（注：年度電費比較是土壤熱泵、空氣熱泵夏天用于空調、冬天用于供暖時全年用電費用比較）。

3、太陽能-水源熱泵空調系統

太陽能水源熱泵系統由三部分組成，即太陽能集熱系統、水源熱泵系統和熱水供應系統。其系統是將建筑物的消防水池作為蓄水供應系統。以解決太陽能的間歇性和不穩定性。當環路水溫高于35℃時，水源熱泵空調系統同消防水池斷開，冷卻塔投入運行，當環路水溫在15~35℃之間時，太陽能作為冷卻塔停止運行，生活熱水供應的熱源收集的太陽能用來加熱生活用水；當環路水溫低于15℃時，環路與消防水池連通，太陽能水源熱泵空調系統吸收太陽能。若仍有多余的太陽能時，可繼續加熱生活用水。

作者對哈爾濱、上海、烏魯木齊等六城市應用該系統進行了詳盡的模擬計算和預測分析，得出了如下結論：

（1）太陽能水源熱泵空調系統是一種節能系統，應用前景廣闊。其系統拓寬了水源熱泵空調系統的應用范圍，使目前內部余熱小或無余熱的建筑物也可采用水源熱泵空調系統節能。

（2）初步得到太陽能水源熱泵空調系統在我國各地的應用運行情況，并分別指出，對于不同的熱源設備形式及能源形式，該系統在各地區的運行能耗情況和節能特性。

（3）在我國大部分地區運用太陽能水源熱泵空調系統，都會收到良好的節能效果，尤其是對于年太陽輻射總量較高，冬季日照率高的地區，該系統是一種理想選擇。

空調所鄭瑞澄根據全玻璃真空管太陽能集熱器的熱性能和上海、南京、武漢、濟南四地的太陽能輻射資源，通過計算得出了太陽能水源熱泵空調系統，該四地所需的太陽能集熱器面積，經效益分析，以供暖面積100m2的水源熱泵機組為計算對象，太陽能集熱系統運行100天可節約的常規能源量為上太陽能集熱系統供應生活熱水（以住宅建筑面積100m2為例）可節約的年常規能源為天然氣636.5Nm3，電5550kwh。以現階段太陽能集熱系統平均200元/m2和北京現行電價計算，太陽能利用增加的投資可在6年左右回收，之后的節能費用，即是用戶的凈效益。

4、熱泵復合熱電冷三聯產的系統優化分析

隨著能源供需矛盾的日益突出，能源的綜合利用得到國內外廣泛關注，從熱電分產到熱電聯產乃至熱、電、冷三聯產的提出和運用，無不說明人們對節能進行了有益的探索，而實踐證明，這些研究帶來了較好的經濟效益和社會效益。

熱電分產就是供電和供熱相互獨立的供電供熱方式，由于這種系統的經濟性差，不利于能源的分級利用而逐漸發展為熱電聯產，在熱電聯產系統中較高參數的蒸汽首先用來作功發電，然后用汽輪機的排汽和抽汽供熱，這樣就減少有用功的損失，達到能源分級利用的目的，從而使有用功效率得到提高。隨著生活水平的提高，夏季供冷、冬季供熱的要求越來越強烈，而集中供熱供冷由于它的優越性而偌受青睞，另外在熱電聯產中，由于夏季熱負荷的降低，汽輪機抽汽量減少，整個系統的經濟性下降，所以進一步發展成熱、電、冷三聯產系統。所謂熱、電、冷三聯產是指鍋爐產生的蒸汽通過汽輪機發電做功后，汽輪機的排汽和抽汽作為吸收式制冷機的工作蒸汽，這樣提高了夏季汽輪機的抽汽份額，同時也向用戶提供了所需的冷量，從而大大減輕了空調制冷負荷對電網的壓力，緩解了用電高峰的峰值負荷。另一方面，從環保角度上考慮，由于熱、電、冷三聯產一般不采用CFC工質，不破壞臭氧層，而且三聯產系統充分利用品質較差的低位熱源而不象壓縮機制冷一樣需高品質的電能，這樣更有利于提高能源的綜合利用率，但目前的熱、電、冷聯產系統從整個系統的優化方面考慮是有潛力可挖的，本文通過對目前的熱、電、冷三聯產系統的分析，提出用蒸噴式熱泵以及吸收式冷熱機組對熱、電、冷三聯產系統的優化方案，并對其優化效果進行分析。

