緒論:寫作既是個人情感的抒發,也是對學術真理的探索,歡迎閱讀由發表云整理的11篇熱能與動力工程論文范文,希望它們能為您的寫作提供參考和啟發。
中圖分類號:G642.0 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2013)06-0262-02
“熱能與動力工程”專業在1998年教育部專業調整前包含了水力機械及工程、水利水電動力工程、熱能工程、熱電廠工程、熱力發動機、化工過程機械、制冷與低溫技術、能源工程等多個學科專業方向的大專業,是我國高等教育工科門類中的一個重要專業,長期以來為我國的經濟建設特別是能源工業培養了大量的熱能動力工程高級人才。我校熱能與動力工程專業早在上世紀70年代開始招生和培養“水力機械”本科人才,1986年該專業開始招生碩士研究生,2003年“熱能與動力工程”被批準為四川省品牌專業,在2008年被批準為國家級特色專業。西華大學在五十余年的人才培養生涯中始終秉承“求是、明德、卓越”的校訓,堅持培養“具有高尚的人格素養,具有強烈的責任意識,具有扎實的實際能力,具有奮進的改革精神的優秀人才”的人才培養目標。學校面向西南地區,特別是四川省的水電能源開發,培養“熱能與動力工程”應用型人才,經過長期的教學和人才培養方案優化與實踐、大量的專業教學改革和試點,已基本固化形成了目前具有我校特色的熱能與動力工程專業人才培養方案,體現了國家級特色專業人才培養方案的優化與特色的培育。
一、特色專業建設目標與專業建設思路
四川是我國能源大省,水力資源十分豐富,是國家重大水電能源建設基地。大力培養現代水電能源建設的熱能與動力工程專業高級專門技術人才,是大力發展水電支柱產業,實現四川水電事業跨越式發展、實施“工業強省”戰略的需要。為了適應國民經濟發展以及四川能源建設和西部大開發的形勢,作為省屬綜合性大學,專業人才的培養目標應緊密結合四川省的經濟建設、社會發展及學校的實際情況來確定專業的建設目標和發展思路。“熱能與動力工程”國家級特色專業建設的整體目標是:秉承“寬口徑、厚基礎、重實踐、適應企業需求”的辦學思想,堅持以為四川、西部地區乃至全國的地方經濟、科技、社會發展服務為宗旨,立足于用新技術、新思路、新模式等改造和提升專業,培養新世紀水電能源建設所需的高級工程技術和管理人才。力爭把本專業建設成為四川省地方高校中有影響力的特色專業,在水電能源建設領域內達到省內領先、國內先進,形成較明顯的專業特色和優勢。特色專業建設思路:以提供四川省“大力發展水電支柱產業”人才支持為思路,以實施四川省“工業強省”戰略為指南,以教學團隊建設為根本,建設一支具有改革創新意識、熱愛熱能與動力工程專業教學、理論與生產實踐知識相結合、教學經驗豐富、師德高尚、既能開展高水平的科學研究又能從事專業教學的教師團隊;以課程建設為基礎,以課程教學改革為動力,以學科建設和科學研究為龍頭,優化構建熱能與動力工程專業的人才培養方案和課程體系結構;在師資隊伍團隊建設、課程教學改革的同時,根據本學科專業發展的新動向和行業所提出的新要求,更新教學內容,建設具有本校特色的專業課程教材;以建設教育部流體動力機械重點實驗室和四川省流體機械省級重點實驗室為契機,強化實踐性教學環節,積極建設校內外的生產實習基地,探索并建立學校和企業共同參與的學生實踐能力培養模式、考核評價機制,全面提高人才培養的質量是特色專業建設的核心。
二、培養方案的優化與應用型人才培養特色的體現
在2010年新一輪人才培養方案調整前,我們首先在調研全國類同我校開設的熱能與動力工程專業及方向的高校教學計劃的基礎上,根據我們自身專業的辦學實踐以及國家在西南地區對“熱能與動力工程專業”人才的社會需求,結合學校新的本科人才培養計劃的調整,對原有的培養方案進行大膽的改革優化,將本科人才4年的培養計劃分為五大人才培養模塊,即:人格與素養課程群、表達與理解課程群、發展基礎課程群、專業與服務課程群、研討與探究課程群,將原來的課程教學計劃按照這五大模塊進行歸類優化,并科學地分配各個模塊的學分比例,見表1所示。
我校該專業主要側重于水輪機、水泵設計、制造、水電站機電設備運行維護與管理人才的培養,在人才培養方案中自始至終貫穿水力機械的設計與制造技術為主線,注重水力機械及工程、水利水電動力工程兩個專業方向的課程在人才培養中課程的互選與知識的融合,建立水力機械及工程設計制造以及水利水電動力工程設計、運行、維護與管理合二為一的人才培養體系特色,從機組的選型設計、結構設計、生產制造、安裝檢修、運行維護與管理等各個方面理論聯系實際,同時還注重相關專業知識的融合,如水文、地質、水工建筑、施工以及電站監測等。因此,畢業的學生主要集中在水輪機、水泵設計制造企業、水電工程設計院、工程局、各大中小型水電站。在課程內容設置上,著重強化兩個專業方向的理論教學與實踐教學的相輔相成、相互滲透,進一步突出對專業知識綜合運用的能力、系統工程設計的能力、創新能力與工程實踐能力的培養。其中,理論教學環節的五個課程群中分別設置了必修、選修課,在專業與服務課程群中又分別設置了核心課程以及各專業方向的選修課程,兩個專業方向上的可相互替換課程供學生選擇,能較好地滿足學生個性的培養。
三、專業實踐性教學環節改革實踐與應用型人才培養特色的體現
國家級特色專業“熱能與動力工程”的主要專業性實踐教學環節有:專業認識實習、專業課程的實驗、專業課程設計、生產實習、畢業實習、畢業設計等,專業實踐性教學環節主要是充分利用該專業較好的校內實驗室條件和校外實習基地,在實踐性教學環節內容和實踐教學模式方面進行如下大膽的優化改革與實踐。
1.充分利用校內資源,建設專業校內實習基地,全天候向學生開放。該專業的學科基礎好,該專業所在的學科是四川省重點學科,該專業的實驗室始建于1974年的學校水力機械實驗室。歷經三十余年的發展和歷史積淀,經過幾代人的艱苦創業和辛勤工作,創立了今天實驗室建設與發展的堅實基礎,該專業的水力機械實驗室依托于教育部與四川省共建的流體動力機械實驗室、流體機械及工程四川省重點實驗室、流體機械四川省高校重點實驗室、四川省水電工程示范中心、學院實驗中心等,擁有較好的教學科研條件,裝備有大型流體機械試驗臺、B級泵閥試驗臺、多相流動試驗臺、三維PIV測試系統、三維激光多普勒測速及粒子動態分析儀系統、三維熱線/熱膜風速計、高速攝影機、頻譜分析儀系統、水利水電工程仿真系統、智能建筑仿真系統、流體機械虛擬產品開發平臺、Fluent流動計算分析軟件等國內外先進水平的教學和科研設備,本專業的學生可全天候到實驗室開展現場參觀教學、專業課程實驗、專業課程的設計、畢業設計。專業實驗室為學生的校內實習、實踐提供了有力的保障。
2.充分利用校外資源,建設專業校外實習基地群,并聘請校外兼職教師指導生產、畢業實習和畢業設計。該專業充分利用辦學歷史較長、有較好的校友資源的優勢,在校外建立了二十余個專業實習基地群,并在實習基地聘請了一批實踐經驗豐富、理論水平較高的本專業的老大哥或老大姐。如在重慶水輪機廠我們聘請的邱江維副總、高工,宜賓富源水電設備制造有限公司的趙愛民副總、高工,東電集團東風電機股份有限公司的胡江鴻總經理、高工,東電集團東方電機股份有限公司的石清華副總、教授級高工、四川華電瓦屋山水電開發有限公司的趙勇副總、廠長等等,有了他們的幫助與指導較好地解決了該專業兩個方向的生產、畢業實習和畢業設計。
3.探索將“生產、畢業實習”轉變成“生產、畢業實踐”的實習模式。由于實習基地單位的生產任務普遍較重,很多實習單位均把接待實習變成了一定形式上的參觀學習,根本不讓學生在現場動手。于是,我們利用聘請校外實習指導教師的辦法,在實習基地聘請具有專業技術特長的專家、具有豐富管理經驗的領導作為學生生產、畢業實習、畢業設計的指導教師,成功探索將“生產、畢業實習”轉變成“生產、畢業實踐”的實習模式。同時,校內指導教師和校外指導教師相互密切配合,有效提升了校外現場實踐性教學環節的質量。如我們在實習現場進行水泵(葉輪)的木模制作工藝教學時,就邀請企業具有豐富木模制作經驗的工人師傅為指導教師,現場給同學們進行制作講解,同學們再自己動手現場制作,通過這一學習過程,不僅同學們掌握了有些書本上根本找不到的技能,而且鍛煉了同學們的實際動手能力。在水電站的實習中,如果沒有校外指導教師的現場指導,光有校內指導教師,同學們根本就不可能完成水電站機組的開停機操作,以及日常維護檢修跟班操作等實習項目。
4.積極倡導學生參與到教師的科研項目中,教師將科研項目引入到學生的畢業設計題目中。在熱能與動力工程專業的學生中,已基本形成了一股好的學風,同學們積極與專業課程教師聯系,積極參與到教師們的科研課題組中去,教師們也非常愿意本科生同學參與研究工作。如同學們參與宋文武老師的紅巖子水電站協聯關系曲線的現場測試工作項目,參與符杰、曾永忠老師的水輪機水泵CFD分析計算等課題,近年來學生畢業設計的題目中,教師的科研真實題目多了,結合畢業生就業需求課題的題目也多了。
5.積極鼓勵本科生與本學科專業的研究生共同學習。學院為每一位本專業的研究生配有研究學習室,這些研究室均是開放的,同時也對本專業的本科生開放,本科生可以進研究室與研究生一道共同學習。我們還為西華大學西華學院的熱能與動力工程專業的學生在研究室提供學習的地方,直接參與到研究生的科研項目研究中去,共同學習與討論。
6.豐富學生第二課堂,培養學生的創新能力。在豐富學生第二課堂,培養學生的創新能力方面,我們積極鼓勵學生參加國家、四川省、學校的各種科技競賽活動,如大學生“挑戰杯”、“西華杯”、“科技創新月”等競賽,學院制定了相關的鼓勵政策,已經取得十分可喜的成績。
在熱能與動力工程國家級特色專業人才培養方案優化構建和專業實踐性教學環節改革實踐的過程中,我們首先考慮了國家對熱能與動力工程培養應用型人才知識結構的需要,同時在人才培養方案中盡量體現和彰顯我們自身學科專業的優勢,合理定位該專業的辦學目標和辦學思路,力求辦出自身的專業特色,避免該專業與其他學校同樣專業的同質化,有利于我們培養出來的該專業學生在激烈的市場競爭中有用武之地,提高社會對該專業學生的認可度和接收度,實現國家級特色專業建設的初衷和出發點。
參考文獻:
[1]余燕,李慶剛.加強實踐教學環節培養學生創新能力的探討[D].西華大學2012教研教改論文集,北京:高等教育出版社,2012.
