热学新理论为提高能效提供新途径

　　清华大学航天航空学院过增元院士用“梦想”描述他对热学新理论发展的期望。在追求能源利用效率的大背景下，他和一些热学专家希望通过建立热学新理论，为提高能源利用效率提供一条新途径。

　　近日，中国科协第38期新观点新学说学术沙龙以“热学新理论及其应用”为题，探讨这种想法的可能性。

　　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。虽然热学是一门发展比较成熟的学科，但是现有热学知识面临着重要挑战，世界性能源短缺对能源利用效率提出了更高要求，而在很多高新技术中发现了一些傅立叶导热定律不成立的现象。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。

　　为了改进热量传递的性能，所选择的往往是材料（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。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。

　　过增元表示,要节能的话需要有优化的概念，可是传热学里只有速率的概念，没有效率的概念，有了效率的概念，把效率最大化就是优化。

　　定义传热过程的效率需要定义新的物理量，过增元的想法是：引入火积和火积耗散的概念，火积是表征物体热量传递能力的物理量，火积耗散是指热量传递过程中传递能力的损失，通过火积耗散的多少就可以衡量热传递过程的优劣，并且可以指导工程设计的优化。

　　北京工业大学马重芳教授说，这些新的热学概念和跟中国的动力工业、能源工业的发展密切结合，将为未来低碳经济的竞争提供优势。

　　但是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。

　　过增元院士、中国科学院工程热物理研究所徐建中院士和香港大学王立秋教授担任这次沙龙的领衔科学家，来自工程热物理、制冷、建筑节能、材料、力学等领域的30余位专家参加了会议。