热能工程是 动力工程及工程热物理一级学科下的二级学科，主要研究热能的产生、转换、传递、利用以及与此相关的系统和设备的设计、运行、优化等。它涉及一级学科的基础理论研究，包括热力学、流体力学、传热传质学和燃烧学等理论，并与各二级学科广泛交叉，相互依存。

热能工程的主要研究方向包括：

工业热设备工程：

研究工业热设备的结构、控制等方面的理论和工程实际问题，改善设备结构和优化操作，开发和研制新型高效节能的工业热设备。

工业热过程理论和技术：

研究工业过程中的流动、传热和传质过程，建立热过程数学模型，为改进工艺、优化工艺参数和开发新工艺提供必要的理论基础。

燃料及其高效清洁燃烧技术：

研究燃料的性质、燃料的改质、燃料的合理燃烧，开发新型高效、低污染的燃烧装置，合理组织炉内的燃烧过程。

工业热能系统工程：

研究工业热设备间、工序间的联系和发展，组织好物流和能流，优化生产过程。从企业整体出发，研究能源结构，合理利用能源并做好余热的利用和回收。

热能动力装置及燃烧过程：

研究固体燃料清洁燃烧与循环流化床锅炉、锅炉的经济运行模式及其燃烧过程超低公害排放等。

能源洁净利用与系统优化：

研究能源高效、清洁转换与利用的科学，研究和开发新能源技术、能源洁净利用技术、节能新技术与新工艺、新设备和新材料等。

燃烧污染物排放控制技术：

研究燃烧过程中污染物的控制技术，减少污染物排放，保护环境。

高效传热与节能技术：

研究高效传热技术和节能技术，提高能源利用效率，减少能源浪费。

热能工程的应用领域广泛，包括电力行业（如火力发电、核电站）、工业生产（如钢铁冶炼、化工生产、建材制造）、建筑领域（如供热、通风与空调系统）和交通运输（如汽车、飞机等交通工具的发动机热管理）。

该学科的研究不仅涉及基础理论的研究，还包括实际应用和技术开发，旨在提高能源利用效率，减少能源浪费，并推动新能源技术的发展。热能工程专业的学生需要具备扎实的基础理论知识和较强的实践能力，以适应不同领域的需求。