本报北京4月7日电热学知识面临重要挑战。近日,在主题为“热学新理论及其应用”中国科协第38期新观点新学说学术沙龙上,由清华大学航天航空学院过增元院士、中国科学院工程热物理研究所徐建中院士、香港大学王立秋教授担任领衔科学家,来自工程热物理、制冷、建筑节能、材料、力学等领域的30余位专
目前,随着世界能源消费增长速度加快,能源短缺已经成为全球的共同难题,如何提高能源利用效率,各国科学家都在为此努力。在各种能量的利用中,80%要经过热量的传递与交换,因此提高热量传递的能力、减小传递过程的损失是提高能源利用效率的关键问题。为了改进热量传递的性能,所付出的往往是材料(高导性能)或能量(流体泵功或外加电磁场),得到的回报是传递速率的提高。然而,我们在得到的同时,也失去了很多。通常情况下,传热强化的同时,阻力和泵功增加得更多,因此通常情况下传热强化并不节能。
领衔科学家、清华大学过增元院士在沙龙发言中说:传热强化不一定节能。要节能的话需要有优化的概念,可是传热学里面只有速率的概念,没有效率的概念,有了效率的概念,我们把效率最大化就是优化。所以只有速率,没有效率,没有办法进行提高能源利用的效率优化。
专家们以提高能效和高技术发展中的传热问题为主要背景,从提高能效的新理论――场协同原理、火积耗散极值原理、热质理论和普适导热定律、能势表征与不可逆性的关联关系4个专题对通过引入火积、热质和能势等新概念来拓展现有的热学理论和发展新的技术进行了深入的探讨和辩论。
新理论在面对实际应用时还会遇到不少难题。西安交通大学陶文铨院士说:跟节能减排密切相关的场协同原理目前基本上还限于速度场和温度场的协同,我们必须要考虑多场之间的配合问题。中国科学院工程热物理研究所金红光研究员则认为：多种能源利用的时候仅用品位来衡量已经不够了,还应涉及能势的问题。
与会专家认为,现有热学理论中还缺乏某些基本物理量,需对热量的本质及其传递和转换规律方面作新的探索。通过热烈的讨论和质疑争鸣,与会代表提出了很多问题和建议,在某些方面也达成了共识,所有这些将在促进热学新理论未来的发展和完善、推动国内学者之间开展研究合作方面发挥非常积极的作用。
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