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熱能與動力工程所研究的內容主要是指熱能與動力之間的合理轉化。在實際應用的過程中,可以依賴于多種不同的方式,實現熱能動力或熱能電能的合理轉換,以促進能源的高效率利用,發揮其在提升經濟效應水平方面的重要價值。結合實踐經驗來看,熱能與動力工程的應用在解決能源利用問題方面有著非常重要的價值,直接關系到電力企業的經濟效益水平。當前實踐中,熱能與動力工程涉及多個學科,且各個學科相互關系非常復雜與系統,后期應用中還可以支持電能與機械能的相互轉換,為社會經濟的高速發展奠定了非常良好的基礎。從專業構成的角度來說,熱能與動力工程的研究內容可以劃分為以下幾個專業模塊:第一是建立在熱能轉換與利用基礎上的熱能動力及其控制工程(包括新能源的開發、能源環境利用工程在內);第二是建立在內燃機及其驅動系統基礎之上的熱力發電機及汽車工程;第三是建立在電能轉化為機械功基礎上的流體機械與制冷低溫工程;第四是建立在機械功轉化為電能基礎上的火力火電與水利水電動力工程。
二熱能與動力工程對經濟環境的影響
1)從經濟角度來說
熱能與動力工程在我國的經濟發展體系中有著非常普遍的應用,涉及多個相關的行業與領域。包括電力、鋼鐵、金屬、石油,以及建筑在內的多個行業領域在自身發展過程中均對熱能有著相當大的需求。當前已形成的風力發電技術以及動力發電技術能夠通過一定的技術手段,將動力能轉化為電力,從而為電力事業的發展提供源源不斷的動力支持,為社會大眾創造更加良好的生活環境。結合我國的實際情況來看,電能是整個經濟發展體系中的基礎與支柱,熱能與動力工程的應用勢必會為電能的發展營造一個更加良好的環境氛圍,以促進社會經濟的良性發展。當然,在這一過程中,新能源的有效利用是實現社會健康可持續性發展的主要動力,因此必須充分結合社會發展的現狀,最大限度地利用并促進新能源的開發,以創造出更加豐富的社會經濟價值。
2)從環境角度來說
結合我國各個行業領域對能源的利用現狀,發電功能的實現主要是通過煤炭或石油等常規能源來實現。然而,傳統意義上的生產方式無法控制污染物的排放。在此類常規能源轉化為電能的過程中,勢必會排出大量的有毒有害物質,所產生的物質不但會造成環境污染,同時也會對大眾的健康造成危害。為了促進經濟水平的高速發展,很多時候會忽略環境保護的重要性,最終對整個生態環境造成非常不良的影響,當然也給人們的生活帶來了很大的不變。而在電力生產中通過對熱能與動力工程的應用,能夠很好地緩解生產中存在的困境,通過對各類清潔能源的綜合應用,減少生產過程中排放的污染物質,減輕環境污染,不但符合社會發展需求,還能夠為社會大眾提供優良的生活環境,促進社會和諧可持續發展。
三熱能與動力工程的創新應用
1熱能與動力工程在鍋爐及熱電廠中的應用現狀
1)熱能與動力工程
得益于科學技術的不斷進步以及信息技術的應用使得其能夠被應用在鍋爐中。鍋爐是由外殼以及鍋爐使用過程中的電器控制系統組成,鍋爐在使用過程中主要是燃燒的過程,鑒于燃燒使得鍋爐產生極大的熱能,在爐底安裝控制器就是為了能夠隨時監控鍋爐的運行情況,這也是保護鍋爐安全的重要手段之一。在鍋爐實際運行過程中,其自身就會形成一個自我保護系統,它會將一定的機械熱能轉化為其他能量以達到保護自身的目的,但是,意外在所難免,往往或因為這部分轉化的能量而燒壞鍋爐,因此,必須要對鍋爐的運行進行智能化的管理與控制,從而能夠有效地使鍋爐的運行精密度得到提高。
2)熱能與動力工程的應用
主要表現在兩個方面:第一,在節流調節中改變工作狀況可能會造成不小的節流損失,但在溫度恒定的條件下,截流調節的負載適應性明顯高于噴管調節,因此節流調節多適用于容量較小的機組;第二,噴管調節是在滿足負荷適應性的基礎上,為了能夠提高汽輪機的工作效率,達到平衡各種不同汽輪機的調節以及變化。
2熱能與動力工程在鍋爐與熱電廠中的技術創新
1)在熱能與動力工程研究
領域中,如何實現對鍋爐在燃燒過程中熱能的轉化工作是非常重要的問題之一。在本領域技術創新的發展過程中,鍋爐的作業方式轉變為了智能式,可促進鍋爐穩定性以及安全性的提升。同時,考慮到燃燒期間的空氣、燃料與鍋爐溫度之間有非常密切的關系,因此可以通過對預設值的綜合比較實現對鍋爐性能的合理檢測。同時,工作人員也可以通過開展模擬實驗的方式,準確地評估鍋爐內部的氣體流動情況,預先設置模擬數值,評估不同速度下所形成的矢量圖,按照這種方式構建仿真鍋爐風機翼型葉片,以此為邊界層分離關系的研究提供參考依據。
