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熱能工程

一、學(xué)科概況

熱能工程學(xué)科（學(xué)科代碼080702）隸屬于動(dòng)力工程及工程熱物理（學(xué)科代碼0807）一級(jí)學(xué)科。主要研究能源、電力、冶金、石化、輕工、食品、制藥、環(huán)保、等流程性工業(yè)中所涉及的熱能轉(zhuǎn)換工藝與裝備。培養(yǎng)學(xué)生掌握熱能工程學(xué)科扎實(shí)的基礎(chǔ)理論和系統(tǒng)的專業(yè)知識(shí)，了解本學(xué)科的進(jìn)展和發(fā)展動(dòng)向，具有獨(dú)立從事本學(xué)科科研與應(yīng)用開發(fā)工作的能力，能解決本學(xué)科領(lǐng)域內(nèi)的高新技術(shù)問題。畢業(yè)研究生能熟練運(yùn)用計(jì)算機(jī)，掌握必要的實(shí)驗(yàn)技能和研究方法，較為熟練地掌握一門外語(yǔ)，并具有一定的外語(yǔ)聽、說、讀、寫能力，主要在能源、動(dòng)力、制冷與空調(diào)、電力、化工、石油、輕工、環(huán)保、醫(yī)藥、食品、機(jī)械及勞動(dòng)安全等部門從事熱能工程或相鄰學(xué)科的教學(xué)、工程設(shè)計(jì)、技術(shù)開發(fā)、生產(chǎn)技術(shù)、經(jīng)營(yíng)管理以及工程科學(xué)研究等工作。

該學(xué)科于2001年開始招收本科生，2004年開始招收碩士學(xué)位研究生，2003年被列為國(guó)家“211工程”重點(diǎn)建設(shè)學(xué)科。本學(xué)科現(xiàn)有教學(xué)科研人員25人，其中教授6人，副高職稱14人，博士生導(dǎo)師6人，碩士生導(dǎo)師15人，具有博士學(xué)位者8人，有6人享受政府津貼。已基本形成了一支具有較高素質(zhì)、充滿活力、老中青相結(jié)合、結(jié)構(gòu)合理的科研及教學(xué)隊(duì)伍。

本學(xué)科主要包括：工業(yè)節(jié)能技術(shù)與設(shè)備；太陽(yáng)能現(xiàn)代利用技術(shù)；可再生生物能源現(xiàn)代利用技術(shù)；制冷與蓄能技術(shù)研究方向；熱力系統(tǒng)優(yōu)化技術(shù)研究等研究方向。

工業(yè)節(jié)能技術(shù)與設(shè)備研究方向：

導(dǎo)師隊(duì)伍：董其伍教授*、劉敏珊教授*、魏新利教授*、王三保副教授、劉宏副教授、吳金星副教授、郭茶秀副教授、閆水保副教授、尹華杰副教授。（帶*號(hào)者為博導(dǎo)，下同）

主要針對(duì)我國(guó)重大耗能行業(yè)如鋼鐵工業(yè)、石油化工、化肥化工、電力工業(yè)、氯堿工業(yè)等能源利用率相對(duì)較低的現(xiàn)狀，研究開發(fā)高效節(jié)能新技術(shù)、新裝備并應(yīng)用于主要耗能行業(yè)中，以提高我國(guó)的能源利用率，達(dá)到節(jié)能降耗目的，所開發(fā)的節(jié)能技術(shù)節(jié)能達(dá)到20％以上。同時(shí)針對(duì)能源、石油化工、電力等國(guó)家大中型企業(yè)一些重要設(shè)備的關(guān)鍵零部件，由于高溫、腐蝕、磨損引起的表面損傷和早期失效問題，采用先進(jìn)的等離子噴涂技術(shù)，通過失效分析、數(shù)值仿真、涂層設(shè)計(jì)和工藝優(yōu)化，以有效解決大型電站鍋爐過熱器受熱面含硫煙氣的熱腐蝕、磨蝕爆管等問題；太陽(yáng)能空調(diào)系統(tǒng)中蒸發(fā)器、冷凝器等表面腐蝕、氧化鋁蒸發(fā)器焊縫區(qū)堿脆開裂問題；液態(tài)排渣爐析鐵熔蝕問題，以及各類高溫、高壓閥門密封面修復(fù)、煙氣輪機(jī)零部件高溫硫腐蝕、熱磨損等表面涂層防護(hù)和延壽問題。

