郑州大学研究生专业介绍：热能工程

　　热能工程

　　一、学科概况
　　热能工程学科（学科代码080702）隶属于动力工程及工程热物理（学科代码0807）一级学科。主要研究能源、电力、冶金、石化、轻工、食品、制药、环保、等流程性工业中所涉及的热能转换工艺与装备。培养学生掌握热能工程学科扎实的基础理论和系统的专业知识，了解本学科的进展和发展动向，具有独立从事本学科科研与应用开发工作的能力，能解决本学科领域内的高新技术问题。毕业研究生能熟练运用计算机，掌握必要的实验技能和研究方法，较为熟练地掌握一门外语，并具有一定的外语听、说、读、写能力，主要在能源、动力、制冷与空调、电力、化工、石油、轻工、环保、医药、食品、机械及劳动安全等部门从事热能工程或相邻学科的教学、工程设计、技术开发、生产技术、经营管理以及工程科学研究等工作。

　　该学科于2001年开始招收本科生，2004年开始招收硕士学位研究生，2003年被列为国家“211工程”重点建设学科。本学科现有教学科研人员25人，其中教授6人，副高职称14人，博士生导师6人，硕士生导师15人，具有博士学位者8人，有6人享受政府津贴。已基本形成了一支具有较高素质、充满活力、老中青相结合、结构合理的科研及教学队伍。

　　本学科主要包括：工业节能技术与设备；太阳能现代利用技术；可再生生物能源现代利用技术；制冷与蓄能技术研究方向；热力系统优化技术研究等研究方向。

　　工业节能技术与设备研究方向：
　　导师队伍：董其伍教授*、刘敏珊教授*、魏新利教授*、王三保副教授、刘宏副教授、吴金星副教授、郭茶秀副教授、闫水保副教授、尹华杰副教授。（带*号者为博导，下同）

　　主要针对我国重大耗能行业如钢铁工业、石油化工、化肥化工、电力工业、氯碱工业等能源利用率相对较低的现状，研究开发高效节能新技术、新装备并应用于主要耗能行业中，以提高我国的能源利用率，达到节能降耗目的，所开发的节能技术节能达到20％以上。同时针对能源、石油化工、电力等国家大中型企业一些重要设备的关键零部件，由于高温、腐蚀、磨损引起的表面损伤和早期失效问题，采用先进的等离子喷涂技术，通过失效分析、数值仿真、涂层设计和工艺优化，以有效解决大型电站锅炉过热器受热面含硫烟气的热腐蚀、磨蚀爆管等问题；太阳能空调系统中蒸发器、冷凝器等表面腐蚀、氧化铝蒸发器焊缝区碱脆开裂问题；液态排渣炉析铁熔蚀问题，以及各类高温、高压阀门密封面修复、烟气轮机零部件高温硫腐蚀、热磨损等表面涂层防护和延寿问题。

　　太阳能现代利用技术研究方向：
　　导师队伍：魏新利*教授、卢景霄教授、王定标副教授、吴金星副教授、郭茶秀副教授。

　　重点开展第二代太阳能电池—薄膜太阳电池的研究。其技术路线是采用多晶硅薄膜为材料，研究光电转换效率为6%左右，成本在15元/瓦左右的多晶硅薄膜太阳电池技术。同时开展储能式太阳能空调技术的研究与开发，根据国内外太阳能空调研究的水平和状况以及太阳能空调在我国的应用实际情况，着重研究适于家用的太阳能空调系统，使太阳能空调系统性能系数ＣＯＰ值达到0.5～0.6，相同制冷量的太阳能空调价格限制在目前压缩式制冷空调价格的2倍左右，达到节能、环保、寿命周期长的目的。

　　可再生生物能源现代利用技术研究：
　　导师队伍：魏新利教授*、卢景霄教授*、樊耀亭教授*、刘金盾教授*、刘国际教授*、马晓建教授、张瑞勤教授、李洪亮副教授、方书起副教授。

　　针对代用燃料进行研究，开发生产变性燃料乙醇的专用吸附剂，该吸附剂的各项技术性能指标均达到国际先进水平，其性能价格比是国外一流技术（美国ADM公司谷物吸附剂）的1.2倍，是国外二流技术（分子筛吸附剂）的3倍。已完成河南省重大科技攻关项目（编号：**********）“含醇汽油生产的关键技术及开发应用研究”，为新建30万吨生物柴油厂和筹建50万吨生物柴油厂提供技术服务。另外采用等离子体技术和热化学方法，将生物有机质转化成气体，采用相应的净化技术将生物质气中的焦碳和灰尘分离，吸收微量污染物，转化可凝结的焦油为永久气体，以使其成为内燃机、涡轮机及燃料电池可用燃料和成为化学原料。此外研究开发生物质气合成混合燃料醇的技术，其目的在于加速生物质能转化利用技术的更新换代，发展高效的转化技术、净化技术、用生物质气合成混合燃料醇及用农作物秸秆转化为氢能的技术。

　　制冷与蓄能技术研究方向：
　　导师队伍：魏新利教授*、吴金星副教授、郭茶秀副教授、闫水保副教授、尹华杰副教授。

　　针对相变蓄能系统开展研究工作，主要是解决系统的传热和优化问题。根据相变原理、传热理论和数值方法，解决多种PCM的物性和外壁的边界条件对贮（释）热过程的影响，掌握其固-液界面的变化规律及相变过程所需要的总时间等，由此确定系统性能最优时贮热介质的数量和质量，并通过可视化实验将结果显示出来加以验证。