2)在熱能與動力工程的研究
領域中,可以通過合理利用重熱現象的方式,根據熱電廠的實際運行情況,科學確定重熱系數,以達到減少能量損失的目的。與此同時,從調頻角度上來說,相較于一次調頻模式而言,二次調頻的精確性更高。在電網頻率保持恒定的條件下,可以通過智能調節的方式對二次調頻預先設置對應的方程式,以實現對機組的重分配與組合,滿足控制功能的要求。
四結語
在現代經濟社會快速發展的背景下,各行業領域對于能源的需求呈現出了相當顯著的增長趨勢。在能源生產與利用領域中,熱能與動力工程的建設發展受到了各方工作人員的高度關注與重視,其應用范圍也呈現出顯著的拓展趨勢。為了充分發揮熱能與動力工程的應用功效,必須重視對本領域相關知識點的研究,以便真正意義上掌握熱能與動力工程研究精髓,通過積極展開熱能與動力工程科技創新的方式,促進工作效率的提升,改善能源利用率。只有做好科技創新方面的工作,方能創造更加豐富的經濟價值,同時達到緩解環境問題的目的。
五總結
關鍵詞:熱能與動力工程;科技創新;影響
一、熱能與動力工程的含義及應用
(一)熱能動力工程的含義
熱能與動力工程主要是指熱能與動力的轉化,在使用的過程中,通過不同的方式來將原本的熱能轉換為動能或者是電能,實現能源的高效利用,創造出更大的經濟效益。熱能與動力工程對于解決能源問題有很好的幫助,所以熱能與動力工程的應用效率十分重要,直接影響到電力企業的經濟效益。熱能與動力工程涉及的學科十分廣泛,它在后期的應用中不僅實現了熱能與動能的轉換,還實現了電能、機械能之間的相互轉換,大大提高了能源的利用效率,為社會經濟的發展奠定了良好的基礎。
(二)熱能動力工程的應用
熱能與動力工程的應用中要特別注意調節閥的數量,根據不同的負荷來確定相應的調節閥,同時還要實現汽輪機的調節和應用,這樣有效地將兩者的優勢結合在一起才能更好地提高能源的利用效率。在調節數值的時候還要區分單機調節和多機調節,單機調節要特別注意將數值控制在一定的范圍,保證單機工作的質量和效率。熱能與動力工程的使用還要重視節流調節,節流調節可以提高機組的整體工作效率,保證大機組在工作時能夠合理地分配負荷重量。當機組的負荷重量在一定的范圍內,可以適當地進行調壓調節,實現熱能與動力工程的經濟性。但是在實際的應用中,會因為一些具體的情況導致能源的損失,給電力企業的發展帶來一定的影響。熱能與動力工程不僅在熱電廠中有廣泛的應用,在鍋爐中也有相應的應用。隨著科學技術的不斷進步和發展,傳統的人工操作已經不再適應社會的發展,現在的鍋爐已經實現了自動化的智能操作,有效地提高鍋爐燃燒的均衡性,實現鍋爐工作的科學化。鍋爐的風機設備會將機械能轉換為其他的能量,提高能源的使用率,但是在利用率提高的同時還存在一定的安全隱患,風機長期工作會容易燒壞,不僅給企業帶來了經濟損害,還給工作人員的人身安全帶來很大的威脅。
二、熱能與動力工程對經濟和環境的影響
(一)對經濟的影響
熱能與動力的使用在我國的經濟發展中有普遍的應用,涉及的行業也十分廣泛。熱能主要是電力工業、鋼鐵行業、金屬行業、石油行業以及建筑行業等等,這些行業都需要大量的熱能;動力主要是水力發電、風力發電、等等,通過動力轉換為電力,促進電力事業的發展,為居民創造更好的生活環境。熱能與動力現在已經是我國經濟發展的支柱和基礎,熱能與動力的有效利用可以更好地促進經濟的發展。新能源的開發和能源的有效利用,是實現社會健康可持續發展的主要動力,要根據社會發展的現狀,不斷地開發更多的新能源,利用有限的能源創造出更大的經濟價值。
(二)對環境的影響
我國之前主要是利用煤炭、石油等能源來發電,但是傳統的生產方式不能有效地減少污染物的排放,在生產的過程中會排放出大量的有毒物質,不僅污染了環境,還嚴重得危害人們的健康。我國為了促進經濟的更好發展,經常忽視環境的保護,最后造成我國整體環境遭到嚴重的破壞,人們的生活環境大不如前,給人們的生活帶來了很大的不便。熱能與動力工程引進到電力生產中很好地緩解了這種生產困境,熱能與動力工程強調使用清潔能源,減少生產過程中排放的污染物質,很大程度上減輕了環境的污染,既符合社會發展的需求,還為人們提供了更加優美的生活環境,促進社會的和諧可持續發展。
三、熱能與動力工程的科技創新
(一)熱能與動力工程在熱電廠中的科技創新
