机械功在热能与动力工程的应用与优化

摘要：机械功又可以简称为功，它在热能与动力工程中的应用是十分广泛的，可以说几乎涉及到所有用得到的领域中，这样宽广的应用范围与其自身的特性有着密不可分的联系，它之所以能够如此广泛的被應用就是因为它能够发挥出省力或者省距离的作用，这样的作用可以让工程的成本以及效率都能得到有效的优化。为了让机械功能够在热能与动力工程中发挥出更加完善的作用，就需要对其具体应用进行深入性的研究，以此来找到能使其更加优化的方法。

关键词：机械功；热能与动力功能；应用优化

机械功能使用的范围是特别宽广的，它在热能与动力工程中的具体应用表现形式有流动功、体积功、轴功等。本身热能与动力工程所涉及到的范围就比较广阔，这就造成其发展性比较的复杂，在这个发展的过程中还要兼具各种新能源的开发与使用，以此来不断的提高其应用的价值，自然这样的发展也是为了能够更好的实现现代化发展进程。想要快速的发展就必须要融合各种技术与知识，但是这样就会增加成本的投入，这样就很难实现效率提高的同时有效的节约成本。通过对机械功深入性的研究来减少其额外功并增加有用功，如此来让热能与动力工程快速的发展。

一、常见机械功特点与物理意义

（一）体积功以及其物理意义

体积功主要分为膨胀功和压缩功，一般来说它都是通过某种系统来发生相应的体积变化，由体积改变来对外做出一定的功。膨胀功是指机械设备在将热能转化为机械能时，要利用工质来发生体积的膨胀完成的，不过在这个过程中，工质要是发生了体积膨胀那么对外做的就是膨胀功。与此相反的，机械设备在将机械能转化为热能的过程中外界对工质作一定的功，那么其自身体积呈现压缩变小，这样工质自身就具备了热能，在外呈现的就是压缩功。

（二）流动功以及物理意义

流动功在系统中存在的条件就是系统保持开口状态且还要保持运行的状态，这样才能产生流动功。流动功其实就是输入推动功以及相应的输出推动功之间所存在的差值，也被称为推动功。这种功一般情况都是存在开口体系中，它的大小主要就是对相应的流体参数的确定来确定，有时我们也会称这种流动功为流动能，只有在流动的状态下的工质才会产生，若是处于闭口系统状态的工质是不可能产生相应的流动功的。

（三）轴功以及物理意义

轴功主要是指工质要在特定的装置流过，这时与之相关的装置以及装置外的环境要进行一种交换所产生的机械功就是轴功。机械功正常情况下都是需要借助与之相关的转轴，通过转轴来进行能量的输入与输出，这样所产生的机械能我们就称之为轴功。

二、机械功在热能与动力工程应用中的现状

（一）设备损耗大寿命短

热能与动力工程的正常运作离不开一套完整的设备体系来支持的，这些设备也是功能能够顺利发展的基础与推动力。机械功的实际使用更是离不开机械设备的支持，但是在实际的使用过程中却有一个问题是不能忽视的，那就是设备使用率比较低而且寿命普遍比较短，这样就会给整个工程造成比较沉重的成本负担，直接导致工程的效率、质量都无法得到保证。之所以产生这样的现象就是因为设备在进行维修的时候做的不够细致，也就是所谓的定期润滑工作没有做好，这样就是导致设备在进行高速运转的过程中摩擦力以及所受到的阻力会不断的变大，设备的磨损程度也在逐渐的增加，当累计到一定的程度时，设备也就处于报废状态，不能在进行正常的生产运作。

（二）运行效率低质量不高

热能与动力工程在实际的运作过程中对于各种材料的选取以及相应的运作效率等磨合都还存在比较大的问题，之所以会出现这种问题，就是因为在工程准备阶段没有做好相应的准备工作，也就是实际的所需以及进展的内容没有进行详细的信息归纳与总结，在这方面存在比较严重的延用现象，一旦延用现象出现那么就会与实际的状况出现比较大的误差，由此导致的机械功在热能与动力工程中的应用受到了限制不能使其得到很好的发展以及相应的提高。

（三）机械功的利用效率比较低

机械功能否在实际的使用过程中发挥最大的作用取决于其阻力克服大小，也与其运作的距离有着直接性的关系。阻力大小与运作距离的乘积就是机械功所做的额外功大小，这直接就是体现其能量损失以及可调控的消耗量，不过这个问题在实际的设计中被考虑的不够全面，对机械功的认识不够准确也就不能准确的考虑相关的问题，这样就会导致在实际的运作中机械功的额外功变大，其机械效率却比较低，从整体来看是不利于工程的发展的。

三、机械功在热能与动力工程中应用优化分析

（一）设备的优化以及设备之间的关联性优化

想要有效的提高机械功在热能与动力工程中的使用效率就需要从其根本上进行优化改进，这其中有效的措施之一就是设备的改进。设备的改进能在很大的程度上提高机械功的使用效率，尤其是整体设备的改进更是可以达到较好的效果。在进行设备改进的过程中要准确的找到设备磨损最严重地方，确定其不能进行修复就要进行及时的更换，若是有部分的零件损伤不严重则需要进行整修，必须要保证设备的完整性，这样才能保证设备的先进性能得到有效的提高。通过科学的方式来有效的降低设备的摩擦力与阻力，对设备的检修时间进行科学的规划，这样才能在设备性能提高的同时延长设备的使用寿命，设备使用寿命的延长对于成本的控制是十分有利的。

（二）材料的使用优化

除了设备能对机械功使用效率产生影响以外，还有各种材料的使用也是对其使用效率产生因素之一。在热能与动力工程进行运作之前有必要对涉及的各种材料进行综合性的考虑，找出影响机械功效率不高的原因，然后提出相应的具体解决方案。解决此种问题的关键就是针对实际的运作效率、流体属性等各方面的要求来对各种信息进行有效而全面的整合，在此基础上进行深入性的分析，要确保每种材料都能用在合适的地方，尤其是材料与物体之间的摩擦阻力状况是否合适、需要承受的力大小是否在标准范围内，以此来判定材料的选取是否科学合适。经过层层的筛选来找到最符合的材料用在工程中，这样才能将机械功的使用效率发挥出来，通过材料的适用性也可以在一定程度上实现对成本的有效控制，让整个工程的整体运作都得到有效的提高优化，如此机械功在实际的操作运作中才能达到较为理想的优化程度。

（三）设计的全面考虑优化

机械功在热能与动力工程中体现的使用优化基础就是整体性，也就是说并不能只针对个别的设备或材料进行优化，而应该在设计的最初就是从整体进行考虑，将各种影响因素进行优化考虑，要保证每个设备都可以在独立运行的状态下与其它设备之间有着顺畅的连接，这样才能让整个运作的整体性得到提高，在此状态下机械功的具体情况就能进行全面化的分析与整理。在设计的过程中要格外的注意保证实际的运作需求，设备以及材料的运行情况，要保持各个方面的影响因素都考虑进去，在全面性考虑的基础上进行科学的分析，这样才设计时才能不会有疏漏的方面，也能更符合实际的需求。机械功的使用效率提高，是离不开完善的设计基础的。

综上所述，只有对不同的机械功进行热能与动力工程的应用分析，才能针对实际工程中出现的各种应用问题进行有效的优化，在这个优化的过程中需要提高多少有用功来减少无用功取决于实际工程中需要解决的问题，这样的优化能够在一定程度上将各种设备、材料等因素进行合理运用，最终来实现机械能利用率提高的目的。

参考文献：

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