太陽(yáng)能現(xiàn)代利用技術(shù)研究方向：

導(dǎo)師隊(duì)伍：魏新利*教授、盧景霄教授、王定標(biāo)副教授、吳金星副教授、郭茶秀副教授。

重點(diǎn)開展第二代太陽(yáng)能電池—薄膜太陽(yáng)電池的研究。其技術(shù)路線是采用多晶硅薄膜為材料，研究光電轉(zhuǎn)換效率為6%左右，成本在15元/瓦左右的多晶硅薄膜太陽(yáng)電池技術(shù)。同時(shí)開展儲(chǔ)能式太陽(yáng)能空調(diào)技術(shù)的研究與開發(fā)，根據(jù)國(guó)內(nèi)外太陽(yáng)能空調(diào)研究的水平和狀況以及太陽(yáng)能空調(diào)在我國(guó)的應(yīng)用實(shí)際情況，著重研究適于家用的太陽(yáng)能空調(diào)系統(tǒng)，使太陽(yáng)能空調(diào)系統(tǒng)性能系數(shù)ＣＯＰ值達(dá)到0.5～0.6，相同制冷量的太陽(yáng)能空調(diào)價(jià)格限制在目前壓縮式制冷空調(diào)價(jià)格的2倍左右，達(dá)到節(jié)能、環(huán)保、壽命周期長(zhǎng)的目的。

可再生生物能源現(xiàn)代利用技術(shù)研究：

導(dǎo)師隊(duì)伍：魏新利教授*、盧景霄教授*、樊耀亭教授*、劉金盾教授*、劉國(guó)際教授*、馬曉建教授、張瑞勤教授、李洪亮副教授、方書起副教授。

針對(duì)代用燃料進(jìn)行研究，開發(fā)生產(chǎn)變性燃料乙醇的專用吸附劑，該吸附劑的各項(xiàng)技術(shù)性能指標(biāo)均達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，其性能價(jià)格比是國(guó)外一流技術(shù)（美國(guó)ADM公司谷物吸附劑）的1.2倍，是國(guó)外二流技術(shù)（分子篩吸附劑）的3倍。已完成河南省重大科技攻關(guān)項(xiàng)目（編號(hào)：0122032200）“含醇汽油生產(chǎn)的關(guān)鍵技術(shù)及開發(fā)應(yīng)用研究”，為新建30萬噸生物柴油廠和籌建50萬噸生物柴油廠提供技術(shù)服務(wù)。另外采用等離子體技術(shù)和熱化學(xué)方法，將生物有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)化成氣體，采用相應(yīng)的凈化技術(shù)將生物質(zhì)氣中的焦碳和灰塵分離，吸收微量污染物，轉(zhuǎn)化可凝結(jié)的焦油為永久氣體，以使其成為內(nèi)燃機(jī)、渦輪機(jī)及燃料電池可用燃料和成為化學(xué)原料。此外研究開發(fā)生物質(zhì)氣合成混合燃料醇的技術(shù)，其目的在于加速生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化利用技術(shù)的更新?lián)Q代，發(fā)展高效的轉(zhuǎn)化技術(shù)、凈化技術(shù)、用生物質(zhì)氣合成混合燃料醇及用農(nóng)作物秸稈轉(zhuǎn)化為氫能的技術(shù)。

制冷與蓄能技術(shù)研究方向：

導(dǎo)師隊(duì)伍：魏新利教授*、吳金星副教授、郭茶秀副教授、閆水保副教授、尹華杰副教授。

針對(duì)相變蓄能系統(tǒng)開展研究工作，主要是解決系統(tǒng)的傳熱和優(yōu)化問題。根據(jù)相變?cè)�理、傳熱理論和�?shù)值方法，解決多種PCM的物性和外壁的邊界條件對(duì)貯（釋）熱過程的影響，掌握其固-液界面的變化規(guī)律及相變過程所需要的總時(shí)間等，由此確定系統(tǒng)性能最優(yōu)時(shí)貯熱介質(zhì)的數(shù)量和質(zhì)量，并通過可視化實(shí)驗(yàn)將結(jié)果顯示出來加以驗(yàn)證。