熱電廠的創新主要表現重熱現象、調頻和減少濕氣損失三個部分,在這三個部分充分體現了熱能與動力工程在熱電廠中的科技創新。熱電廠在生產的過程中可以有效地利用重熱現象,但是在利用重熱現象時,要考慮重熱的重熱系數,要將重熱系數控制在一定的范圍內才能夠實現重熱現象的作用。錯誤的重熱系數會造成一定的經濟損失,直接影響到熱電廠的經濟效益。當生產的過程中出現重熱現象不能盲目的使用,首先要對重熱現象的具體情況有詳細的了解,正式使用重熱現象時要將重熱系數控制在規定的范圍,將熱能與動力工程的工作指導與實際的生產需要相結合,制定相應的方案來實行重熱現象的應用。
調頻手段在熱電廠的生產中也有很廣泛的應用。調頻一般分為一次調頻和二次調頻,一次調頻主要是指當電網的外力作用發生變化時,會給相關的數值帶來很大的波動,影響整個生產的穩定性,這個時候設備自動的會進行調頻,以此來保證設備的正常工作。這種調節方式比較被動,只能根據當時的情況進行調節,不能對外界環境的變化實現靈活的調節。二次調節是在一次調節基礎上的再次調節,它相比較一次調節來說更加精準和科學。它可以將電網的工作頻率控制在一定的范圍內,利用智能技術設置相應的數值,提前對外界的變化做出反應,能夠很大程度上減少經濟損失,還能很好地管理控制數據,為下階段的生產工作創造有利的工作條件。
降低濕氣損失是熱能與動力工程科技創新的一個重點,因為濕氣造成的經濟損失嚴重的影響到電力企業的健康發展。在生產的過程中經常會產生大量的水蒸氣,產生水蒸氣的同時還會生成多余的水滴,多余的水滴會影響到水蒸氣的正常流速,造成能源的不必要浪費,降低了能源的使用效率。針對這種情況可以對相關的生產設備進行創新,增加去濕裝置和熱循環裝置,將多余的水分蒸發,提高熱能與動力工程的使用效率。
(二)熱能與動力工程在鍋爐應用中的科技創新
熱能與動力工程在鍋爐中的科技創新主要表現是鍋爐燃燒的控制技術。隨著科學技術的不斷進步和發展,我國的鍋爐燃燒技術由之前的人工控制發展為智能控制,自動控制鍋爐的燃燒狀況,可以更好地保證鍋爐燃燒的質量。燃燒系統的控制一般分為兩類,一類是控制鍋爐燃燒的溫度,通過控制空氣以及燃料的溫度來控制整個鍋爐的燃燒溫度,這種溫度控制方式程序需要對相關的數據進行反復的分析才能夠得到最后的結果,操作起來比較困難,而且最后結果的準確性也不能得到保證,所以一般控制鍋爐的燃燒溫度是采用第二種方式。這種方式主要是通過控制空氣和燃料的比例來控制鍋爐燃燒的溫度,這種判斷方式相比較第一種而言更加科學,結果也更加準確。這種數值的確定是根據生產曲線來確定的,這種生產曲線是長期生產經驗積累而成,可以有效地控制燃燒溫度,并且使用起來也比較方便和快捷。利用仿真鍋爐風機來保證生產的質量,鍋爐內部的結構復雜,涉及的數據比較復雜,要想實現風機的計算比較困難。但是現在可以根據電腦模擬風機工作的場景,根據不同的數據對鍋爐的工作狀態進行一定的測定,為今后的工作打下堅實的基礎。
四、總結
隨著能源需求的不斷增加,熱能和動力過程在能源生產中收到越來越高的重視,熱能與動力過程的應用也更加廣泛。要想真正發揮熱能與動力過程的效用,需要加強對它們的研究,這樣才能真正掌握熱能與動力過程的精髓,有效地提高工作效率,提高能源的利用率。能源的利用率提高,不僅能夠創造更多的經濟價值,還能一定程度上緩解環境問題。熱能與動力工程的使用要根據實際的工作環境來確定使用的方式,正確的發揮熱能與動力工程的作用,才能真正實現社會的健康可持續發展。
參考文獻:
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關鍵詞:實踐教學;創新;能源動力工程;改革
作者簡介:代元軍(1978-),男,河南正陽人,新疆工程學院電力工程系,副教授;孫玉新(1982-),女,吉林蛟河人,新疆工程學院電力工程系,講師。(新疆 烏魯木齊 830091)
中圖分類號:G642.423 文獻標識碼:A 文章編號:1007-0079(2013)29-0102-02
能源是世界發展的重要資源和動力,能源的科學開發和優化配置,是當今各國現代工業以及國民經濟和社會發展乃至富民強國的必由之路。新疆有著極為豐富的能源資源。據統計,新疆的石油、天然氣和煤炭預測資源量,分別占全國陸地預測資源量的30%、34%和40%,光、熱、風等資源也在全國占有較大份額,這為新疆建設國家能源戰略基地奠定了堅實的基礎。