東南大學動力系張小松等通過對熱、電、冷三聯產的系統分析，提出用蒸噴式熱泵以及吸收式冷熱機組對熱、電、冷三聯產系統的優化方案，并對其經濟性進行分析，通過對CC25-8.83/0.98/0.12機組的系統進行實例計算，可知優化后在相同的供熱條件下該機組的聯產系統發電量增加5.2％。

文中討論了直接抽汽供熱、供冷的熱、電、冷三聯產系統的原理，熱泵優化熱、電、冷三聯產系統，對蒸噴式熱泵對三聯產系統的優化、吸收式冷熱機組對三聯產系統的優化進行研究，得到如下結論：

（1）目前的熱、電、冷三聯產常規系統在供熱經濟性方面是有潛力可挖的。通過采用蒸噴式熱泵和吸收式冷熱機組對熱、電、冷三聯產的系統優化，在相同的供熱條件下可以使三聯產的發電量增加幾個百分點。

（2）蒸噴式熱泵和吸收式冷熱機組對熱、電。冷三聯產的系統優化適合于企業自備電廠以及區域供熱熱電廠的建設和系統改造，在與常規的熱、電、冷三聯產系統投資差別不大的情況下能高效地滿足冷用戶、不同壓力等級熱用戶的供冷、供熱要求。 五、其它熱泵

熱泵除上述四類以外，還有噴射式熱泵、吸收式熱泵、工質變濃度容量調節式熱泵及以CO2為工質的熱泵系統。

1、噴射式熱泵

隨著現代工業和人類社會的發展，人們對節能與環境凈化給予高度重視，國外對機械式和蒸汽噴射式熱泵的應用已使用得比較成熟。國內對蒸噴式熱泵的應用也作了一些工作。蒸噴式熱泵具有結構簡單，工作可*的特點，但效率較低、應用范圍受蒸汽壓力的限制，盡管如此，它在一定條件下，特別是用于蒸發單元，具有較好的節能效果。四川聯合大學化工系劉代俊、王鐘鳴、李軍等用計算機對蒸汽噴射式熱泵的熱力過程進行變工況計算，分析了性能，指出了應用范圍。以便我們對蒸噴式熱泵的工作性能及應用范圍有一個較為清楚的了解。

2、氨-水GAX吸收式熱泵

早在1884年，就發現了液氫能汽化產生制冷作用，并通過氯化銀對氨蒸氣的強烈吸收作用形成制冷循環，此后，產生了許多以原理為基礎的氨制冷設備，并一直沿用至今。氨-水和溴化鋰-水一起被認為是最常用的、對環境無害的綠色制冷工質對。同溴化鋰-水工質對相比，氨-水工質對的顯著優點是能制取0℃以下冷量，不易結晶，可用于熱泵供暖；氨-水工質對對銅以外的金屬基本無腐蝕性；系統體積較小。缺點是蒸發壓力較高，大量泄漏時，對人體有害。此外，氨與水的沸騰溫差較小，需用精餾器、分離器以去除冷劑氨中的水蒸氣。氨-水單效循環的制冷效率也較低。因此，氨-水工質對被認為是最適用于家用及小型吸收式熱泵的工質對，如美國公司自1927年起就生產小型直燃式氨-水吸收式制冷機，該公司在60年代研制的風冷式小型燃氣氨-水單效制冷機一直銷售至今。在日本、中國等地也有此類產品銷售。

由于電費的增長、用電高峰期電力的短缺和全球環保意識的日益增強，采用無公害工質的熱能驅動吸收式熱泵再次引起人們的關注。基于發生器-吸收器熱交換（GAX）原理，具有較高制冷熱力系數（COP），并能用于熱泵式供暖的直燃型氨-水吸收式熱泵再次成為美、日、韓及歐洲發達國家的研究熱點。

同濟大學機械學院熱能系張敏華介紹了利用計算機仿真、設計及優化技術研制直燃型氨-水GAX（發生器-吸收器熱交換）吸收式熱泵的過程，并闡述了氨-水單效及GAX吸收系統的原理、結構及運行工況。

與氨-水單效吸收制冷機機組相比，在相同條件下，高效氨-水GAX吸收式熱泵的制冷COP比前者提高約58％，即便在外界氣溫為-6℃條件下，其實際供暖COP也高達93.7％；當外界氣溫在-3.9℃時，其實際供暖COP則高達104％，遠遠高于普通鍋爐供暖。而且改良型熱泵結構簡單，運行可*，確為理想的節能、環保型直燃吸收式熱泵。