熱力系統(tǒng)優(yōu)化技術(shù)研究方向：

導(dǎo)師隊(duì)伍：董其伍教授*、劉敏珊教授*、魏新利教授*、劉宏副教授、吳金星副教授、郭茶秀副教授、閆水保副教授。

主要針對(duì)我國(guó)主要耗能行業(yè)如鋼鐵工業(yè)、石油化工、化肥化工，電力工業(yè)等能源利用率相對(duì)較低的現(xiàn)狀，研究過程系統(tǒng)能量集成、模擬與優(yōu)化理論，以能量的工藝?yán)�用環(huán)節(jié)為核心，通過分解協(xié)調(diào)，在子系統(tǒng)有效能經(jīng)濟(jì)化基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)全局調(diào)優(yōu)，研究開發(fā)性能更為優(yōu)良的換熱網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，并應(yīng)用于主要耗能行業(yè)中，以提高我國(guó)的能源利用率，達(dá)到節(jié)能降耗目的，為能源高效、潔凈、集約化利用提供理論基礎(chǔ)和技術(shù)基礎(chǔ)。另外針對(duì)高速或超高速旋轉(zhuǎn)機(jī)械研制可用于透平壓縮機(jī)組或透平膨脹機(jī)組轉(zhuǎn)子—軸承—供油系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)參數(shù)和潤(rùn)滑狀態(tài)控制與計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)，可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和控制機(jī)組心臟部分的工作和潤(rùn)滑狀態(tài)，控制潤(rùn)滑各環(huán)節(jié)的漏油現(xiàn)象，研制可主動(dòng)控制靜、動(dòng)態(tài)性能的滑動(dòng)軸承，以配合潤(rùn)滑控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)可使整個(gè)機(jī)組的能耗可降低10～15％，節(jié)省潤(rùn)滑油亦可達(dá)10～15％，并可保證機(jī)組的安全、穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。

熱能過程裝備安全及動(dòng)力設(shè)備狀態(tài)檢測(cè)與故障診斷研究方向：

導(dǎo)師隊(duì)伍：魏新利教授*、劉金盾教授*、劉國(guó)際教授*、王定標(biāo)副教授、閆水保副教授、尹華杰副教授。

主要進(jìn)行熱能過程中關(guān)鍵裝置要害部位的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估技術(shù)研究；大機(jī)組風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估技術(shù)研究；熱能過程設(shè)備設(shè)施定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)技術(shù)研究；研究火災(zāi)、爆炸和危險(xiǎn)品泄漏等的發(fā)生機(jī)理和動(dòng)力學(xué)演化過程，用數(shù)學(xué)、力學(xué)和熱物理理論揭示發(fā)生發(fā)展的規(guī)律，為預(yù)防裝備事故和控制災(zāi)情提供理論基礎(chǔ)；研究熱能裝置的損傷積累和災(zāi)變行為的演化規(guī)律、失效模式與事故特征、人機(jī)環(huán)作用規(guī)律及安全監(jiān)測(cè)與控制理論；研究動(dòng)力設(shè)備在使用過程中的荷載與響應(yīng)特性、災(zāi)變行為與健康診斷；研究災(zāi)害事故智能診斷和仿真模擬技術(shù)、重大事故調(diào)查分析技術(shù)與裝備；研究災(zāi)害分析的精細(xì)模型、方法和現(xiàn)代試驗(yàn)技術(shù)，提高事故分析的科學(xué)性、準(zhǔn)確性和結(jié)案的及時(shí)性；研發(fā)新型的安全裝備及設(shè)施。目前承擔(dān)有國(guó)家和河南省安全生產(chǎn)科技支撐體系建設(shè)的重要任務(wù)。