在新疆如此豐富的特色資源下,新疆本科院校能源與動力本科專業如何在實踐教學環節中結合新疆特色和學校特色,改革和創新層次分明、知識和能力逐級遞增的實踐教學體系,是擺在能源與動力工程教育工作者面前的難題。
一、分層次建立能源與動力工程專業基礎教學實驗中心
分層次建立能源與動力工程專業基礎教學實驗中心,將“工程流體力學”、“工程熱力學”、“傳熱學”三門能源與動力工程專業基礎技術課程的相關實驗組合起來,并提出把“工程流體力學”、“工程熱力學”、“傳熱學”課程所涉及的相關實驗設置成四個層次的教學實驗方案。
第一層次實驗:基礎性教學實驗。主要是指與課堂教學內容緊密聯系的實驗(驗證性實驗),其中包括實驗方法、實驗技術的基本訓練。例如在“工程流體力學”課程中設置了兩個專項實驗:雷諾實驗、伯努利能量方程實驗。在雷諾實驗中,主要讓學生觀察水流的流態,即層流和紊流現象,然后測定上、下臨界雷諾數,最終使學生了解流態與雷諾數的關系。在伯努利能量方程實驗中,主要是觀察流體流經能量實驗管時的情況,并對實驗中出現的現象進行分析,從而加深對能量方程的理解,并最終掌握測量流體流速的原理。在“工程熱力學”課程中,設置CO2臨界狀態觀測及P-V-T關系測定實驗,通過該實驗了解CO2臨界狀態的觀測方法,增加對臨界狀態概念的感性認識,以及對課堂所講的工質熱力狀態、凝結、汽化、飽和狀態等基本概念的理解,掌握CO2的P-V-T關系的測定方法,學會用實驗測定實際氣體狀態變化規律的方法和技巧。
第二層次實驗:“工程流體力學”、“工程熱力學”、“傳熱學”中所涉及主要物理參數的測試手段和方法的實驗。主要是指溫度、壓力、流量、比熱、流速、傳熱系數、傳熱溫差及數據采集等測試手段和方法的訓練。例如在“工程熱力學”課程中,設置氣體定壓比熱測定實驗。該實驗讓學生了解氣體比熱測定裝置的基本原理和構思,熟悉本實驗中測溫、測壓、測熱、測流量的方法,掌握由基本數據計算出比熱值和求得比熱公式的方法,分析本實驗產生誤差的原因及減小誤差的可能途徑。在“傳熱學”課程中,設置綜合傳熱性能實驗。該實驗通過測定不同表面狀態及氣流條件下管道的綜合傳熱系數,觀察和分析影響傳熱的各種因素,從而對傳熱過程有一個直觀的了解。
第三層次實驗:實現設計目標的綜合性實驗。主要是指以實現某一功能為目的,構建工程性、設計性實驗,培養學生構想、設計、解決問題的能力。例如換熱器結構改造的傳熱性能對比測試實驗。該實驗的測試對象為學生設計的換熱器外表面不同形狀的肋片,通過實驗測試其傳熱系數,找到最佳的肋片形狀。
第四層次實驗:知識延展性實驗。主要是指通過互聯網、多媒體、可視化技術介紹新知識、新技術、新發展,以期延伸和拓展學生知識視野和相關專業知識面。
通過以上四個層次的實驗訓練,能夠培養能源與動力工程專業學生的流體及熱工實驗的實驗方法、實驗設計、實驗技術等實驗能力,為進一步開展專業課學習和專業性實驗打下堅實的基礎。
二、分級建立能源與動力工程專業實驗基地及教學實驗中心
1.初級為專業基本實驗
主要培養學生掌握能源動力工程領域常用的實驗方法,使用常用儀器、儀表,學會處理數據,具有規范、熟練、準確的實驗操作技能,重在學知識、練技能,屬于專業學習中的初級水平。專業基本實驗主要包括“公差與金屬材料”組建2個實驗臺位,“自動控制原理”組建2個實驗臺位,“熱工過程檢測技術”組建2個實驗臺位。
2.中級為專業綜合實驗
以專業方向課程設置為主線分別以熱電工程模塊、制冷空調工程模塊、新能源工程模塊三部分構建專業平臺實驗。
熱電工程模塊包括鍋爐實驗平臺、汽輪機實驗平臺、熱工過程自動化實驗平臺;制冷空調工程模塊包括制冷原理及設備實驗平臺、空氣調節實驗平臺、供熱工程實驗平臺、食品冷凍冷藏原理與設備實驗平臺;新能源工程模塊包括風能利用與控制技術實驗平臺、太陽能利用與控制技術實驗平臺。
3.高級為設計、創新實驗
在三大專業方向模塊綜合實驗的基礎上,依據自主專業創新教學環節和畢業設計課題,組織大三、大四學生參加專業大賽或者參與教師科研項目。教師擬定實驗大綱、提出問題讓學生自行思考、分析、設計、優選,重在鍛煉科學思維,發展創新能力,培養學生自主學習、大膽創新的學習習慣。這種設計創新實驗是基于專業教學和科學研究之間的實驗,主要結合專業大賽和畢業設計來進行。
三、建立能源與動力工程專業校內仿真實習基地,改革傳統生產實習模式