中圖分類號:TM6 文獻標識碼:A 文章編號:
在熱電廠中,熱電機組在運行過程中把熱能轉變成為動能,通過汽輪發電機后,一部分轉變為電能,另一部分通過汽輪機轉送出去,在這過程中,會發生蒸汽的熱損失及焓降。熱能與動力工程在熱電廠的的應用,有利于減少熱量消耗,提高能量的利用率。
一、熱電廠熱電機組變工況的原因
熱電廠熱電機組在運行過程中,引起機組變工況的因素較多,可以從以下幾個方面找原因:(1)電大量儲存,加上外界所需的用電功率時刻在變化;(2)鍋爐燃燒不穩定,使進入汽輪機的蒸汽參數發生動態的變化;(3)凝汽設備工況變化,使凝汽器壓力產生變化。在機組工況發生較大的波動時,就要綜合考慮以上各個因素,具體情況具體分析。
機組的變工況特性:當變工況前后機組未達臨界狀態時,機組的流量與機組前后壓力平方差的平方根成正比;變工況前后級組均為臨界狀態,通過級組的流量與級前壓力成正比,與級后參數無關。
在多級汽輪機內上一級損失一小部分可以在以后各級中得到利用,這種現象稱為多級汽輪機的重熱現象。將各級的理想焓降之和大于汽輪機理想焓降部分占汽輪機理想焓降的份額叫做重熱系數。由于重熱的利用可使整個的效率大于各級的平均效率,但是它是以降低級效率為前題,只能回收熱損失的一部分,所以重熱系數論文格式范文越大越好。重熱系數一般為0.04~0.08。由于重熱現象的存在,使全機的相對內效率高于各級平均的相對內效率,可使機組回收其損失的一部分,充分的利用重熱現象,合理的選取重熱系數,對提高對機組的認識有很大的幫助。
在部分進汽的級中,噴管分組布置,可分為工作弧段和非工作弧段,鼓風損失發生在非作弧段。旋轉的動葉片每一瞬間都會處于噴管工作弧段或非工作弧段,在非工作弧段,動靜軸向間隙中充滿了停滯的蒸汽,當動葉片轉到非工作弧段時,會像鼓風機一樣,將這些停滯的蒸汽從葉輪的一側鼓到另一側,這要消耗部分有用功,這部分能量損失為鼓風損失。與鼓風損失相反,斥汽損失發生在噴管工作弧段,剛從非工作弧段轉到工作弧段的動葉柵內充滿了停滯的蒸汽,噴管中流出的蒸汽須首先排斥并加速這些停滯蒸汽,要消耗部分動能,為濕汽損失。
產生濕汽損失的原因包括:一,濕蒸汽在膨脹時,一部分蒸汽凝結成水滴使做功的蒸汽量減少;二,一些水珠其流速低于蒸汽流速,高速汽流被低速水珠牽制,消耗部分動能造成損失;三,水珠撞擊噴管背弧擾亂主流造成損失,撞擊動葉背弧阻礙動葉旋轉消耗葉輪的有用功;四,濕蒸汽的過冷現象也是造成濕汽損失的理由之危害:損傷動葉進汽的邊緣,特別葉頂背弧處沖蝕。減少濕汽損失的措施包括:采用中間再熱循環;采用去濕裝置;采用具有吸水縫的空心噴管;提高抗沖蝕能力。汽輪機運行時,要克服支持軸承和推力軸承的摩擦阻力,還要帶動主油泵、調速器,這都將消耗一部分有用功而造成損失,為機械損失。
二、熱電廠中熱能與動力工程的應用
噴管調節的特點及適用場合包括:1,各調節閥所通過的最大流量不一定相等;2,有調節級,e
節流調節的特點及適用場合包括:1,無調節級,第一級全周進汽;2,變工況時各級溫度變化較小,負荷適應性較好;3,變工況存在節流損失,經濟性較差;4,適用于小容量的機組和帶基本負荷的大機組,級組的臨界壓力是指當級組中任一級處于臨界狀態時級組的最高背壓級組包含的級數越多,其數值越小,也即臨界壓力比的數值越小,弗留格爾公式的應用條件:級組級數應不小于3~4級;同一工況下,通過級組各級的流量相同;在不同工況下,級組中各級的通流面積應該保持不變。弗留格爾公式的實際應用:可用來推算出同流量下各級級前壓力求得各級的壓差、比焓降,從而確定相應的功率效率及零部件的受力情況;監視汽輪機通流部分是否正常,即在已知流量的條件下,根據運行時各級組前壓力是否符合弗留格爾公式,從而判斷通流部分面積是否轉變。
調壓調節增加了機組運行的可靠性和對負荷的適應性,提高了機組在部分負荷下的經濟性,高負荷區滑壓調節不經濟,適用于單元大機組蒸汽在動葉柵中做功后,以余速動能離開動葉柵,它是未能在動葉柵中轉換為機械功的一部分動能,稱它為這一級的余速損失,工作噴管所占的弧段長度與整個圓周長派的比值表示部分進汽的程度。
在軸流式汽輪機中,通常是高壓蒸汽由一端進入,低壓蒸汽由另一端流出,從整體來看,蒸汽對汽輪機轉子施加了由高壓端指向低壓的軸向力,使汽輪機轉子存在向低壓端移動的趨勢,這個力就叫轉子的軸向推力。軸向推力的變化規律為:新蒸汽溫度降低、汽輪機發生水沖擊時、負荷突增時、甩負荷時、葉片結垢時,軸向推力都增大。
總之,總結熱電廠熱電機組熱能與動力工程之間的關系及變化情況,掌握變工況時的各種情況,懂得其產生理由,在工作中正確判斷處理各種異常情況,可以使操作技術更精湛,提高技能;熱能與動力工程在熱電廠的的應用,有利于減少熱量消耗,提高能量的利用率。明白各種調節方式及適應場合,對提高運行技能水平也具有極大的幫助。
【參考文獻】:
[1]劉杰;熱能與動力工程在熱電廠的運用分析[J].科技傳播.2012年17期
作者簡介:胡鵬飛(1985-),男,河北邯鄲人,東北電力大學能源與動力工程學院,助教;曹麗華(1973-),女,山東單縣人,東北電力大學能源與動力工程學院,教授。(吉林 吉林 132012)
基金項目:本文系東北電力大學教學改革基金項目“研究性學習在卓越工程師人才培養中的應用”、東北電力大學教學改革基金項目“研究性學習和創新能力培養在《單元機組集控運行》課程中的研究與實踐”、東北電力大學教學改革基金項目“《汽輪機原理》實驗自主學習網絡教學平臺建設”的研究成果。
中圖分類號:G642 文獻標識碼:A 文章編號:1007-0079(2014)14-0028-02
東北電力大學熱能與動力工程專業已經有60多年的辦學歷史,該專業于2010年入選教育部“卓越工程師教育培養計劃”試點專業,2013年入選教育部“本科教學工程”地方高校第一批本科專業綜合改革試點專業。畢業生主要分布在五大發電集團,通過調研用人單位對畢業生就業后發展的反饋,發現東北電力大學熱能動力工程專業的畢業生在電廠工程實踐中存在一些問題,不能很好地適應現場環境,不能解決現場出現的一些簡單問題。這反映出現有的教學體系已經不能滿足電廠工程生產的需要,與教育部“卓越工程師教育培養計劃”(以下簡稱“卓越計劃”)的要求預期有一定差距。
“卓越計劃”是為貫徹落實黨的十七大提出的走中國特色新型工業化道路、建設創新型國家、建設人力資源強國等戰略部署,貫徹落實《國家中長期教育改革和發展規劃綱要(2010-2020年)》實施的高等教育重大計劃?!白吭接媱潯睂Ω叩冉逃嫦蛏鐣枨笈囵B人才、調整人才培養結構、提高人才培養質量、推動教育教學改革、增強畢業生就業能力具有十分重要的示范和引導作用?!白吭接媱潯钡淖谥际桥囵B具有較強工程實踐技能、創新精神的國際化工程技術和管理人才,為國家走新型工業化發展道路和建設創新型國家提供保障。[1,2]東北電力大學熱能與動力工程專業是“卓越計劃”試點專業,結合筆者在該專業任教的經歷對熱能動力工程專業卓越工程師教育培養進行了探討。
一、熱能動力工程專業教學存在的問題
1.師資隊伍存在的問題
電廠熱能動力工程專業卓越工程師培養的關鍵在于擁有一支具有電廠現場經驗的教師。由于學生人數越來越多,師生比例嚴重失衡,很多青年教師沒有進行電廠實踐就開始給學生講授專業課的知識。[3]這樣學生只能從書本上學習到電廠系統和電力生產的流程,從圖片上看到現場的重要設備,所學知識太過書本化、理論化,而對現場設備沒有概念,不知道設備的內部構造和實際作用,甚至到現場都不知道該設備的位置,這樣的畢業生不能勝任電廠工程實際的要求。
由于現在大學對教師的考核重心從教學向科研傾斜,造成現在青年教師的精力也都放在了科研上,本科生的教學質量嚴重下降,目前的師資隊伍已不能滿足“卓越計劃”對教師的要求。
2.學生培養方案存在的問題
目前學生培養方案只是注重書本知識,而對今后工作中起重要作用的工程實踐技能、科研與工程創新及管理能力的培養卻是少之又少,學生只是考試的機器、應試教育的犧牲品。這種只注重傳授學生顯性知識,而對學生隱性知識置之不理的培養方案是不健全的。[4]只有增加實踐能力、創新能力等綜合能力在學生培養方案中所占的比重,才能使學生在學習電力生產理論知識的同時,培養和訓練觀察分析能力、解決工程實際問題的能力,最終使學生既具有良好的素質和專業的基礎知識又能夠解決電廠生產過程中簡單的事故,從而全面提高學生在電力領域的綜合素質。
二、熱能動力工程專業師資隊伍建設
1.提高學校專業教師的工程實踐能力