3、熱泵空調系統工質變濃度容量調節方式試驗研究

天津大學熱能研究所楊昭、馬一太和河北建筑工程學院趙三元、張少凡等提出了冷熱泵容量調節的物理模型，建立混合工質變濃度容量調節制冷系統試驗裝置，進行了相同工況下變濃度對比測試及多工況變濃度穩態試驗。證明所建立的混合工質變濃度試驗裝置及所選擇的工質可以基本滿足預定的容量調節要求，并可明顯提高裝置的節能效比。

比較相同工況下濃度調節前后的結果，說明此變濃度容量調節系統可以在運行中進行一定范圍內的濃度變化和容量變化，系統內工質量基本穩定并可穩定運行。

由多工況穩態試驗結果可見，采用本試驗裝置進行混合工質變濃度容量調節，可以使系統容量輸出較好地跟隨負荷的變化，R22/Rl42b及R32/124的可適應環境溫度分別為℃及℃，以R22標準工況制冷量為基準，容量可調節范圍分別為57.3％~91.8％及71.5％~101％。室內溫度波動在1.2℃以內。在部分負荷區，R22/142b有著理想的變濃度容量調節特性，且明顯地提高了穩態能效比。兩種調節方式的季節能效比測試結果與理論分析在定性上是一致的。

初步試驗證明了本文建立的混合工質變濃度實驗裝置及工質R22/R142b及R32／R124可以基本滿足預定的容量調節要求，并可明顯提高裝置的季節能效比。與R22開停調節相比，工質對R22/142b和R32/R124的季節能效比分別提高28.3％和17.7％。可基本滿足容量與負荷的匹配關系。壓縮機不必作任何改動，這是變頻調節所不能比的。

為了更有效地提高季節性能系數及容量調節的品質，對風冷系統應增加管排數以接近逆流換熱。對精餾系統的設計有待更加工程化和實用化，應配以合適的控制系統。如采用電子膨脹閥和相關控制技術，這些問題有待于進一步的研究。

4、以CO2為工質的熱泵系統的研究

由于（H）CHC的逐步禁用，工質替代成為人們越來越關心的問題。在尋找新的制冷劑的同時，許多人將目光又重新投向了C02。在本世紀初期，CO2曾經廣泛應用于空調及船舶的制冷系統，直到50年代，在船舶制冷系統中，CO2仍是占統治地位的工質。后來由于氟里昂的出現，CO2逐漸被取代。同氟里昂相比，CO2在常溫下的冷凝壓力特別高，因而導致裝置很笨重。但CO2也有其優點：不燃、無毒、容易獲取、與油不反應、對裝置無腐蝕作用。而且CO2的比容小，單位容積制冷量比R22大5倍，從而系統制冷劑流量小，裝置可以做得比較小。此外由于CO2具有良好的熱物理性質，傳熱性能好，而且其壓比及壓力損失比較小，所以壓縮的效率高。由于這些原因，熱泵系統具有較高的效率。

由于壓縮后的CO2處于跨臨界狀態，與一般系統不同，所以在隨后的冷卻過程中，CO2狀態變化也不同。一般系統中，工質在冷凝過程中發生相變，冷凝溫度由冷凝壓力所決定。而在CO2系統中，在冷卻器中，CO2從過臨界狀態放熱，溫度降低，處于一種似液體的氣體狀態，因此冷卻器中CO2溫度下是由其壓力所決定的。在冷卻過程中，CO2的溫度變化很大，所以當作熱泵用時，可把需加熱介質的溫度提高很多。例如在CO2熱泵型熱水器中，水可被加熱到80℃，而在普通的熱泵系統中，熱水溫度一般只能達到55℃。

西安交通大學制冷教研室朱瑞琪等分析了以為工質的熱泵循環及系統的特點，顯示了CO2單級壓縮跨臨界循環系統當做熱水器應用時所具有的優點和需要解決的主要問題。

在系統中設置回熱器，用以蒸發從低壓儲液器中流出的液體，使油回到壓縮機。在系統中設置一個低壓儲液器，這樣可以保證蒸發器合適的供液量，有較高的平均傳熱系數，使蒸發器保持良好的工作性能，減小蒸汽出口過熱度。而且，它能使系統高壓側的壓力保持一個最佳值（高壓側壓力對系統敏能的影響很大）。此外，儲液器的設置還能使系統在對泄漏也不會太敏感。