生產實習教學環節是為了加強學生對所學專業理論課程的理解、增強對所學專業的感性認識,培養學生綜合分析問題和解決問題的能力。在這一重要實踐環節的實施過程中存在諸多問題,實習質量難以達到預期。以能源與動力工程專業方向之一的熱電工程為例,能源與動力工程專業學生在電廠實習花費較大;電廠企業出于安全和經濟效益的考慮,和學校很難建立起長期穩定的校外實習基地。由于電廠崗位工作的資質要求,實習學生不能上崗操作,生產實習只能是走馬觀花,流于形式,實習效果得不到保證。
為了解決以上問題,在自治區煤炭煤電煤化工實訓基地建設工程的不斷推進下,新疆工程學院能源與動力工程專業將傳統的單純的在電廠企業生產實習模式改為校內仿真實習與校外實習相結合,并逐步過渡到以校內仿真實習基地為主的生產實習模式。能源與動力工程專業的學生在新疆工程學院的300/600MW火電廠仿真實驗室開展與實際電廠 1∶1仿真的運行操作和故障處理的訓練。
在仿真實習中,學生主要熟悉、掌握鍋爐機組及其主要附屬設備的結構、工作原理和運行特性;熟悉鍋爐機組各系統,如煤粉制備系統、風煙系統、疏水排污系統等的運行方式,運行監控系統及自動控制系統概況;熟悉鍋爐機組正常運行中監視、調節的主要內容(參數)及其調節方法,如負荷、給水、燃燒、汽溫等的調節和監視;熟悉鍋爐機組起動前的準備內容,起動程序及起動過程中的有關注意事項;對鍋爐機組的幾種停運方式、停爐程序、停爐后的冷卻和養護等熟練操作;掌握鍋爐機組的事故預防和處理方法,學會分析有關事故,如給水、汽溫、管子爆破、煤粉爆炸、熄火等,以及事故發生原因、預防處理的方法;熟悉考核鍋爐運行的主要經濟指標。生產實習模式的改革改進了學生的思維模式,強化了學生的工程意識,提高了學生參與實習的主動性、積極性,強化了學生的動手能力和綜合能力,培養了學生嚴謹的科學作風。
四、改進能源與動力工程專業畢業設計,培養學生創新能力
畢業設計是能源與動力工程專業學生在畢業前關鍵性的綜合性實踐教學環節,是在教師的指導下學生獨立完成的工程設計或者論文。通過該綜合性實踐教學環節的鍛煉,復習和鞏固本專業學生的專業基礎知識和專業知識,培養學生對已學知識和未學知識的綜合學習與運用能力。改進能源與動力工程專業的畢業設計,對培養學生的實踐能力、創新能力和適應社會要求的能力具有重要意義。
畢業設計所涉及的內容,專業課程的任課教師應該在授課過程中加強講授和訓練,讓學生盡早掌握畢業設計的理論知識。要根據專業方向和現有的新技術和新方法提出貼近生產一線的畢業設計題目,并且要保證題目的多樣化,使得學生能盡量根據畢業后的工作方向確定題目,以便畢業后能夠盡快適應工作崗位的專業要求。在畢業設計過程中,應該加強檢查指導工作,保證學生能夠按時按質的完成畢業設計。嚴格對畢業設計進行考核,通過考核評定出不同的等級,表彰設計過程中的優秀學生,以此來督促和提高學生做好畢業設計工作。
五、結束語
在新疆經濟大發展的推動下,新疆工程學院熱能與動力工程教研室通過積極調研和深入思考,對能源與動力工程專業實踐教學環節進行了改革,并在實施過程中加以修訂和調整,最終取得了較好的效果。
參考文獻:
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關鍵詞:熱能與動力工程;節能降耗;實際應用
引言
隨著近年來我國經濟的飛速發展,由熱能與動力工程產生的制約與影響也逐漸顯露出來,尤其是其作為電熱廠與鍋爐運行的關鍵構成,在能源消耗問題日趨嚴重的大背景下,若無法得到科學有效的改革創新,對我國的整體發展非常不利?;诖?,結合實際情況創新并優化熱能與動力工程非常必要,其不僅能促進能源利用率的有效提升,還能全面增強熱能與動力工程的實際效果,在為電熱廠與鍋爐廠等相關行業領域的良好發展提供更大推動力量的同時,為我國綜合實力的進一步提升奠定基礎。
1 熱能與動力工程應用中節能概述分析
該項節能環保技術主要是通過對力學和工程建筑學,以及計算機等專業學科的發散性理論和技術知識。在電廠熱能生產運行中,要對能量進行合理的控制和優化,從而將能源轉換的基本工作效率提高,且將能源損耗盡量降到最低。同時,熱能動力工程在電廠內燃機等多類動力體系中進行有效應用,其熱能轉為動能的工作效率及效果也逐漸提高,從而降低了能源損耗?,F階段,我國城市進程不斷加快,人們對生活水準也提出了更高的要求,而居民的用電量也不斷增大。在電氣應用中,常會消耗大量電力資源,給整個電力工程項目造成很大影響,如頻繁跳閘斷電現象,很容易引發安全問題,對居民用電質量也造成了很大影響。