一方面可以通過加強學校和電廠之間的研究合作,比如工程項目合作、共同完成技術開發、技術服務等,讓青年教師到電廠進行中長期培訓,熟悉電力生產過程、機組的運行方式、了解電廠主要生產設備的結構和電廠運行管理制度,提高學校青年教師的電廠工程實踐能力。
另一方面可以在校內聘請具有豐富電廠生產經驗的老教師,對青年教師進行“一對一”的傳、幫、帶培訓指導。老教師可以帶領青年教師到生產現場進行指導,幫助青年教師盡快成長,提高青年教師的工程實踐能力,使教師隊伍的整體水平有顯著提高。
2.企業教師的聘用
根據“卓越計劃”的需要,可以從電廠聘用技術人員參加本科生的教學。
(1)聘請電廠顧問。聘請電廠技術人員擔任教學顧問。電廠顧問可以和校方共同制定熱能動力工程專業的培養計劃,對學生現場實習進行指導;還可以參與汽輪機、鍋爐、熱力發電廠和單元機組集控運行等專業課的大綱和教材的編寫。
(2)聘請電廠兼職教師。對實踐性和應用性較強的專業課,可以從電廠聘請技術人員作為兼職教師,以現場的實際運行情況為主體給學生授課;也可以聘請相關電廠技術人員進行專題講座,對電廠某一生產環節進行專題授課。
3.制定各項配套政策
制定各項激勵政策,提高教師參與工作實踐能力培訓的熱情。對于去現場進行工程實踐能力培訓的教師給予一定的工程量補貼。對于參與“一對一”傳、幫、帶培訓指導的老教師,當青年教師通過培訓考核后,給予一定的獎勵。
三、熱能動力工程專業學生培養方案改革
1.培養目標
東北電力大學熱能動力工程專業主要學習發電廠生產過程,發電廠主要設備運行和維護。著重培養學生的電廠運行實踐能力、解決電廠突發事故的能力和進行電廠運行節能降耗研究的能力,使學生成為具有一定的觀察分析能力、解決現場實際問題的能力,能夠從事電廠生產過程的設計、生產過程的控制以及生產過程技術改革,并且有較強的工程實踐能力和創新精神的新一代電力行業人才。
2.培養標準
(1)掌握電力生產過程的操作技能,能夠對國內主力機型進行啟停操作,對生產過程中出現的簡單故障能夠進行調試和處理。這樣,學生到今后的工作崗位上就可以很快上手,通過考核。
(2)具有分析和解決現有電力生產過程中問題的能力。由于能源和環境問題已經成為制約我國發展的主要瓶頸,節能減排尤為重要。如果學生能夠對電力生產過程中存在的問題進行分析和解決,就能夠在今后的工作中對現有電力生產提出自己的看法和方案,這對學生的發展是十分有利的。
(3)具備有效的溝通和交流能力,具備一定的外語交流能力,具有強大的人際交流及工程表達能力;具備協調、管理、競爭和合作的能力,領導團隊運行、成長的基本能力;具有良好的社會適應性,自我調整能力強,能快速適應社會環境的復雜變化;具有應對危機與突發事故的基本能力。
(4)具有良好的職業道德,掌握一定的職業健康安全的法律法規、標準知識,以及應遵守的職業道德規范;掌握自我提升身體素質的基本技能。
3.培養標準的實現
(1)校內實踐教學。校內實踐教學由兩個部分構成:一部分是在課內教學統一安排的集中實踐教學;另一部分是學生在課外通過自主性學習與實踐。
課內實踐教學包括以下幾個環節:一是英語聽說訓練,包括聽力理解能力、口語表達能力和交談中使用基本的會話策略,通過此訓練能使學生具備一定的外語交流能力。二是課程設計,包括汽輪機課程設計、鍋爐課程設計、熱力發電廠課程設計和單元機組集控運行課程設計。通過課程設計可以使學生了解電廠最基本的設備和流程,為以后的工作學習奠定基礎。三是畢業設計。通過給學生布置研究性課題,讓學生具有一定的創新能力和科研能力,使學生具備終身學習的能力。四是仿真學習。學習300MW、600MW國內主力機型啟停和故障消除等操作,考核合格后,頒發相應證書。
課外實踐包括以下幾個環節:一是參與科研課題。學生在教師的指導下利用課余時間參與科研課題的研究,驗收時提供相應的報告和論文,通過后給予獎勵。二是能力拓展訓練。學生自主選擇設計能力、表達能力和管理能力等方面的訓練項目,并通過相應考核。三是參加全國大學生創新競賽、大學生節能減排競賽、大學生數學建模競賽等競賽活動。
(2)校外實踐教學。主要是電廠生產實習,學生通過實習教學環節,可以在一定程度上融入電廠生產活動,要求學生帶著問題進現場,使學生在短時間內盡量貼近生產、貼近技術、貼近工藝,激發學生的主觀能動性,使學生變成學習的“主體”。通過校外實習的教學環節,使學生能加深理論知識的理解,提高自身的工程實踐能力,達到“卓越計劃”的培養要求。
四、結束語
卓越工程師培養計劃是我國提出的重大教育改革項目,是進一步完善我國工程教育質量的重要舉措。建設具有工程實踐能力的師資隊伍是卓越工程師計劃順利實施的保證,而健全良好的學生培養方案是卓越工程師計劃的基石。本文針對東北電力大學熱能與動力工程專業在卓越工程師計劃培養中存在的問題,提出了一些改革措施和方案,目的在于把學生培養成符合“卓越計劃”要求的合格畢業生,但學生的工程實踐能力和創新能力的培養是一個循序漸進的過程,需要學校、企業和社會的共同努力才能完成。因此,培養造就一大批創新能力強、適應我國電力工業發展需要的高質量工程技術人才任重而道遠。
參考文獻:
[1]吳江,鄭莆燕,任建興,等.關于熱能與動力工程專業卓越工程師培養的探索與實踐[J].中國電力教育,2011,(24):3-4.
作者簡介:劉恩喆(1981-),男,江西于都人,南昌工程學院機械與電氣工程學院,講師;李志紅(1963-),女,江西南昌人,南昌工程學院機械與電氣工程學院,副教授。(江西?南昌?330099)
基金項目:本文系南昌工程學院教改項目的研究成果。
中圖分類號:G642.0?????文獻標識碼:A?????文章編號:1007-0079(2012)27-0072-02
水電是世界范圍內大力發展的清潔可再生能源,也是我國的主要能源之一。[1]而水電行業應用型高級技術人才的不足一直是管理者們的“心病”,生產一線的技術水平偏低和高技能人才缺乏,造成了電廠的運行管理水平跟不上、設計院的設計思想老化、制造廠的工藝水平無法上臺階等一系列問題。據調查,全國有100多所高等院校開辦有熱能與動力工程本科專業,定位于應用型的本科院校辦有水利水電動力工程方向的,只有長春工程學院和南昌工程學院兩所。
“水輪機”是熱能與動力工程專業的一門專業主干課,授課目的是使學生初步掌握水輪機選型設計原理、機組運行等一般基本理論和基本技能,并能運用所學知識分析解決工程實際相關問題,為從事水力機組選型設計、水輪發電機組的安裝檢修以及水電站運行維護和管理工作打下基礎。
一、“水輪機”課程教學中存在的問題
目前存在的主要問題是:首先,沒有針對應用型人才培養要求的水輪機教材,在學時縮減的形勢下理論分析內容比重偏大,不適用;其次,現有的教材中缺少近年來我國大力開發的抽水蓄能機組和應用于水電低水頭電站的燈泡貫流式機組的內容,導致學與用之間脫節。因此,根據應用型本科院校人才培養要求,重構“水輪機”課程內容,確保應用型水電人才培養質量,已成為亟待解決的重要問題。
二、應用型水電廠“水輪機”課程體系的建設手段
“水輪機”課程內容繁多、設計面廣,具有綜合性、實踐性都很強的特點,以往在課堂講解中雖然配合一些教學掛圖和教學模型,但由于各方面條件的限制,學生所能見到的水輪機模型及其輔助設備寥寥無幾,缺乏感性認識,往往挫傷學生學好該課程的積極性,達不到預期的效果。因此我們應從實際出發,根據需要設置多種形式的實踐性教學環節。
1.重構教學內容,確定新的教學目標
隨著教學改革的深入和課程體系的調整,“水輪機”課程的教學學時越來越少,但是隨著科學技術的進步和機械設計學科的發展,需要向學生講授的內容卻越來越多,怎樣在有限的時間內完成規定的教學任務,同時取得較好的教學效果?我們除了重構教學內容,在課堂教學中突出重點、難點,結合課程特點,講授原理、方法及應用外,還要研究課程新的教學大綱和實施計劃,根據專業培養計劃,把培養適應工程實際的創新人才作為改革的根本目標,突出設計的觀念和綜合運用知識的能力的培養。
2.應用多媒體課件和視頻助教助學
根據“水輪機”課程教學特點,由精品課程小組開發了豐富的多媒體助教資源和助學資源,包括電子課件、圖紙庫、圖片庫、標準庫、虛擬動畫庫、FLASH庫、視頻庫、三維教學模型,方便了教師教學與學生自學,站在專業課程包的角度為教學提供了全套的解決方案。如對于“水輪機”課程中比較抽象、復雜的內容(蝸殼、轉輪室、尾水管中水的流動等等),我們采用“水流在水輪機過水部件中的流動”模擬軟件,達到了較好的教學效果。
此外,我們還組織學生觀看了關于“三峽大壩”、“南水北調”等國家重大水利工程的紀錄片,參觀各種類型水輪機的模型室,增強學生的感性認識,調動學生對本課程的興趣。
3.課程網站