綜合各種因素，影響壓縮機性能的最主要因素是氣缸泄漏，所以必須采取有效的密封措施來設法減少泄漏。 六、熱泵技術在我國的運用及發展

熱泵在我國起步較早。50年代，天津大學的一些學者已開始從事熱泵的研究工作。60年代開始在我國暖通空調中應用熱泵。例如，從1963年起原華東建筑設計院與上海冷氣機廠就開始研制熱泵式空調器；1965年上海冰箱廠研制成我國第一臺制熱量為3720kw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制成國內第一臺水冷式熱泵空調機。1966年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-空氣式熱泵試驗。1966年原哈爾濱建筑工程學院與哈爾濱空調機廠研制成功LHR-20恒溫恒濕熱泵式空調機，首次提出冷凝廢熱用作恒溫恒濕空調機的二次加熱的新流程。但是，由于我國能源價格的特殊性，以及一些其他因素的影響，熱泵空調在我國的應用與發展始終很緩慢。直至70年代末期，才又為熱泵空調的發展與應用提供了機遇。80年代初至90年代末在我國暖通空調領域掀起一股熱泵熱。熱泵空調在我國的應用日益廣泛，發展速度很快、主要表現在以下幾點。

1、熱泵空調的學術交流活動十分活躍

1978年至2001年，中國制冷學會第二專業委員會主辦過9屆“全國余熱制冷與熱泵技術學術會議”，今年十月將在杭州舉辦底10屆“全國余熱制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90年代起，中國建筑學會暖通空調委員會、中國制冷學會第五專業委員會主辦的各屆“全國暖通空調制冷學術年會”上專門增設“熱泵專題”交流。每屆熱泵學術會上都廣泛地交流了大量的學術論文，這充分反映了我國熱泵技術的發展和進步。

2、積極開展熱泵空調技術的研究工作

（1）熱泵空調技術在我國運用的可行性研究

1986年北京公用事業科學研究所開展了“燃氣吸收式熱泵供熱制冷系統可行性研究“；1988年天津大學熱泵研究所開展了京津地區運用熱泵兼暖空調節能可行性的研究；1988年中國科學院廣州能源研究所開展熱泵在我國應用與發展問題的研究；1992年中國建筑科學研究院空調所開展了中、高檔旅館利用熱泵技術節約能源的可行性研究；1991年開始，哈爾濱建筑大學開展了在我國應用電動熱泵站、吸收式熱泵站的可行性研究并進行了閉式環路水環熱泵空調系統和太陽能開式環路水源熱泵空調系統在我國應用的評價；1996年青島建筑工程學院開展了青島東部開發區建設以海水為熱源的大型熱泵站可行性研究。

（2）空氣-空氣小型熱泵試驗裝置的研究

國際上公認的房間熱平衡試驗方法是小型空氣-空氣熱泵性能測試最精確的方法。哈爾濱建筑工程學院于1980年建成國內第一臺標定型房間熱平衡法試驗裝置。空調所于1987年建成國內第一臺平衡型房間熱平衡法試驗裝置。某空調器檢測中心于1986年底建成了由國外全套引進的平衡型房間熱平衡法試驗臺。

建成試驗裝置后，開展了下述各項工作：

①為國家商檢部門標定進口空調器性能，把好質量關；

②為開發空氣-空氣熱泵新產品，對進口熱泵空調器進行詳細的實驗研究；

③標定國產空調器性能；

④我國小型空氣-空氣熱泵除霜問題的研究；

⑤我國小型空氣-空氣熱泵供熱季節性能系數的實驗研究；

⑥探索提高標定型房間量熱計的測試精度的技術措施；

⑦開拓房間熱平衡法試驗裝置用途的研究。

（3）熱泵空調的計算機模擬技術的研究與應用

浙江大學開發了一個風冷熱泵全年性氣候工作的計算機模擬軟件，以此研究了風冷熱泵運行特性。同濟大學等作了直燃型氨-水GAX吸收式熱泵的計算機仿真研究和吸收式熱泵計算機模塊化仿真設計和優化技術的研究。