想要緩解以上問題,我們需要依照我國相關電力政策,并高度重視熱能轉換與供電問題,強化分析和研究,對于熱能和動力工程要采取一定的技能措施,強化該項工作的傳遞作用,提升發電的總體能力,從而避免在發電過程出現不必要的浪費和損耗,并充分發揮熱能動力工程環保節能措施的基本作用。此外,現階段電廠生產過程對能源需求量較大,對熱能和動力工程項目采取一定的節能控制措施,可以更好地緩解該類問題,并滿足其生產發展中的基本需求,促使我國社會經濟和生產效益的發展。同時,該類運行模式,可以確保熱能和動力工程項目的開展,并實現我國節能政策的主要目標,對于生態環境和綜合國力的發展與提升有著一定的作用和意義。
2 傳統電能生產的弊端
2.1 熱能與動力工程對環境的影響
我國在發展經濟的過程中,曾經有過一段重工業時期,雖然通過消耗大量煤炭、石油等資源的方式進行發電確實有效,能使供電不足的問題得到處理,但會對環境造成嚴重的影響。對于以往傳統的熱能與動力工程,生產過程排出的有害氣體一方面會污染生態環境,另一方面也會使人們的身體健康受到影響。但在水力、風力與太陽能等清潔能源出現并應用后,不僅環境污染問題得以改善,也合理節省了煤炭、石油等不可再生能源,在為人們提供一個美好生活環境的同時,促進了人與自然的和諧相處,進而使熱能與動力工程為國家的整體發展提供更多的幫助。
2.2 濕氣損耗
在對熱能和動力項目裝置過程中,不但存在熱能降耗問題,還存在濕氣損耗現象,不利于節能降耗工作的實現。濕氣損耗問題主要包含蒸汽在整個蒸發和膨脹過程產生一定的水滴,當水滴聚集,就會給整個蒸汽運行系統造成影響;蒸汽一旦移動速度過高也會加快水滴聚集的速度,使得兩者在相同距離之內的移動時間長會有很大不同,致使濕氣損耗問題的出現;在大量水滴進行聚集時,也會形成一定的水滴流,從而降低濕氣運行速度的穩定性,出現熱量損失現象。
2.3 新技術與傳統工藝之間的矛盾
現階段,我國對熱能與動力工程的研究較為重視,并鼓勵科研單位、電力企業研究熱能與動力工程的節能降耗控制問題。在國家的大力支持下,相關領域的科研成果不斷涌現,越來越多的新型技術在實際中得到了廣泛的應用。從某種角度來看,新型技術的應用的確可以有效提高熱能與動力工程的節能降耗控制效果,但由于新型技術與傳統工藝存在必然的矛盾性,二者無法從根本上兼容,因而新型技術的實際價值遠遠低于預期的高度。新技術的出現是實現電力生產改革的關鍵,電力企業應當基于辯證角度去看待新技術與傳統工藝之間的矛盾,為新技術的推廣和應用掃清障礙,擴大新技術的推廣范圍,從而實現規模效益。
3 熱能與動力工程在節能降耗方面的應用
3.1 選擇調頻方案
從某種角度看,能量之間的轉換是一種聯系性較強的關系,其具體是指熱能與動能之間的能量轉換,前者提高了后者的合理化,而動能則明顯提高了熱能的轉化率。熱能與動力工程的應用需要建立在與電力生產環節相互融合的基礎之上,并要盡量對電能損耗問題進行控制。在實際中,用電系統并非固定的,其僅僅是一種相對較為穩定的狀態,但也會因為客觀條件的變化和外界干預的存在而導致用電負荷發生變化,因而電網頻率也是處于變化狀態中的。由此可見,調頻方案的選擇和應用不僅可以強化熱能與動力工程之間的契合度,確保二者充分發揮應有的價值,同時也能根據并網運行機組來調整自身的動態運行性能,提高用電系統對外界負荷的抵抗能力,保證電網系統的整體運行穩定與可靠。電力企業需要從熱能與動力工程的應用情況出發,始終堅持節能降耗的基本原則。
3.2 改進完善燃燒方式
對于熱能與動力工程科技創新,鍋爐燃燒過程必須得到重視,這是由于其不僅是熱能與動力工程應用的主要方向,鍋爐燃燒過程也以熱能轉化為主要原理。實踐證明,在以往傳統的鍋爐運行模式中融入智能化元素,一方面能促進鍋爐運行穩定性與安全性的有效提升;另一方面對鍋爐燃燒實際效率的增強也非常有利。另外,因為鍋爐燃燒效率與燃料、爐內空氣與溫度等都有密切的聯系,而通過對智能化操作技術的有效運用,能進一步合理化與科學化上述因素,并在此基礎上將各項數值作為根據,轉換鍋爐燃燒方式,從而實現電熱廠綜合效益提升的目的。智能化鍋爐的另一顯著優勢,就是在運行之前可進行模擬數值的預設;在對鍋爐風機翼型葉片進行合理改造的情況下,鍋爐燃燒系數也會隨之提高。
3.3 減少鍋爐蒸汽損失