“水輪機”精品課網站的課程資源建設是基于專業的整體積累與收集。精品網站設有電子教案、電子課件、助學交互動畫(FLASH形式和JAVA形式)、圖片庫、圖紙庫、技術論文、工程案例、錄像(教學錄像、現場錄像)、自測習題、三維交互漫游、虛擬仿真實訓系統等助教助學項目,學生可以通過網絡進行自主學習。教師和學生、學生與學生可在網上進行討論、交流互動。
4.重視各種實習實訓等實踐環節,培養學生對本專業的熱愛和學習興趣
熱能與動力工程專業為南昌工程學院辦學最早的專業之一,長期的辦學過程中已積累了豐富的理論和實踐教學經驗。目前已有中電投江西分公司、柘林水力發電廠、贛州發電設備成套公司、葛洲壩集團機電建設有限公司等4家校外實習與產學研基地,為教學改革的研究提供了良好的條件。為了上好這門課,我們安排學生到有關水電站認識實習,讓學生了解水輪機在水電站的地位、能量轉換過程;組織學生到贛州發電集團參觀水輪機制造流程,讓學生對水輪機各部件的結構有一定感性認識;最后在畢業實習環節,讓學生全程參與電站的年度檢修計劃,有利于培養學生解決實際問題的能力。
5.加強水輪機實驗室建設
主管單位:天津市教委
主辦單位:天津城市建設學院
出版周期:季刊
出版地址:天津市
語
種:中文
開
本:大16開
國際刊號:1006-6853
國內刊號:12-1258/TU
郵發代號:
發行范圍:國內外統一發行
創刊時間:1985
期刊收錄:
CA 化學文摘(美)(2009)
Pж(AJ) 文摘雜志(俄)(2009)
核心期刊:
期刊榮譽:
Caj-cd規范獲獎期刊
高校工科專業的實驗教學是重要的實踐教學環節,承擔著培養學生興趣、鍛煉學生思維能力、加深學生理論理解、熟練學生設備操作等使命。對地方高校的工科專業來講,實驗教學體系的構建和地方行業相結合更是提高學生實踐技能的有力措施之一,德州學院坐落在中國太陽城和新能源之都,在專業建設中和當地企業緊密結合走出了一條特色之路,特別是在熱能與動力工程專業的實驗教學中心建設中,結合當地行業和企業優勢,大膽進行實驗教學改革和探索,形成了一整套較為完整的創新實驗教學體系。
一、實驗教學定位及規劃
(一)實驗教學理念
新能源產業,作為國家和山東省重點學科專業領域,近幾年迅猛發展,新能源人才普遍匱乏現象也越來越突出。德州學院能源與動力工程實驗教學中心以新能源產業的發展為需求,形成了為區域經濟建設服務的實驗教學理念:按照“厚基礎、強實踐、求創新、高素養、重責任”的人才培養目標,采用“校企共建,資源共享”的模式,以培養學生工程實踐能力、綜合應用能力、系統設計能力和創新實踐能力等“四個能力”為著力點,通過“構思-設計-實施-運行(CDIO)”的工程教育模式,將工程實踐環境作為工程教育環境,培養學生的職業道德、工程實踐能力、學術知識和運用知識解決問題能力、終身學習能力、團隊工作能力、交流能力和大系統掌控能力等,并通過校企合作的形式開展聯合教育培訓,開展科學研究活動,不斷提高教學質量。
(二)實驗教學定位及發展規劃
實驗中心教學定位:中心按照“以人才培養為中心,通過基本實踐技能的培養、綜合實 踐能力和工程應用能力的訓練、科技創新精神的養成,實現知識、能力和素質的全面協調發展” 的指導思想,開展實踐教學工作。重視學生“應知應會”的基礎性實驗,培養學生的基本實驗技能;通過改革教學實踐內容和方法,強化綜合性、設計性、創新性等實驗教學環節;將工程 訓練系列課程貫穿于本科教育全過程,突出工程能力的養成和工程素質的培養;開展各類科技競賽活動,培養學生的創新精神和能力。
實驗教學規劃:結合中心承擔的實踐教學課程的特點,根據高等工程教育、能源與動力工程學科發展的要求,不斷改革現有的課程體系,優化理論教學和實驗教學的內容,構建更為合理的實踐教學體系;采取可行且有效的措施,提高教師的實踐教學能力和水平;以實驗室設備為基礎,爭取多方支持,進一步改善實驗教學條件,提高實踐教學水平;整合資源、優化配置、提高設備的使用效率,建設開放服務的實驗教學環境。
二、實驗教學改革思路及方案
(一)實驗教學改革思路:堅持“實踐教學是提高教學質量的關鍵”的理念,以“傳授知識、培養能力、注重創新,提高素質” 的為宗旨,積極開展教學改革與實踐;根據人才培養和技術進步的要求,統籌協調理 論教學與實驗教學,構建科學、合理、多層次的實踐教學體系。
(二)具體方案:
1.整合教學內容,建立符合創新性應用型人才培養的實驗教學體系,能源與動力工程是綜合性學科,除了傳熱學等課程的課內實驗外,還包含各種實習及設計環節,因此中心把這些內容全都納入其中。在與校外實踐基地的共同研討下,優化實驗教學內容,構建了“基礎理論與實踐技能平臺設計應用能力平臺綜合實踐能力和工程應用能力平臺科技與創新能力平臺”的“漸進式四平臺”實驗教學體系。
2.改革實驗教學模式,加大綜合設計型及研究創新型實驗比例
中心堅持以實驗—理論—再實驗的原則進行教學和教學指導,可以以工程實際問題為牽引,開展實驗和課程設計,在理論教學引導的基礎上,讓學生在實驗中學習和掌握,實現了以學生為主體的轉變。加大實驗室開放力度,以全國大學生節能減排科技作品競賽等各級各類大賽為平臺,加強對學生的指導,學生自主設計制作作品參賽,并根據獲獎級別給予相應的學分。
3.加強實驗教師隊伍建設,提高教育教學水平
“中心”實行基礎實驗課程負責人制和項目負責人制,具有高級職稱同時兼有科研課題和設計項目的教授、副教授、高級工程師作為實驗室主任和課程、項目負責人,中青年骨干教師及企業單位技術骨干人員擔任實踐環節主講教師,專職實驗人員負責實驗室的日常維護管理。鼓勵教師在新的教學理念指導下編寫圖文并茂的紙質實驗教材和生動的聲響立體教材并實行互動式教學,以問題為中心,在教師引導和啟發下,學生自主提出問題、設計問題、解決問題,加強教師技能的培養,積極開展實驗教學改革和實驗技術研究,鼓勵教師走進企業,讓老師在實際工程實踐和研究中拓展教師的技能水平。
4.完善實驗教學考核制度
進行實驗教學質量考核,是強化實驗教學過程管理,進行實驗教學質量監控的必要手段,是完善和加強實驗教學的重要措施。中心根據實驗項目的層次,設定了行之有效的多層面,立體化的實驗教學考核體系,主要強調實驗教學環節的考核和創新創業能力的培養。對于綜合設計型及研究創新型實驗考核時,由校內外專家組成考核小組,對產品的性能、社會價值、應用前景等做出綜合評價,評價結果也作為指導教師教學水平評定的依據,提高了師生的綜合能力。同時校外專家的介入,也增加了學生與企業的聯系,增強了就業競爭能力及學校知名度。
5.完善實驗室管理制度,健全運行機制
為了保障實驗教學質量,在學校一系列管理制度的基礎上,“中心”根據自身實際,制定了《實驗室管理條例》、《學生實驗課成績考核辦法》、《實驗室人員崗位職責》、《儀器設備維護及使用管理辦法》、《實驗室安全制度》、《學生實驗守則》等規章制度,為規范實驗中心管理、保證實驗教學改革的有效推進提供了制度保障。同時,建立了實驗教學管理部門的監督和評價機制。通過評價結果與課時津貼和年終分配掛鉤、獎勵和懲罰并舉等措施,建立實驗教學質量監督與評價體制、完善實驗實踐教學質量評價標準。
鍋爐是用以生產熱水或蒸汽的設備,在國民經濟中具有異乎尋常的重要作用,電站鍋爐是火力發電系統三大主機之一,對火電的高效、潔凈和安全生產及其重要,因此,“鍋爐原理”是熱能與動力工程專業最核心專業課程之一。“鍋爐原理”課程主要講授鍋爐的基本工作原理,包括鍋爐的爐內燃燒原理及燃燒設備、鍋爐的傳熱過程、鍋內水動力、受熱面外部工作過程和先進鍋爐技術的發展等內容,要求學生掌握鍋爐工作過程的基本理論及鍋爐設備的相關知識,并培養學生分析工程問題、鍋爐設計計算和鍋爐試驗的實踐能力。
為適應創新型國家發展戰略,高等教育要實現從知識型向創新型培養目標轉變,具體到“鍋爐原理”的課程教學中,創新應貫穿課堂理論教學和課程實踐訓練教學。對“鍋爐原理”課程的理論教學內容設計、教學手段、教學方法等方面已有較多的探討和實踐研究,[1-4]本文從“鍋爐原理”課程實踐能力的培養出發,重點討論華北水利水電學院(以下簡稱“我校”)“鍋爐原理”課程實踐訓練的目標定位、教學內容的設計和實施方法。
一、“鍋爐原理”課程實踐訓練教學的定位