（4）國內一些研究單位、高校對土壤源熱泵十分感興趣，作了一些實驗研究工作。重慶建筑大學對垂直布置的U型管換熱器進行了實驗研究哈爾濱建筑大學和青島建筑工程學院對水平布置的地下盤管換熱器進行實驗研究和計算機數值模擬。

3、熱泵空調新產品、新技術不斷涌現，產品不斷更新換代

早在60年代我國開發了窗式熱泵空調器，80年代初開發了分體式熱泵空調器，質量不斷提高，現已推出變頻控制和模糊控制新技術。近年來，我國又先后開發了整體式風冷熱泵式冷熱水機組、模塊式風冷熱泵冷熱水機組、水源熱泵空調器等。例如，上海實業空調機有限公司研制成RF系列熱泵空調機，采用全新的制冷系統，改進了熱泵融霜、防凍結等功能；上海富田空調冷凍有限公司、廈門國本公司等經過幾年的努力，不斷改進產品質量，基本解決了低溫啟動、融霜等問題。1994年又研制出全電腦控制雙螺桿型空氣源熱泵式冷熱水機組，其性能已達到國外同類產品水平。上海臺佳機電有限公司的螺桿采用第三代齒形，效率比活塞式壓縮機高15％。合眾-開利30GQ空氣-水熱泵機組采用多臺06E半封閉壓縮機，多回路設計，高效換熱管，低噪聲風機等，并微電腦控制，使機組始終處于最佳運行工況、該廠在1999年推出30HT新型空氣-水熱泵機組。

目前，空氣源熱泵冷熱水機組市場空前繁榮，生產廠家已由1995年的十幾家發展到現在40多家。產品規格齊全，據不完全統計，國內銷售的機組共有45個品牌，其中國產機組約占25％左右，其余為合資產品、臺資產品和進口產品。例如，美國特靈、開利、約克、麥克維爾，法國的西亞特，意大利的阿爾西；國產臺資產品有上海富田、廈門國本、福州的等。合資的有上海合眾-開利、上海新晃、廣東吉榮等。根據國內空氣源熱泵冷熱水機組樣本及資料的統計，在額定工況下，空氣源熱泵冷熱水機組的制熱性能系數基本大于3，有的高達4以上。

4、熱泵在空調工程中的應用日益廣泛

早在1980年上海手工業局設計室與上海冷氣機廠為上海某商場設計了國內第一套空氣-水熱泵空調系統，運行效果一直良好。近年來隨著國內空調技術的飛速發展，熱泵空調系統獲得廣泛的應用、主要表現在：

（1）自90年代起窗式熱泵空調器、分體式熱泵空調器有了突飛猛進的發展，開始步入我國百姓家庭。據國家有關信息中心預測統計，房間空調器在北京、上海、廣州、深圳四城市居民家庭普及率達 42.8％，其中約有三分之一以上是熱泵型的。

（2）熱泵應用的重要方向是解決長江流域建筑物中央空調的冷熱源問題。我國部分地區的氣候特點是夏熱冬冷。上海、浙江、江西、湖南、湖北全境，江蘇、安徽、四川大部，陜西、河南南部，貴州東部，福建、廣東、廣西北部，甘肅南部的部分地區均屬于夏熱冬冷的氣候。在這些地區很適宜應用空氣源熱泵冷熱水機組，解決建筑物中央空調冷熱源的問題。同時，再考慮到熱泵的地球環保效益，使空氣源熱泵冷熱水機組在這些地區的大、中、小城市中獲得廣泛的應用。目前，空氣源熱泵冷熱水機組的地區應用范圍仍有繼續向北移動的趨勢。例如，1993年在天津沃特文化游樂總匯第一期空調工程的KTV歌舞廳和餐廳雅座的新風系統中，選配了2臺SJC-05H型空氣源熱泵冷熱水機組（制冷量15.1kw，制熱量17.9kw）。夏季供冷，過渡季節作為熱源，為新風機組提供40～50℃熱水，使用效果很好。因此，1994年第二期改造工程的客房空調設計又選2臺SJC-15H（制冷量45.3kw，制熱量53.8kw）作為空調的冷熱源裝置。1996年，煙臺第一百貨商場擴建工程中，也選用了空氣源熱泵冷熱水機組作為空調冷熱源，全年運行，效果也不錯。

（3）近年來，在我國一些大中城市的現代辦公樓和大型商場建筑中開始采用閉式環路水源熱泵空調系統，以回收建筑物內的余熱，效果很好，發展速度很快。