在電廠鍋爐中蒸汽作為能量載體的出現,待動葉柵完工后,通過利用剩余動能使得機組進行分離并進入冷凝系統,部分蒸汽所剩余的動能在單位時間之內不可轉化的能量。當蒸汽損失減少,有關人員應及時查看設備情況并了解實際發生的狀況。一旦壓力和溫度過低時,應運用高效的措施進行控制。而當溫度過低時,不但會影響系統液態水出現氣化現象,還會影響其工作效率,所以我們應確保溫度連續運行的狀態,地蒸汽性能及運行穩定性進行實時監控。另外,對電廠未來發展趨勢進行認知,使其能與時俱進,不可忽視。對有關部門和企業來說,還應更新有關設備與技術,最大限度控制其性能,實現我國電廠節能降耗的基本目標。
結語
隨著我國社會經濟的持續發展,社會各界對電力資源的需求量與日俱增,因而控制熱能與動力工程的節能降耗效果對提高電力生產效率、保證電力企業經濟效益有著直接的影響作用。
參考文獻
[關鍵詞]電廠;熱能動力;設計
中圖分類號:TK16-4 文獻標識碼:A 文章編號:1009-914X(2015)26-0081-01
一、當前熱能動力工程的定義和現狀
改革開放以來,隨著科學技術的不斷發展,國家教育部在頒發的普通高等學校本科專業中把熱能動力工程從幾十個分支專業壓縮成為9個專業,再隨著后來的發展教育部頒布的新專業目錄中再將上述的9個專業統一為熱能與動力工程專業,這也使得熱力動力工程發生了質變。所謂“熱能動力”也可以稱之為熱能動力系統工程,它是指熱能安全、低污染、高效地轉換成動能,給電廠的生產和發展提供原動力。
熱力動力工程主要是對熱能與動力方面進行深入的研究,是跨熱能與動力工程、機械工程等學科領域的工程應用型專業。熱力動力主要學習機械工程、熱能動力工程和工程熱物理的基礎理論,學習各種能量轉換及有效利用的理論和技術。多能源互補與多功能綜合是當代世界能源動力系統發展的主要特征和趨勢。熱能動力多聯產系統是一個多種形式原燃料及電能等能源輸入、多種形式產品及熱能動力等能量輸出的復雜系統。隨著經濟的發展,能源、環境問題日益突出,由此而誕生的能源、環境、經濟等綜合的評價準則受到重視。
二、熱能動力工程設計的基本要求
眾所周知,不管是什么項目工程的設計,都需要有專業高素質的設計人才和先進的設計技術為基礎,同時設計企業還需要對程設計的經濟效益進行考慮。
1、高素質的設計專業人才
熱能動力工程的設計需要專業的設計人才。在招聘設計人員的時候要通過各種方式選拔具有扎實的熱能動力設計基本功,有創新性、靈活的應變力的高素質人才。社會是不斷發展,科學技術日新月異,人們的需求也在不斷的改變。所以要定時的對熱能動力設計人員進行培訓,培養出能夠與時俱進的設計人才。
2、設計技術的先進性
設計技術先進性的考量標準是要符合客戶的需求,要符合國家的相關標準,技術水平要達到甚至超越當前的國際水平。同時在工程系統的設備選型和組合方式等設計內容也要具有先進性。要確保在后期設計的修改和完善的過程中,系統工程可以自行維護。在具體的電廠熱能動力設計中,要根據自己廠里面實際情況引進先進的技術和設備。
3、經濟效益的合理性
在市場經濟不斷發展的今天,企業的競爭就是經濟實力的競爭,所以在電廠熱能動力工程中要以取得經濟效益為目的。在熱能動力系統工程的設計中要綜合考慮工程建設的費用,設備的費用,維修的費用,以及其他的一切系統資金費用。要是經濟效益達到合理性。工程系統費用要在合理的范圍之內,保證在取得足夠的經濟效益的同時,能夠提高工作質量和保證安全。
三、對熱能動力工程設計的整體規劃設計
1、制定初步的設計方案
在充分考慮客戶的需求上,結合建筑物本身的功能,確定熱能動力系統目標。對實施所選用的技術、實施步驟和經費等情況進行論證,然后用通俗易懂的語言、直觀的圖表制定出初步的設計方案。熱能動力系統工程初步設計方案的制作一般包括三個步驟:第一,要涵括整體目標系統的概貌。第二,要確定目標系統的整體結構。第三,要對包括系統的目標、系統的實施計劃、系統的布線結構、系統的經費概算等子系統進行描述。
2、分析客戶的需求,做好客戶的溝通
設計人員首先需要了解客戶各方面的需求。一方面可以通過其他工作人員采集的客戶的信息材料了解客戶的需求。另一方面設計人員可以通過直接和客戶談話、討論、分析等方式了解客戶的需求。要從設計的功能、性能,以及費用等方面對客戶進行溝通。在充分了解客戶需求的基礎上根據設計人員自己的技術水平來進行合理的熱能動力設計。在設計的過程中遇到問題的時候也要和客戶進行及時的溝通,適時地改動設計方案。
3、研究設計方案的可行性