“鍋爐原理”課程實踐訓練教學的定位必須符合我校熱能與動力工程專業定位,應全面貫徹黨的教育方針,遵循大學教育教學規律,秉承我校辦學理念,實施“基礎、實踐、創新”三位一體的培養模式,在教育教學中,堅持夯實基礎、強化實踐、注重創新的思想,培養吃得苦、下得去和用得上的專業技術人才。應以“寬基礎、強能力、高素質”為培養人才的宗旨,注重學生的動手能力、創新意識與能力的培養,加強實踐性教學環節,優化教學方法與教學手段。專業實踐能力培養始終圍繞“強化實踐教學、提高學生素質、培養創新意識、重在實際應用”的教學指導思想,從人才培養目標、實驗教學體系、實驗教學內容和方法、實驗教學隊伍、實驗環境條件和實驗室管理體制等方面進行了全方位的改革與建設,探索實現基礎性驗證實驗、測定試驗、創新性科研訓練實驗和拓寬知識面的演示實驗的“四級實驗”教學體系,實現教育創新?!板仩t原理”課程實踐訓練教學應實施從理論到實際、從傳統到創新、從課堂到工程項目的工程化實踐教學思想,圍繞動腦想方案、動手做試驗、動嘴講成果、動筆寫報告等“四動”能力,達到加深理論知識的掌握和應用,在實踐訓練中切實培養學生處理工程問題,進行鍋爐設計計算和鍋爐試驗的實踐能力。
二、“鍋爐原理”課程實踐訓練教學內容的設計
“鍋爐原理”課程實踐訓練教學內容尚無可參考材料,根據我校熱能與動力工程專業人才培養和“鍋爐原理”課程大綱的要求,基于我校的專業師資、實驗室和實習資源以及用人單位和歷屆畢業生的建議,科學制定“鍋爐原理”課程實踐訓練教學內容。
1.“鍋爐原理”課程實踐訓練教學內容設計原則
對我?!板仩t原理”課程實踐訓練教學內容進行設計時,實行“工程化”設計思路,并遵循四個原則,即實踐訓練內容以“鍋爐原理”為中心、內容進程科學有序化、內容設計層次化和實施方式多元化。
(1)以“鍋爐原理”為中心,多課程之間緊密聯系化。鑒于“鍋爐原理”是熱能與動力工程專業的最重要專業課,處于前期的專業基礎課程以及后續課程之間的中心地位,因此在設計“鍋爐原理”課程實踐訓練教學內容之前,先對我?!傲黧w力學”、“工程熱力學”、“傳熱學”和“燃燒學”等基礎課以及后續專業選修課程比如“大型鍋爐運行”、“單元機組集控運行”和“循環流化床燃燒技術”等課程的教學大綱、實驗大綱、知識點講授情況以及實踐實驗訓練情況進行詳細調查、分析和總結,做到了然于胸,確?!板仩t原理”課程實踐訓練教學內容設計與前期專業基礎課程及后續專業選修課程的緊密聯系,力求通過該課程實踐訓練,既可以鞏固和加深學生對前期專業基礎課的理解,加強對所學基礎知識的實踐應用,將所學的熱工學知識、燃燒學知識在電站鍋爐中加以應用,達到學生對鍋爐原理中爐內燃燒、鍋內傳熱及水動力和煙風阻力知識融會貫通、舉一反三,為靈活應用打下堅實基礎,又能激發學生學習后續專業選修課程的欲望和熱情,培養學生學習后續課程的好奇心、主動性和積極性。
(2)實踐訓練課程內容進程科學有序化?!板仩t原理”課程本身知識點之間的順序決定了課程實踐訓練教學內容的設計次序,要由淺入深、層層推進、由易到難,脈絡清晰。因此,訓練內容應嚴格按照鍋爐原理本身的發展進行設計。內容主要包括客觀認識實踐、原理性演示驗證實踐和工程實踐訓練三大內容。
客觀認識實踐主要是對鍋爐實物、鍋爐機組整體模型、鍋爐重要設備的直觀認識,如在開設“鍋爐原理”課程前進行電廠認識實習,對鍋爐的實物直觀認識,在“鍋爐原理”課程第一節緒論課和鍋爐組成課講解后進行模型實驗,通過模型參加實驗、拆裝模型和動畫模型模擬鞏固加深鍋爐機組系統及組成知識。
原理性演示驗證實踐。筆者通過幾年的“鍋爐原理”教學發現,鍋爐的水循環內容是該課程的難點之一,學生往往難以理解和掌握,通過課程原理性演示和實踐可以幫助學生理解和掌握水循環等難點。該部分主要是對自然循環原理、直流鍋爐原理等的演示驗證實踐內容。
工程實踐試驗主要是對鍋爐的三大計算能力的訓練實踐,包括鍋爐輔助計算、熱力計算、水動力計算、煙風阻力計算和強度計算的實踐訓練、鍋爐熱平衡的實驗和鍋爐機組運行仿真實驗訓練。
(3)實踐訓練課程內容設計層次化。內容設計要貫穿層次化的思路,內容的難易程度要進行層次化設計,對訓練中的每一個內容根據其在課程中的總體地位和重要程度按照“了解、理解、掌握”等不同層次進行分級定位;同時,根據學生個體水平的差異,對同一內容也要進行層次化設計,在滿足分級定位要求和大部分學生學習基礎上,對那些學有余力的學生進行進一步的拓寬設計。比如鍋爐的計算,對于普通的學生則只要會進行鍋爐的輔助計算、各受熱面熱力計算和簡單的水循環計算即可,而對于部分學有余力的學生,則可更進一步進行較復雜的水動力計算、強度計算和煙風阻力計算,并完成一些計算程序的編制。
(4)實施方式多元化。課程實踐訓練教學是實踐性課程,因教學學時、實驗室資源等多方面的因素,決定教學實施的方式必須多元化,即課堂、實驗室和企業生產三位一體,課堂演示、實驗室參觀驗證實踐和電廠實踐構成全方位多層次的實踐訓練。傳統與現代先進技術結合,實踐訓練中采用比如計算機程序模擬、動畫設計模擬實踐、鍋爐事故仿真模擬等先進技術手段實施實踐訓練。
2.“鍋爐原理”課程實踐訓練教學具體內容設計
我?!板仩t原理”課程計劃學時64學時,其中實驗6學時。其前期基礎課程包括“流體力學”、“工程熱力學”、“傳熱學和燃燒學”,還開設了后續課程“鍋爐運行”和“單元機組集控運行”。“鍋爐原理”課程內容多、難點多、實踐性強,“鍋爐原理”課程通常設置有鍋爐原理課程設計,我校“鍋爐原理”課程設計時間為1.5周。實際上,僅靠課程設計和6學時的實踐訓練難以達到學生牢固掌握鍋爐原理理論知識、靈活運用所學解決實際問題的目標。“鍋爐原理”課程實踐訓練教學包括鍋爐原理6學時實驗課、1.5周課程設計、16學時單元機組集控運行實驗,但主要利用學生的課余時間進行。教學過程貫穿第5至第8學期,延續2年時間,實踐訓練教學包括13個內容,90小時。具體內容和建議學時如下。
電站鍋爐機組實物模型和虛擬模型實踐,2學時。標準煤樣工業分析驗證性實驗,4學時?;旌厦汗I分析測試實驗,4學時。煤的發熱量測定實驗,2學時。自然循環鍋爐工作原理實驗,1學時。多管水循環驗證實驗,1學時。直流鍋爐工作原理實驗,1學時。鍋爐綜合測試項目設計實驗,13學時。鍋爐原理課程設計訓練,32學時。鍋爐水循環計算訓練,10學時。鍋爐煙風阻力計算訓練,6學時。鍋爐啟停仿真訓練,8學時。鍋爐運行仿真訓練,8學時。
三、“鍋爐原理”課程實踐訓練教學實踐
我?!板仩t原理”課程實踐訓練教學課題在2008提出,在2006、2007和2008年級開始實施,實踐證明,通過“鍋爐原理”課程實踐訓練教學,激發了學生學習專業知識的熱情,鞏固和加深了鍋爐原理知識的理解,提高了學生的專業素質,培養了學生動腦想方案、動手做試驗、動嘴講成果、動筆寫報告等“四動”能力。我們對2006和2007年級的學生進行鍋爐實踐能力的調查分析發現,無論是研究生復試(鍋爐及鍋爐相關知識的筆試和面試),還是就業面試(熱工學和鍋爐等口試)過程中,學生對鍋爐相關考題從容自如,安之若素。當然,在教學內容設計方面還需進一步改進,實施的方式還需更科學合理。
參考文獻:
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中圖分類號:TM6 文獻標識碼:A文章編號:
在熱電廠中,由熱能轉變成為動能,通過汽輪發電機后,一部分轉變為電能,另一部分通過汽輪機轉送出去,在這過程中,會發生蒸汽的熱損失及焓降,分析原因,會對熱電廠的能耗降低有所幫助,并能提高操作技能。重熱現象:前級損失被下級利用,使下級理想焓降在相同壓差下比前級無損失時理想焓降略有增大,這種現象就叫做多級汽輪機的重熱現象。引起機組變工況的因素:電不能大量儲存,外界所需的功率時刻在變化;鍋爐燃燒不穩定,使進入汽輪機的蒸汽參數發生變化;凝汽設界工況變化,使凝汽器壓力變化;其它因素影響,如電網頻率變化,汽輪機通流部分結垢等。一次調頻:對并網運行的機組,當外界負荷變化引起電網頻率變動時,各機組的調速系統將根據各自的靜態特性,自動增減負荷,以維持電網的周波,這一過程稱為一次調頻。
1 熱電廠熱電機組變工況的原因
熱電廠熱電機組在運行過程中,引起機組變工況的因素較多,可以從以下幾個方面找原因:(1)電大量儲存,加上外界所需的用電功率時刻在變化;(2)鍋爐燃燒不穩定,使進入汽輪機的蒸汽參數發生動態的變化;(3)凝汽設備工況變化,使凝汽器壓力產生變化。在機組工況發生較大的波動時,就要綜合考慮以上各個因素,具體情況具體分析。
機組的變工況特性:當變工況前后機組未達臨界狀態時,機組的流量與機組前后壓力平方差的平方根成正比;變工況前后級組均為臨界狀態,通過級組的流量與級前壓力成正比,與級后參數無關。