該學(xué)科在以上幾個(gè)主要研究方向上具有較高水平和初具規(guī)模的實(shí)驗(yàn)室，擁有多普勒激光測(cè)速儀、透射電子顯微鏡、X射線能譜儀、PIV粒子圖象儀、超臨界萃取實(shí)驗(yàn)裝置、氣液兩相流性能測(cè)試裝置、吸收冷模試驗(yàn)裝置、發(fā)酵及提取實(shí)驗(yàn)裝置、高溫管板試驗(yàn)裝置、換熱器試驗(yàn)平臺(tái)、多功能流動(dòng)與傳熱實(shí)驗(yàn)臺(tái)等現(xiàn)代化分析、檢測(cè)設(shè)備，儀器設(shè)備價(jià)值2000萬元。擁有相關(guān)圖書期刊420余種7萬余冊(cè)，外文圖書、期刊150余種1萬余冊(cè)，為科研和教學(xué)提供了良好的條件。

該學(xué)科積極捕捉前沿課題，緊密結(jié)合工程實(shí)際，不斷拓寬研究領(lǐng)域，積極承擔(dān)國(guó)家和部、省級(jí)科研項(xiàng)目及企業(yè)委托的工程項(xiàng)目。

近年來，完成國(guó)家、部、省級(jí)科研項(xiàng)目40余項(xiàng)，企業(yè)委托和工程項(xiàng)目30余項(xiàng)。

該學(xué)科還積極開展國(guó)際間的合作科研，先后與美國(guó)賓夕法亞尼大學(xué)、日本東北大學(xué)；澳大利亞可丁科技大學(xué)；國(guó)立臺(tái)灣科技大學(xué)；德國(guó)ROSTOCK公司；華東理工大學(xué)；浙江大學(xué)；南京工業(yè)大學(xué)；天津大學(xué)；南陽(yáng)天冠集團(tuán)；濮陽(yáng)大化集團(tuán)。

本學(xué)科點(diǎn)近幾年共投入科研經(jīng)費(fèi)1500余萬元，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室改造與建設(shè)。同時(shí)十分注重科技成果的轉(zhuǎn)化工作，有專人負(fù)責(zé)成果推廣工作。利用我們的技術(shù)與南陽(yáng)天冠集團(tuán)共建的年產(chǎn)30萬噸乙醇燃料項(xiàng)目被列為國(guó)家重點(diǎn)建設(shè)項(xiàng)目，為企業(yè)創(chuàng)造了顯著效益。

二、主要研究成果

1.新型縱流殼程換熱器現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)研究及應(yīng)用，國(guó)家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)；
2.新型高效節(jié)能組合式換熱器，國(guó)家科技進(jìn)步三等獎(jiǎng)。
3.SM型氣升式發(fā)酵罐，國(guó)家科技進(jìn)步三等獎(jiǎng)。
4.新型高效水加熱器，河南省科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)。
5.新型熱管換熱器，河南省科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)
6.過程裝備常用零部件CAD系統(tǒng)研究與開發(fā)，河南省科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)
7.熱力系統(tǒng)換熱設(shè)備CAD技術(shù)研究與應(yīng)用，河南省科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)
8.NCC氨冷凝器，河南省科技進(jìn)步三等獎(jiǎng)。
9.新型廢熱鍋爐，河南省科技進(jìn)步三等獎(jiǎng)。
10.熱媒閉路循環(huán)多功能溫控裝置，河南省科技進(jìn)步三等獎(jiǎng)
11.SMK-II型列管式換熱器，化工部科技進(jìn)步三等獎(jiǎng)。
12.SMK型外管式換熱器，河南省科技進(jìn)步三等獎(jiǎng)。
13.GJ型外管式凈化器，河南省科技進(jìn)步三等獎(jiǎng)。
14.造氣吹風(fēng)余熱回收裝置，河南省科技進(jìn)步三等獎(jiǎng)。

另外，還獲得省教學(xué)研究成果一等獎(jiǎng)1項(xiàng)；獲國(guó)家專利14項(xiàng)；列入國(guó)家“九·五”重點(diǎn)科技推廣計(jì)劃項(xiàng)目3項(xiàng)；正式出版教材與著作9部；已完成并通過鑒定的國(guó)家級(jí)、省部級(jí)各類科研項(xiàng)目21項(xiàng)；在國(guó)內(nèi)、外正式發(fā)表論文200余篇。