2.5 第二产业涉及的工程

第二产业是指对第一产业和本产业提供的产品（原料）进行加工的产业部门，涵盖了除第一产业之外的物质生产的其他所有行业，包括采矿业，制造业，电力、燃气及水的生产和供应业，建筑业。在第二产业的不同行业中涉及各类不同的工程，如矿业工程（本书第6章对矿业工程有详细介绍，此处不赘述）、制造工程、电力工程、燃气工程、自来水工程、土木工程（本书第4章对土木工程有详细介绍，此处不赘述）等。

2.5.1 制造工程

1.概念

制造业是以第一产业的产品、矿产品以及制造业本身生产的初级产品作为原材料，通过机器设备及工人的加工劳动，生产出更高价值的产品的一类行业。

制造工程是通过新产品、新技术（方法、工具、机器和设备等）、新工艺的研究和开发，并通过有效的管理，用最少的费用生产出高质量的产品来满足社会需求的活动。

2.制造工程的分类

制造工程的门类很多，冶金工程、机械工程、电子工程、化学工程、光学工程、轻工工程等。以下对几个较有代表性的行业工程进行简单介绍。

（1）冶金工程

冶金工程领域是研究从矿石等资源中提取金属或金属化合物，并制成具有良好的使用性能和经济价值的材料的工程技术领域。它为机械、能源、化工、交通、建筑、航空航天、国防军工等各行各业提供所需的材料产品。冶金工程包括钢铁冶金、有色金属冶金两大类。

冶金工程技术的发展趋势是不断汲取相关学科和工程技术的新成就进行充实、更新和深化，在冶金热力学、金属、熔锍、熔渣、熔盐结构及物性等方面的研究会更加深入，建立智能化热力学、动力学数据库，加强冶金动力学和冶金反应工程学的研究，应用计算机逐步实现对冶金全流程进行系统最优设计和自动控制。冶金生产技术将实现生产柔性化、高速化和连续化，达到资源、能源的充分利用及生态环境的最佳保护。随着冶金新技术、新设备、新工艺的出现，冶金产品将在超纯净和超高性能等方面发展。

（2）机械工程

机械工程是以有关的科学技术为理论基础，结合生产实践中的技术经验，研究和解决在开发、设计、制造、安装、运用和修理各种机械中的全部理论和实际问题的应用学科。

机械工程的学科内容，按工作性质可分为以下几个方面：

①建立和发展可实际和直接应用于机械工程的工程理论基础，如工程力学、流体力学、工程材料学、材料力学、燃烧学、传热学、热力学、摩擦学、机构学、机械原理、金属工艺学和非金属工艺学等。

②研究、设计和发展新机械产品，改进现有机械产品和生产新一代机械产品，以适应当前和未来的需要。

③机械产品的生产，如生产设施的规划和实现、生产计划的制订和生产调度、编制和贯彻制造工艺、设计和制造工艺装备、确定劳动定额和材料定额以及加工、装配、包装和检验等。

④机械制造企业的经营和管理，如确定生产方式、产品销售以及生产运行管理等。

⑤机械产品的应用，如选择、订购、验收、安装、调整、操作、维修和改造各产业所使用的机械产品和成套机械设备。

⑥研究机械产品在制造和使用过程中所产生的环境污染和自然资源过度耗费问题及处理措施。

（3）化学工程

化学工程是研究化学工业和其他工业生产过程中所发生的化学过程和物理过程的共同规律，并应用于生产过程和装置的开发、设计、操作，以达到优化和提高效率目的的一门工程学科。这些工业包括石油化工、冶金、建材、食品、造纸等。它们从石油、煤、天然气、盐、石灰石、其他矿石和粮食、木材、水、空气等基本的原料出发，借助化学过程或物理过程，改变物质的组成、性质和状态，使之成为多种价值较高的产品，如化肥、汽油、润滑油、合成纤维、合成橡胶、塑料、烧碱、纯碱、水泥、玻璃、钢铁、铝、纸浆等。

化学工程的研究内容包括以下几个方面：

①单元操作。构成多种化工产品生产的物理过程都可归纳为有限的几种基本过程，如流体输送、换热（加热和冷却）、蒸馏、吸收、蒸发、萃取、结晶、干燥等。这些基本过程称为单元操作。对单元操作的研究得到具有共性的结果，可以用来指导各类产品的生产和化工设备的设计。

②化学反应工程。化学反应是化工生产的核心部分，它决定着产品的收率，对生产成本有着重要影响。工程技术人员在各种反应过程中，如氧化、还原、硝化、磺化等中发现了若干具有共性的问题，如反应器内的返混、反应相内传质和传热、反应相外传质和传热、反应器的稳定性等。对于这些问题的研究，以及它们对反应动力学的各种效应的研究，构成了一个新的学科分支即化学反应工程，从而使化学工程的内容和方法得到了充实和发展。

③传递过程。传递过程是单元操作和反应工程的共同基础。在各种单元操作设备和反应装置中进行的物理过程不外乎三种传递：动量传递、热量传递和质量传递。例如，以动量传递为基础的流体输送、反应器中的气流分布；以热量传递为基础的换热操作，聚合釜中聚合热的移出；以质量传递为基础的吸收操作，反应物和产物在催化剂内部的扩散等。有些过程有两种或两种以上的传递现象同时存在，如气体增减湿等。传递过程着重研究上述三种传递的速率及相互关系。

④化工热力学.化工热力学是单元操作和反应工程的理论基础，研究传递过程的方向和极限，提供过程分析和设计所需的有关基础数据。

2.5.2 电力工程

1.概念

电能因易于转换、传输、控制，并且还有便于使用、洁净和经济等许多优点，成为现代化社会的重要支撑。

电力工程是指与电能的生产、输送、分配有关的工程，另外还包括把电作为动力和能源在多种领域中应用的工程。

2.电力工程的分类

按电能的生产、输送、分配等环节，电力工程可分为发电工程和输变电工程两类。

（1）发电工程

按一次能源介质划分为火力发电、水力发电、核电、太阳能发电、风力发电、地热发电和潮汐发电等。正在研究的发电工程技术还有磁流体发电和燃料电池等。

（2）输变电工程

电流在从电厂到用户的输送过程中会因线路发热造成损耗，所以在电厂端需要通过变电升高电压，让电流变小以减少发热损耗。在用户端需要通过变电降低电压。由于在电流输送的过程中需要多次的变电，所以把电流的输送称为输变电。

2.5.3 燃气工程及自来水工程

我国在城镇化发展过程中不仅需要不断增长的电力供应，而且对燃气和自来水的需要也与日俱增。城镇管理部门通过实施燃气工程及自来水工程来实现对城镇居民的燃气和自来水的供应。

燃气工程包括燃气供应规划的编制、燃气的生产与净化厂站建设、燃气的供需工况及调节、燃气输配管网系统建设、燃气的储存与压送设施建设、节能环保的新型燃烧技术与装置研发、燃气系统施工与运行管理等内容。涵盖了从气源、管网到用户的各个环节。

自来水工程是指通过自来水处理厂净化、消毒后生产出来的符合国家饮用水标准的供人们生活、生产使用的水。它主要通过水厂的取水泵站汲取江河湖泊及地下水、地表水，并经过沉淀、消毒、过滤等工艺流程，最后通过配水泵站输送到各个用户。由自来水厂按照《国家生活饮用水相关卫生标准》处理后，用机泵通过输配水管道供给用户使用。