在多級汽輪機內上一級損失一小部分可以在以后各級中得到利用,這種現象稱為多級汽輪機的重熱現象。將各級的理想焓降之和大于汽輪機理想焓降部分占汽輪機理想焓降的份額叫做重熱系數。由于重熱的利用可使整個的效率大于各級的平均效率,但是它是以降低級效率為前題,只能回收熱損失的一部分,所以重熱系數論文格式范文越大越好。重熱系數一般為0.04~0.08。由于重熱現象的存在,使全機的相對內效率高于各級平均的相對內效率,可使機組回收其損失的一部分,充分的利用重熱現象,合理的選取重熱系數,對提高對機組的認識有很大的幫助。
在部分進汽的級中,噴管分組布置,可分為工作弧段和非工作弧段,鼓風損失發生在非作弧段。旋轉的動葉片每一瞬間都會處于噴管工作弧段或非工作弧段,在非工作弧段,動靜軸向間隙中充滿了停滯的蒸汽,當動葉片轉到非工作弧段時,會像鼓風機一樣,將這些停滯的蒸汽從葉輪的一側鼓到另一側,這要消耗部分有用功,這部分能量損失為鼓風損失。與鼓風損失相反,斥汽損失發生在噴管工作弧段,剛從非工作弧段轉到工作弧段的動葉柵內充滿了停滯的蒸汽,噴管中流出的蒸汽須首先排斥并加速這些停滯蒸汽,要消耗部分動能,為濕汽損失。
產生濕汽損失的原因包括:(1)濕蒸汽在膨脹時,一部分蒸汽凝結成水滴使做功的蒸汽量減少;(2)一些水珠其流速低于蒸汽流速,高速汽流被低速水珠牽制,消耗部分動能造成損失;(3)水珠撞擊噴管背弧擾亂主流造成損失,撞擊動葉背弧阻礙動葉旋轉消耗葉輪的有用功;(4)濕蒸汽的過冷現象也是造成濕汽損失的理由之危害:損傷動葉進汽的邊緣,特別葉頂背弧處沖蝕。減少濕汽損失的措施包括:采用中間再熱循環;采用去濕裝置;采用具有吸水縫的空心噴管;提高抗沖蝕能力。汽輪機運行時,要克服支持軸承和推力軸承的摩擦阻力,還要帶動主油泵、調速器,這都將消耗一部分有用功而造成損失,為機械損失。
2 熱電廠中熱能與動力工程的應用
2.1 噴管調節的特點及適用場合包括:(1) 各調節閥所通過的最大流量不一定相等;(2) 有調節級,e
2.2 節流調節的特點及適用場合包括:(1) 無調節級,第一級全周進汽;(2) 變工況時各級溫度變化較小,負荷適應性較好;(3) 變工況存在節流損失,經濟性較差;(4) 適用于小容量的機組和帶基本負荷的大機組,級組的臨界壓力是指當級組中任一級處于臨界狀態時級組的最高背壓級組包含的級數越多,其數值越小,也即臨界壓力比的數值越小,弗留格爾公式的應用條件:級組級數應不小于3~4級;同一工況下,通過級組各級的流量相同;在不同工況下,級組中各級的通流面積應該保持不變。弗留格爾公式的實際應用:可用來推算出同流量下各級級前壓力求得各級的壓差、比焓降,從而確定相應的功率效率及零部件的受力情況;監視汽輪機通流部分是否正常,即在已知流量的條件下,根據運行時各級組前壓力是否符合弗留格爾公式,從而判斷通流部分面積是否轉變。
調壓調節增加了機組運行的可靠性和對負荷的適應性,提高了機組在部分負荷下的經濟性,高負荷區滑壓調節不經濟,適用于單元大機組蒸汽在動葉柵中做功后,以余速動能離開動葉柵,它是未能在動葉柵中轉換為機械功的一部分動能,稱它為這一級的余速損失,工作噴管所占的弧段長度與整個圓周長派的比值表示部分進汽的程度。
在軸流式汽輪機中,通常是高壓蒸汽由一端進入,低壓蒸汽由另一端流出,從整體來看,蒸汽對汽輪機轉子施加了由高壓端指向低壓的軸向力,使汽輪機轉子存在向低壓端移動的趨勢,這個力就叫轉子的軸向推力。軸向推力的變化規律為:新蒸汽溫度降低、汽輪機發生水沖擊時、負荷突增時、甩負荷時、葉片結垢時,軸向推力都增大。
3 容易出現的問題
3.1 損耗濕汽的因素:(1) 濕潤的氣體發生膨脹,其中有些因氣溫降低而變成了水,從而不能做功;(2) 這些液態水的流速小于氣流速度,從而會降低氣體的速度,也會產生一定的動能損耗;(3) 液態水都粘在管壁上了,既產生水的損耗又產做了無用功,使葉輪做功減少;(4) 遇冷的水蒸汽使得汽量減少,而且還會損害葉輪的邊沿,尤其是會造成其背面彎處產生腐蝕。
3.2 防止濕汽損耗的要點:(1) 實現過程中熱能再利用;(2) 加裝減濕互環節;(3) 使用帶收集液態水功能的噴管;(4) 增強其抗腐蝕作用。整體裝置運行過程中,要實現好各部件間的效果,還可以使泵裝置、速度控制裝置的運行,因為這些過程可能產生無用功,造成機械能損耗。
氣體沿軸流動的裝置中,一般是蒸汽從氣壓強的入口端進入、而從氣壓弱的出口端流出,這等同于對整個裝置的轉軸產生一個沿軸方向的力,其方向由氣壓強處指向氣壓弱處。從而使轉軸發生偏轉,通常稱這個力為沿軸推力。
3.3 級間工況變化的特點:(1) 當臨界點未出現時,其流量同各級間的壓力呈一定非簡單正比的關系;(2) 當臨界點出現時,其流量同各級間的壓力呈正比關系,而且同其它參數沒有關聯。
3.4 沿軸方向的推力特點:(1) 蒸汽凝結成水時,推力變大;(2) 液態水與葉輪發生撞擊時,推力也變大;(3) 負載增大,推力變大;(4) 負載被甩時,推力變大。(5)葉片老化,推力變大。
總之,熟悉變工況時的情景,弄清楚其真正原因,有助于實際工作時產生各類問題時的維護,有助于提高維護水平。也可以利降焓來減少熱量消耗及再利用的相關知識,提高能量的利用率,節能降耗。明白各種調節方式及適應場合,對提高運行技能水平也具有極大的幫助。
參考文獻:
[1]劉杰;熱能與動力工程在熱電廠的運用分析[J].科技傳播.2012年17期
中圖分類號:G642 文獻標識碼:A 文章編號:1673-9795(2013)09(a)-0067-02
華中科技大學能源與動力工程學院作為首批入選實施“卓越工程師教育培養計劃”的院系之一,通過依托學科和專業優勢,積極利用現有資源條件,充分挖掘專業潛力,對“卓越工程師教育培養計劃”的實施層次和目標、工作思路、組織管理、培養體系、培養標準、培養模式、師資隊伍建設等進行了系統的探索與實踐,致力于培養具備能源動力素質的卓越工程師。
1 明確能源卓越工程師的培養標準
能源卓越工程師的培養遵從“教授為主導,學生為主體,質量為主線”科學客觀的教育理念,重視和強化“知識、能力、素質”同步培養機制,倡導個性化培養,注重卓越,所以能源卓越工程師是復合型高素質,科學技術基礎理論雄厚,設計一流,富于創新,擅長管理,抱負遠大,學風嚴謹,道德品質高尚,法紀嚴明,行業政策、技術標準熟悉,睿智進取,具備能源動力素質,具有國際視野,科學發展戰略思維及跨文化環境下的交流、競爭與合作能力,在重大科技領域和大型工程項目中能發揮領軍作用的拔尖的科技人才。
能源卓越工程師應具有獨特的能源動力專業人格素質,即明確國家能源行業需求與責任,總體了解世界能源格局,深刻認識國家能源策略,具備節能意識、知識與技能,具有環境與生態保護意識與基本理念以及大工程與技術經濟分析能力。
2 制定完善能源卓越工程師的培養方案
能源卓越工程師培養實行本、碩、博“4+2+3”三段式培養模式,即本科階段四年,碩士階段二年,博士階段三年,每個階段均具有明確的培養目標,階段間建立了相應的考試與推薦相結合的優勝劣汰分流和銜接機制,并實行校企聯合、雙導師制,對本、碩、博進行培養。
能源與動力工程學院根據當前科學技術的發展和社會對人的需求以及學生的個性、特長、愛好,制定了針對本專業不同行業方向的卓越工程師課程培養方案,并對課程體系和大綱進行了全面修訂,明晰了主要課程和主要教學環節的教學基本要求,其中校外課程目錄見表1。修訂后的課程體系和大綱重視和強化“知識、能力、素質”同步,能夠更好的培養有能源動力素養、滿足包括國家需求、社會需求、學生需求在內多元化需求的卓越工程師人才。
3 創新教育體系,整合課程內容
能源與動力工程學院立足卓越工程師培養計劃,創新并實踐了全程全方位教授引導式多資源共建能源卓越工程師教育體系(見圖1)。
該教育體系立足卓越工程師計劃,凝練教育理念,建立和實踐了“與國際結合、與企業結合、與高水平科研結合”本科教學模式;重視和強化“知識、能力、素質”同步培養機制;調動和發揮了教授治學的引領作用;實行和落實了教授全程主導本科教學的施教舉措,給予學生充分自主的探索空間,提供學生煥發潛能的一切機會;倡導個性化培養,注重卓越,培養有能源動力素養、滿足包括國家需求、社會需求、學生需求在內多元化需求的人才。
在改革教育體系的思想指導下,學院進行了課程改革和整合。(1)建設了國際共建課程,教學內容、教學方法和教學質量與國際接軌;(2)更新課程教學內容,建立了多門校企共建課程,加強了工程素質教育,提高了師生的工程與實踐能力;(3)按專業方向組建實驗課程,注重學生理論知識掌握和實踐技能提高同步;(4)共建各類專業平臺課程,爭創各級精品課程,發揮示范帶頭作用;(5)共建系列研討型課程,根據專業特色和學生實際情況,教授全程跟蹤和引導。
4 立足國家工程實踐中心,校企合作進行實踐教學
依托獲批的9個國家實踐教學中心,實行本碩博貫通培養的工程實踐教育:
(1)本科階段實施計劃:本科階段大約3年為通識教育和專業教育時間,大約1年在中心開展實踐訓練,并完成畢業設計論文。對學生應明確其校內指導老師和企業指導老師,由指導老師對本科階段的企業培養計劃進行整體規劃和指導,本科階段畢業設計論文題目由學校導師和企業導師共同商討后確定,可結合碩士階段的方向設置企業實踐的重點和應達到的具體指標。表2給出了本學院某方向在企業階段的實踐學習內容。(見表2)
(2)研究生階段實施計劃:中心教學基地作為研究課題的協助單位,為課題研究提供現場運行數據和資料,以及進行試驗或驗證的機會。學生下企業的具體時間根據課題研究的需要靈活確定,并保證碩士階段至少有三個月的時間下到現場。中心要求導師要嚴格把關,以解決工程實際問題為出發點,確定研究課題。注重培養實踐研究和創新能力,課程設置以實際應用為導向,以職業需求為目標。教學內容強調理論性和應用性課程的有機結合,突出案例分析和實踐研究;教學過程重視運用團隊學習、案例分析、現場研究、模擬訓練等方法。同時,加大實踐環節的學時數和學分比例,研究生要提交實踐學習計劃,撰寫實踐學結報告。
能源與動力工程學院圍繞卓越工程師人才培養目標,依托卓越工程師培養計劃,通過加強校企的緊密合作,進行卓越工程師人才培養實踐,不僅推進了卓越工程師教育改革發展,而且為滿足我國工業化和現代化建設的人才培養需求進行了有益探索。
鍋爐是火力發電廠三大主機之一,是工業企業的動力之源,在國民經濟發展中發揮著極其重要的作用?!板仩t原理”是為熱能與動力工程專業本科生開設的主要專業課程之一?!板仩t原理”的教學目標是讓學生全面和系統地認識鍋爐本體和輔助裝置的構造,掌握鍋爐工作原理的相關知識,并培養學生分析工程問題、進行鍋爐設計計算和鍋爐試驗的實踐能力。該課程工程性強、內容多、難點多,僅依靠理論教學難以實現教學目標,與工程實際緊密結合的實驗、實習、課程設計等實踐環節是鍋爐原理教學中不可或缺的部分。
高校的實驗室是理論與實踐相結合,培養大學生工程實踐能力和創新能力的重要場所。加強并改進實驗教學,是對大學生進行能力培養的有效途徑之一。實驗在鍋爐原理實踐教學環節中占有重要地位。筆者作為從事鍋爐原理實驗教學的教師,在教學過程中對傳統的教育理念進行改革,從教學目標、教學內容、教學和考核方法上全方位引入現代的教育理念,使教學效果得到明顯改善。
一、鍋爐原理實驗的教學目標
鍋爐原理實驗教學的基本出發點是通過提供大量模擬鍋爐有關現象的裝置和系統,以幫助學生更好地理解課程內容,掌握鍋爐的基本原理、常用測試方法和運行技術,加強鍋爐設計計算和鍋爐試驗的實踐能力。傳統的教育以傳授知識為教學目的,教師考慮的是如何把知識灌輸給學生,而忽視學生能力的培養?,F代社會的發展需要高校培養一批高知識、強能力的創造型人才。為適應這一需求,高校應注重學生能力的培養。
鍋爐原理實驗教學中,應發揮教師在教學中的主導作用和學生在學習中的主體作用,使學生在預習實驗指導書,動手操作實驗設備和儀器,動腦思考實驗現象,通過團隊合作解決實驗中出現的問題,記錄和整理實驗數據,撰寫報告,完成實驗思考題的過程中,自身的學習能力、實驗技能、動手能力、獨立思考能力、團隊合作精神、組織能力、分析和解決工程實際問題的能力、自主創新的能力得到全面地鍛煉和提高。
利用精心設計的實驗內容,將“鍋爐原理”課程的知識點與專業基礎課程“工程熱力學”、“傳熱學”、“流體力學”、“熱工測試技術”,以及專業課程“大氣污染監測技術”、“大氣污染控制工程”、“潔凈煤發電技術”相結合,通過對多門學科知識的有效遷移和綜合,以達到舉一反三、融會貫通的教學效果,既可以鞏固和加深學生對前期專業基礎課的理解,又加深了學生對所學專業知識體系的認識,激發了學生學習后續課程的興趣和積極性,培養了學生科學思維的能力,從而為后續課程的學習和將來從事工程設計、科學研究奠定堅實的基礎。
二、鍋爐原理實驗的教學內容
實驗課程的教學內容關系到實驗教學的組織實施,是規范實驗教學過程、檢查實驗教學質量和進行實驗室建設的基礎。鑒于鍋爐原理涉及內容多、實踐性強,相關課程多,我們將實驗部分剝離出來,單獨設課,同時確保實驗教學內容設計與前期專業基礎課程及后續專業課程的密切聯系。在教學內容上,力求從本課程實際出發,不失時機地向其他課程滲透和綜合,為學生創建一個系統的熱能與動力工程知識體系平臺,改變了只從單個課程傳授分散知識的傳統教學模式。
結合“鍋爐原理”理論教學的授課主線“燃料—燃燒及熱平衡計算—受熱面—自然循環鍋爐水動力學—鍋爐的啟停與運行—鍋爐污染物排放監測與控制”,建立了“煤質分析”、“并聯管組流量分配”、“自然循環鍋爐水動力特性”、“燃燒與環境監測”、“燃燒源污染物排放控制”五個實驗室。
“煤質分析”實驗室開設了“煤的工業分析”、“煤的發熱量測定”兩個實驗,使學生能夠掌握煤質分析、發熱量測定的原理和方法,認識煤的質量對鍋爐性能的影響。
“并聯管組流量分配”、“自然循環鍋爐水動力特性”實驗室各配備有兩套自行設計搭建的實驗系統。前者能夠使學生對電站鍋爐中過熱器、再熱器管組的進、出口集箱的引入與引出方式布置不當引起的流量分配不均問題有清晰的感性認識;后者使學生對自然循環鍋爐水動力特性及提高水循環安全性的措施有更深刻的理解。 轉貼于 “燃燒與環境監測”實驗室基于自主研發的“能源島熱電聯產系統”,開設了“程序點火及火焰監測顯示”、“燃燒調整及燃燒效率測定”、“鍋爐熱平衡”、“鍋爐煙塵測定”、“煙氣成分分析”、“氣態污染物排放監測”六個實驗?!俺绦螯c火及火焰監測顯示”實驗能夠使學生了解鍋爐安全操作程序及燃燒過程;通過設在鍋爐的觀察孔,直接觀察到火焰形狀以及運行參數對火焰形狀的影響,大大加深了對書本知識的理解?!叭紵{整及燃燒效率測定”實驗使學生對各種因素對燃燒效率的影響有直接的感性認識,同時學到測取鍋爐效率有關數據、計算燃燒效率的方法。通過“鍋爐熱平衡”實驗,加深學生對鍋爐熱平衡原理的理解,培養學生的鍋爐熱平衡實驗測試技能,使學生能夠分析造成各項熱損失的原因,學會診斷鍋爐存在的問題?!板仩t煙塵測定”實驗使學生熟悉國家標準、掌握固定污染源排氣中顆粒物的排放濃度、折算濃度和排放總量的測定原理和方法?!盁煔獬煞址治觥睂嶒炇箤W生掌握奧氏煙氣分析儀的工作原理和使用方法?!皻鈶B污染物排放監測”實驗使學生掌握氣態污染物排放測量的電化學法的原理和EUROTRON MK2 8851煙氣分析儀的使用方法。通過這一系列的實驗為學生從事鍋爐設計、運行和研究打下基礎。
“燃燒源污染物排放控制”實驗室配有四臺除塵裝置(旋風除塵器、袋式除塵器、電除塵器、濕式除塵器)和一臺噴射鼓泡式煙氣脫硫裝置、一臺選擇性催化還原煙氣脫硝裝置,可進行除塵器性能測定和氣體污染凈化兩大類型、六個項目的實驗教學,可使學生系統地了解并掌握污染控制的基本知識、基本原理、主要設備和典型工藝等,培養學生分析和解決日益嚴重的燃燒源污染物排放問題的基本能力,為學生從事相關的工程設計、技術管理等工作提供必要的基礎。
三、鍋爐原理實驗的教學和考核方法
1.教學方法
為便于組織教學,將參加實驗的學生分成8至10人的小組,排出實驗教學安排表,安排充足的師資力量,指導學生在兩周內完成所有實驗室的各個實驗。在教學過程中,改變傳統的灌輸式教學方法,不斷探索實驗教學的新辦法,如探究式教學、歸納式教學、換位教學等。
在探究式教學模式下,教師依據學習過程的客觀規律,引導學生積極主動、自覺地掌握知識。例如,在進行鍋爐熱平衡實驗教學時,教師提出“什么是鍋爐熱效率?什么是鍋爐熱平衡?”在學生明白這些基本概念問題的基礎上,設置問題“鍋爐正平衡熱效率的計算公式是什么?”引出計算鍋爐正平衡效率需要測定的參數及測量方法,繼續提問“鍋爐熱損失發生在哪里?鍋爐反平衡效率的計算公式是什么?”逐步引導學生積極思考,最后提出“為什么既要進行鍋爐正平衡實驗,又要進行鍋爐反平衡實驗?如何有效提高鍋爐效率?”教師通過這些涵蓋了實驗的目的、實驗原理、實驗方法的探究型問題,激勵學生的創造性思維,培養他們應用理論知識分析和解決問題的能力。
在進行演示性實驗教學時,采用歸納式教學方法,將“觀看”實驗轉變為“觀察”實驗。例如,在“自然循環鍋爐水動力特性”實驗中,不去講解,也不提出任何問題,只是告訴學生要仔細觀察。在每個實驗現象出現時,再引導學生歸納實驗現象、分析產生這種現象的原因。受知識水平、觀察能力的影響,學生難免會遺漏掉某些實驗現象,這時通過重復性實驗,教師指導學生進行有針對性地觀察,對實驗現象再次進行歸納和分析。采用這種教學方法,使學生對實驗過程充滿興趣,對水循環的形成過程、工質的流動與傳熱過程、蒸汽的產生過程,上升管中汽水兩相流的各種流型(泡狀、彈狀、環狀流動),鍋爐水循環的常見故障(停滯、倒流、自由水面、汽水分層、下降管帶汽)從現象到本質都有非常深刻的認識。
