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1　能源概论1

1.1 能源与人类社会的发展1

1.2　能源的分类1

1.3　能源的评价2

1.4　1973年以来世界与中国的能源状况3

1.4.1 世界能源状况4

1.4.2 中国能源状况8

2　热能与动力工程的研究方向（上）12

2.1　专业与学科12

2.2　热能与动力工程专业（动力工程及工程热物理学科）的研究内容13

2.3　工程热物理学科（080701）14

2.3.1 工程热力学14

2.3.2 流体力学15

2.3.3　传热传质学17

2.3.4 燃烧学18

2.3.5 多相流动与传热传质19

2.3.6　热物理测试技术20

2.4　热能工程学科（080702）20

2.4.1 电厂热能动力工程20

2.4.2　建筑热物理技术21

2.4.3　换热器技术22

2.4.4 新能源和可再生能源技术22

2.4.5 冶金热能工程26

2.4.6　能量贮存技术28

2.4.7　农村能源29

2.5　动力机械及工程学科（080703）30

2.5.1 内燃机30

2.5.2　汽轮机及其辅机31

2.5.3　航空发动机与燃气轮机35

2.5.4　舰船动力装置37

2.5.5 锅炉40

2.5.6　新型动力技术41

2.5.7　余热与余压利用45

3　热能与动力工程的研究方向（下）47

3.1　流体机械及工程学科（080704）47

3.1.1 流体机械内部流动机理47

3.1.2 流体机械及系统的优化设计与可靠性分析49

3.1.3　流体工程中噪声与振动的机理和控制52

3.1.4 真空技术52

3.1.5 气力、液力输送53

3.1.6 工程渗流54

3.1.7 非牛顿流体流动的工程应用55

3.2　制冷及低温工程学科（080705）56

3.2.1 低温技术56

3.2.2 气体液化及分离设备与系统56

3.2.3 冻结和冻干过程机理58

3.2.4　低温绝热技术59

3.2.5　冷量储存及输送技术60

3.2.6 制冷及低温技术的广泛应用60

3.3　化工过程机械学科（080706）62

3.3.1 流程工业中的传热设备及节能技术的研究62

3.3.2　化工单元传质设备和相分离设备研究63

3.3.3 化工过程用泵、压缩机等流体机械的研究与监控63

3.3.4　压力容器及管道的设计、制造和安全保障的技术研究63

3.4　动力工程与工程热物理学科新的增长点65

3.4.1 工业生态学65

3.4.2 电磁流体力学（材料工艺过程中的热物理问题）67

3.4.3 能源战略与政策研究68

3.4.4 生态环境与生命系统中的热物理研究69

3.4.5 大气运动与大气的传热传质作用69

3.4.6 火灾科学的理论与实验研究71

4　热能直接利用的理论基础73

4.1　流体力学基础73

4.1.1 基本概念73

4.1.2　流体静力学75

4.1.3 流体动力学76

4.2　传热学的基本理论82

4.2.1 导热82

4.2.2 导热系数82

4.2.3 导热微分方程式83

4.2.4　初始条件及边界条件83

4.2.5　对流和对流换热84

4.2.6　对流换热的数学描写84

4.2.7　对流换热的边界层85

4.2.8 管槽内强制对流湍流换热的实验关联式86

4.2.9　热辐射的概念87

4.2.10　热辐射的基本定律88

4.2.11 辐射换热的计算91

4.2.12　传热过程和传热系数93

5　热能的直接利用95

5.1　锅炉95

5.1.1 烟管锅炉和水管锅炉96

5.1.2　层燃炉96

5.1.3 室燃炉98

5.1.4　循环流化床锅炉99

5.2　换热器101

5.2.1 换热器的分类101

5.2.2　板类换热器的基本结构101

5.2.3 管类换热器的基本结构104

5.2.4　管壳式换热器105

5.3　工业窑炉107

5.3.1 火焰炉107

5.3.2　电炉108

5.3.3 膛式炉窑110

5.4　工业加热112

5.4.1 红外加热112

5.4.2　蒸汽加热113

5.4.3 其他介质加热115

6　能源动力转换与热力学基础117

6.1 热力学第一定律和热力学第二定律117

6.2　孤立系统熵增原理118

6.2.1 熵流与熵产118

6.2.2　可用能119

6.2.3　孤立系统熵增原理120

6.2.4 热能利用的能量梯级利用原理121

6.2.5 存在物理学与演化物理学122

6.3　地球生物圈、熵与人类活动123

6.4　动力机械126

6.5　热力发电厂127

6.5.1 热力发电厂的基本循环127

6.5.2 实际的热力发电厂热力系统（热力循环）128

6.5.3 电厂的热经济性指标130

6.5.4 热力发电厂的技术发展方向131

6.6　汽车发动机132

6.6.1 四冲程内燃机的工作原理132

6.6.2 内燃机的理论热力循环及性能指标134

6.6.3 汽车发动机的动力经济性能指标136

6.6.4 内燃机的排气净化137

6.6.5 车用内燃机的技术进展139

7　制冷与热泵140

7.1　制冷机与热泵140

7.2　蒸气压缩制冷循环141

7.2.1 蒸气压缩制冷循环141

7.2.2 制冷剂142

7.2.3　制冷剂命名143

7.2.4　制冷压缩机143

7.2.5 制冷压缩机的技术发展趋势144

7.3　其他制冷循环146

7.3.1 吸收式制冷循环146

7.3.2 气流引射式制冷循环147

7.3.3 空气压缩制冷循环148

7.3.4 热电制冷149

8　热能与环境153

8.1　各种能源对环境的影响153

8.1.1 煤153

8.1.2 石油和天然气154

8.1.3 核能154

8.1.4 能源获取过程中的环境问题156

8.2 区域性能源环境问题157

8.2.1 SOx157

8.2.2 NOx157

8.2.3 悬浮颗粒物158

8.2.4 HC158

8.2.5　CO159

8.2.6　二噁英159

8.2.7 热污染159

8.2.8 噪声污染160

8.2.9　放射性污染161

8.3　全球性能源环境问题161

8.3.1 温室效应161

8.3.2　酸雨162

8.3.3 大气臭氧层的破坏162

8.4　环境影响评价163

8.4.1 环境影响评价的内容和要求163

8.4.2　环境影响评价的典型案件164

8.5　改善能源环境状况的措施164

8.5.1 清洁能源行动165

8.5.2　清洁燃烧技术165

8.5.3 CFCs替代166

8.5.4　节能节水167

8.6　污染转移与排放权贸易168

8.7　环境问题中的热物理169

8.7.1 大气、水体中污染物运动与流体力学170

8.7.2 污染物转化的热物理机理174

9　工业工艺过程中的热物理问题180

9.1 冶金工业的加热工艺180

9.1.1 焙烧、煅烧180

9.1.2　金属加热工艺181

9.1.3 烧结与焦化183

9.2　计算流体力学在冶金中的应用184

9.2.1 冶金中计算流体力学的研究概况185

9.2.2 冶金流体力学研究中所面临的问题185

9.2.3 计算流体力学的作用186

9.3　硅酸盐工业热工过程187

9.3.1 陶瓷的烧成过程187

9.3.2　水泥188

9.3.3　玻璃的熔制过程188

9.4　本章结语189

参考文献190