　　热力系统优化技术研究方向：
　　导师队伍：董其伍教授*、刘敏珊教授*、魏新利教授*、刘宏副教授、吴金星副教授、郭茶秀副教授、闫水保副教授。

　　主要针对我国主要耗能行业如钢铁工业、石油化工、化肥化工，电力工业等能源利用率相对较低的现状，研究过程系统能量集成、模拟与优化理论，以能量的工艺利用环节为核心，通过分解协调，在子系统有效能经济化基础上实现全局调优，研究开发性能更为优良的换热网络技术，并应用于主要耗能行业中，以提高我国的能源利用率，达到节能降耗目的，为能源高效、洁净、集约化利用提供理论基础和技术基础。另外针对高速或超高速旋转机械研制可用于透平压缩机组或透平膨胀机组转子—轴承—供油系统的动力学参数和润滑状态控制与计算机管理系统，可实时监测和控制机组心脏部分的工作和润滑状态，控制润滑各环节的漏油现象，研制可主动控制静、动态性能的滑动轴承，以配合润滑控制系统。该系统可使整个机组的能耗可降低10～15％，节省润滑油亦可达10～15％，并可保证机组的安全、稳定运转。

　　热能过程装备安全及动力设备状态检测与故障诊断研究方向：
　　导师队伍：魏新利教授*、刘金盾教授*、刘国际教授*、王定标副教授、闫水保副教授、尹华杰副教授。

　　主要进行热能过程中关键装置要害部位的风险评估技术研究；大机组风险评估技术研究；热能过程设备设施定量风险评价技术研究；研究火灾、爆炸和危险品泄漏等的发生机理和动力学演化过程，用数学、力学和热物理理论揭示发生发展的规律，为预防装备事故和控制灾情提供理论基础；研究热能装置的损伤积累和灾变行为的演化规律、失效模式与事故特征、人机环作用规律及安全监测与控制理论；研究动力设备在使用过程中的荷载与响应特性、灾变行为与健康诊断；研究灾害事故智能诊断和仿真模拟技术、重大事故调查分析技术与装备；研究灾害分析的精细模型、方法和现代试验技术，提高事故分析的科学性、准确性和结案的及时性；研发新型的安全装备及设施。目前承担有国家和河南省安全生产科技支撑体系建设的重要任务。

　　该学科在以上几个主要研究方向上具有较高水平和初具规模的实验室，拥有多普勒激光测速仪、透射电子显微镜、X射线能谱仪、PIV粒子图象仪、超临界萃取实验装置、气液两相流性能测试装置、吸收冷模试验装置、发酵及提取实验装置、高温管板试验装置、换热器试验平台、多功能流动与传热实验台等现代化分析、检测设备，仪器设备价值2000万元。拥有相关图书期刊420余种7万余册，外文图书、期刊150余种1万余册，为科研和教学提供了良好的条件。

　　该学科积极捕捉前沿课题，紧密结合工程实际，不断拓宽研究领域，积极承担国家和部、省级科研项目及企业委托的工程项目。

　　近年来，完成国家、部、省级科研项目40余项，企业委托和工程项目30余项。

　　该学科还积极开展国际间的合作科研，先后与美国宾夕法亚尼大学、日本东北大学；澳大利亚可丁科技大学；国立台湾科技大学；德国ROSTOCK公司；华东理工大学；浙江大学；南京工业大学；天津大学；南阳天冠集团；濮阳大化集团。

　　本学科点近几年共投入科研经费1500余万元，进行实验室改造与建设。同时十分注重科技成果的转化工作，有专人负责成果推广工作。利用我们的技术与南阳天冠集团共建的年产30万吨乙醇燃料项目被列为国家重点建设项目，为企业创造了显著效益。

　　二、主要研究成果
　　1.新型纵流壳程换热器现代设计技术研究及应用，国家科技进步二等奖；
　　2.新型高效节能组合式换热器，国家科技进步三等奖。
　　3.SM型气升式发酵罐，国家科技进步三等奖。
　　4.新型高效水加热器，河南省科技进步二等奖。
　　5.新型热管换热器，河南省科技进步二等奖
　　6.过程装备常用零部件CAD系统研究与开发，河南省科技进步二等奖
　　7.热力系统换热设备CAD技术研究与应用，河南省科技进步二等奖
　　8.NCC氨冷凝器，河南省科技进步三等奖。
　　9.新型废热锅炉，河南省科技进步三等奖。
　　10.热媒闭路循环多功能温控装置，河南省科技进步三等奖
　　11.SMK-II型列管式换热器，化工部科技进步三等奖。
　　12.SMK型外管式换热器，河南省科技进步三等奖。
　　13.GJ型外管式净化器，河南省科技进步三等奖。
　　14.造气吹风余热回收装置，河南省科技进步三等奖。

　　另外，还获得省教学研究成果一等奖1项；获国家专利14项；列入国家“九·五”重点科技推广计划项目3项；正式出版教材与著作9部；已完成并通过鉴定的国家级、省部级各类科研项目21项；在国内、外正式发表论文200余篇。