在實驗教學中,還嘗試了師生角色換位教學法。例如,在“煙氣成分分析”實驗教學中,進行了“讓學生做老師”的換位教學實踐。每組學生經過討論,選出一位同學,由其充當教師的角色,講解奧氏煙氣分析儀的工作原理,演示其使用方法,并帶領本組的同學完成煙氣成分及含量測定實驗,引導學生思考、提問、討論。實踐證明,這種方式加強了學生之間的交流、師生之間的互動,活躍了實驗教學的氣氛,收到很好的效果。
2.考核方法
作者簡介:衣秋杰(1978-),女,山東棲霞人,山東科技大學機電學院,講師。(山東 青島 266590)
基金項目:本文系“2010年山東科技大學教育教學研究‘群星計劃’基金項目”(項目編號:qx102035)的研究成果。
中圖分類號:G642 文獻標識碼:A 文章編號:1007-0079(2012)01-0054-02
“傳熱學”是熱能與動力工程專業的專業基礎課程之一,也是能源、化工、動力、土木、電子等學科的主要專業課之一。由于自然界和工業生產中到處都有熱量傳遞現象,所以傳熱學理論在各個領域都有著廣泛的應用。傳熱學是一門經典的傳統課程,同時又是一門發展中的應用性極強的基礎課程。山東科技大學(以下簡稱“我校”)自2001年首批招收熱能與動力工程專業本科生起,就在專業培養方案中設置了“傳熱學”課程,自2009年開始在車輛工程專業加設“熱工基礎”課程(包括“工程熱力學”和“傳熱學”),目前我校開設傳熱學課程的專業還有建筑環境與設備工程專業、安全工程專業、過程裝備與控制工程、材料成型及控制工程專業。本課程既屬于專業基礎課程,又是與工程實際結合緊密的應用學科,“傳熱學”的課程教學質量直接關系到后續專業課程的工程應用及理論研究,在專業人才培養過程中發揮著重要的作用。為了在有限的學時中盡快引導學生入門,筆者在教學實施過程中對教學目標的確定、課程內容選擇、課堂教學方法研究、學生情況和成績考核等方面進行了一系列探索與實踐。
一、課程體系和教學內容的改革
“傳熱學”的主要內容包括熱量傳遞的基本方式,熱量傳遞的基本規律及其應用,傳熱過程綜合分析三大部分。專業不同,課時不同,對本課程的需求是不同的,在保持課程內容體系完整性,服務于專業的原則下,結合專業需要建立內容豐富、層次分明、針對性強的課程體系,豐富和完善與專業相適應的課程體系。在教學實踐中根據不同學時數,安排不同的教學內容,制定不同的課程主線。比如,對車輛專業少課時傳熱學內容,教學重點內容放在熱量傳遞的基本方式和基本規律的應用上,課堂教學圍繞著專業需求安排教學內容,其課程主線圖安排如圖1所示。注重以理論聯系實際的方式將相關內容的專業背景、科研信息與應用在課堂教學中體現出來,呈現給學生,使學生能夠找到本課程內容與其專業的應用點和結合點,樹立和強化學生的工程概念和意識,培養其解決實際問題的能力。
對于多學時的課程教學,教學內容既要結合工程實際,又要和學科前沿相結合,注重學生解決實際問題能力的培養和視野的開闊。教學內容要加強學生工程意識的培養,培養學生解決實際問題的能力。工科院校的教學必須加強對學生工程實踐意識的培養和工程設計能力的訓練。傳熱學的數學推導較多,查圖查表較多。傳統教學觀念中,偏重于介紹原理和公式推導,最后套用公式解題。學生雖然會解難題,可是遇到工程實際問題卻無從下手。為此課堂教學中從工程應用的角度出發,結合學生的專業特點,舉出與專業課程和實踐環節密切相關的實例,根據實例建立起數學模型,并確定定解條件(包括邊界條件和初始條件),然后利用數學知識求解方程或方程組獲得分析解或數值解或得到實驗關聯式。最后對所獲得的解進行分析,用來解釋傳熱現象,指導工程實際。例如,管道保溫層的覆設、鍋爐爐膛的輻射傳熱等,通過實例讓學生初步樹立工程觀念。通過增加與工程密切相關的習題來加強學生工程實際意識的培養和工程設計能力的訓練。例如,在講用熱電偶測量儲氣罐內氣體溫度這一實例時,可以提出如何降低測量誤差的問題,引導學生學會在工程實際中如何用理論知識指導生產。這樣一來,既可以增強學生的學習積極性,增強他們的工程觀念,培養他們的工程意識,還可以培養學生全面考慮問題,解決實際問題的能力。
教材并非唯一的教學課程資源,在傳熱學中,為學生提供豐富多彩的具有時代特點的傳熱學學習材料可以拓寬學生的學習視野,激發學生的學習熱情。教師可以把與課程相關的前沿學術動態和科研信息隨時補充穿插在課堂教學中,鼓勵學生利用網絡和電子期刊獲取與學科相關的論文信息,也可以鼓勵學生利用所學知識通過大學生科研立項等科技創新活動解決生活中遇到的問題。例如,在講解傳熱的連續介質假定的條件時,可以提到微尺度傳熱。在講到強化傳熱時,可以提到場協同原理。這樣可以提高學生的學習興趣,培養學生的主動查閱科技文獻的自學能力和發現問題解決問題的能力。
二、以學生為本的教學方法的靈活應用
傳熱學雖然是熱能與動力工程專業的一門專業基礎課,但是它在人們的日常生活和工程實踐中都能找到實際應用?,F在的大學生思想活躍,自主性強,如果僅僅對教材平鋪直敘,照本宣科,教師只顧在黑板上進行公式推導,很容易讓學生感到枯燥乏味,不積極思考,感受不到學科魅力,無法集中注意力學習專業基礎知識,更談不上學以致用。如果能夠在教學過程中利用其身邊感興趣的實例加以引導,則能激發學生的學習興趣,提高學生的學習積極性。例如,筆記本的散熱問題,室內暖氣的安裝位置問題。通過深入淺出的講解,運用所要講述的理論分析問題解決問題,不僅可以提高學生的學習興趣,還可以激發他們的求知欲和探索精神。
教學過程中啟發提問相結合,活躍課堂氣氛,提高學生學習的積極性和主動性。教學過程中,學生是課堂教學中的主體,只有調動起學生主體的積極性和主動性才能提高課堂教學效果。專業基礎課不可避免的會遇到一些理論分析和公式推導,這些往往是教學內容中比較枯燥乏味的部分,學生很容易失去學習興趣。采用啟發式提問,加強師生互動,可以營造生動活潑的學習環境,促使學生積極參與到教學過程中而不是被動接受知識的灌輸。如果能夠先分析公式推導的依據、目的和結論,并指出其中的關鍵點和推導思路,然后留出時間讓學生自己動手推導或作為思考題的形式讓學生課后思考,在下次課時讓學生針對推導過程中遇到的問題各抒己見,鼓勵學生勇于質疑,提出自己的新觀點,學生可以提出自己的問題,甚至是對教學內容的質疑,這樣不僅可以鞏固學生對知識的掌握和理解,促使學生主動學習,促進學生發散思維和創造性思維的發展,進一步深化素質教育。在師生互動的過程中,可以提高學生口頭表達能力和增強心理素質,還可以教學相長,對教師也是一種督促和激勵,需要教師不斷提高完善自己,不斷與時俱進。
教師要善于總結,通過比較,加深學生對基本概念的理解,通過比較揭示不同現象的本質。例如,通過散熱器內熱水和室內空氣的熱量傳遞與熱工設備換熱器冷熱流體間的熱量傳遞的比較,引出傳熱過程的概念。通過比較還可以讓學生找到知識點之間的相互聯系與區別。例如,通過熱量傳遞和動量傳遞的類比,理解熱量傳遞與動量傳遞間的某些相同點,加深對熱量傳遞的理解,學會比擬法研究對流換熱問題。通過比較,還可以讓學生認識到理想物體與實際物體間的差異,理論與實際的差距,認識到理論應用在具體不同條件下產生的個體差異,為今后解決工程實際問題積累經驗培養能力。例如,理想物體黑體和實際物體輻射力及輻射換熱量的計算的比較。教師不僅應善于總結通過比較教學法幫助學生建立完整清晰的知識體系,還應該引導學生學會獨立運用比較方法,培養獨立思考,主動學習,善于分析事物本質及聯系的能力,形成自己的知識體系。
當然課堂教學靈活性很大,不能為了單純運用教學方法而運用,適時靈活的將多種教學方法綜合運用,才能達到良好的教學效果。例如,在講授通過圓筒壁的傳熱過程時,可以由此聯系到工程實際中管道的散熱問題,這時可以提問相同厚度的保溫層放在圓管內保溫效果好還是放在圓管外好呢?學生可能認為放在管外好,結果答案恰恰相反,帶著疑問就會認真聽講。待這個問題解決后,再問學生同樣是在外面包裹一層,電線外面加了一層聚氯乙烯也是起到保溫的作用嗎?學生又會有疑問,這時引出“臨界熱絕緣直徑”的概念,通過分析熱流量和圓筒直徑的關系,發現直徑小于臨界熱絕緣直徑時,在外面敷設保溫層反而起不到保溫的作用,起到散熱的作用;當直徑大于臨界熱絕緣直徑時,在外面敷設保溫層才能起到保溫的作用。通過創設問題情境,運用比較法,啟發提問相結合的教學方法,有利于學生解決實際問題能力的培養。
三、教學實踐方式的改革