設計方案初步確定之后,要研究設計方案的可行性:分析目標熱能動力系統技術是否先進,方案的具體實施是否會遇到障礙,方案中的計劃經費是否符合實際施工,經濟效益是否合理等。只有設計方案具有以上的可行性,才能進入下一步的熱能動力設計工作。
四、熱能動力工程設計的各個環節及主要內容
1、電廠熱能動力工程的總體設計
根據客戶的需求,電廠熱能動力工程的規劃設計方案,實際經濟情況,技術條件等來擬定電廠熱能動力工程總體設計方案。要考慮工程系統建設的可靠性、實用性、擴充性等,要權衡好如何根據這個總體設計實施工程建設。電廠熱能動力工程的總體設計包括系統功能設計、環境設計、邏輯設計、應用設計、流程設計、協調設計、集成設計。
2、電廠熱能動力工程的具體設計
具體設計也叫詳細設計,工程施工設計,是系統技術設計和施工平面設計的總稱。初步設計方案完成之后確定其可行性,進而確定工程施工方案。施工設計圖是在這一些列方案完成之后進行的,在整個熱能動力設計中占有非常重要的地位。系統工程施工圖紙一般應包括圖紙目錄、施工總體說明、各熱能動力子系統系統圖、機房的布置詳圖、系統管線平面圖、系統配線與端接圖。工程施工圖設計就是細致全面的分析系統初步設計、施工方案和工程參數計算,并將取得的確切的技術數據繪制在施工平面圖紙上。在設計圖紙上要用專業的標識和文字說明對圖案進行說明。要在圖紙中設置好比例,明確好位置、詳細的尺寸、大致的走向等。設計圖紙中的圖案可以采用《國家標準通用圖集》進行繪制。具體來說,熱能動力設計圖紙的設計要滿足以下的要求。
(1)要預留熱能動力電源、熱能動力接地和熱能動力機設備的機房。
(2)預留建筑施工中需要的預埋件,孔洞,線槽,橋架尺寸,走向,工藝,橋架定位等。
(3)預留層面見的接入網管道。
(4)中央控制室的設置,動力機房大小的設置等各種建筑的平面布置要有一定的規格。
(5)系統設備的線路連接編號和配線要求要有一定的規格;
(6)設置系統監控點和系統監控設備。
3、電廠熱能動力工程系統的修改和完善
電廠熱能動力工程系統安裝完成之后要對電廠熱能動力工程系統的總系統和分系統進行檢驗測試,測試各方面的功能是指標是否滿足國家的相關技術規定,如果不滿足或者不完全滿足相關的規定要及時的對其進行修改。熱能動力系統的建設一般都要經過立項、設計、施工、安裝、調試、評估和驗收這個周期,所以說熱能動力系統的建設是一個長期的工程。
五、結語
綜上所述,熱能動力又稱為熱能動力系統,是指將熱能安全、低污染、高效地轉換成動能,給生產發展提供原動力。熱能動力系統是熱能轉換的關鍵,熱能動力設計是電廠熱能動力工程的重要環節,它關系到整個熱能動力工程的質量??茖W合理的熱能動力設計可以有效的提升熱能動力工程建設。我們先對電廠熱能動力工程進行總體的設計,然后在進行系統技術設計和施工平面設計等詳細設計,最后要隨著熱能動力工程不斷的修改和完善熱能動力設計方案。
參考文獻
[1] 王文才.熱能動力設計研究[J].中國新技術新產品,2011,(22).
【關鍵詞】能源新形勢 動力工程及工程熱物理 研究生 課程教學
【基金項目】長沙理工大學2016年度校級研究生教研教改項目:新形勢下動力工程及工程熱物理研究生課程優化設置研究(JG2016YB05)。
【中圖分類號】G642 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089(2016)04-0158-02
1.引言
能源是人類活動的物質基礎,社會的發展離不開優質能源。對于目前的中國而言,實現經濟增長與保護環境的平衡將是未來面臨的一個嚴峻挑戰。為此, 2014年國務院了《能源發展戰略行動計劃(2014-2020年)》,明確強調要深化能源體制改革,加快重點領域和關鍵環節改革步伐。2016年,國家發改委等聯合《關于推進“互聯網+”智慧能源發展的指導意見》,提出了未來十年中國能源互聯網發展的路線圖。改革與發展已經成為了能源行業的顯著特征。隨著產業結構調整與培育新興戰略產業步伐加速,節能減排與新型能源產業的戰略地位將愈加突出,能源行業的機制體制改革以及能源互聯網的興起,對能源技術人才提出了更新和更高的要求。中國能源產業近幾年發展迅速,社會各界都積極投入到先進能源技術的開發與產業的建設當中,但在這繁榮的表象背后,由于技術、管理、投資等原因,還存在諸多問題。這些問題究其本質仍然是人才的問題,要解決這個問題,就必須從教育入手,大力培養人才[1]。然而,目前我國新型能源技術人才普遍匱乏,高校的科技資源優勢還未完全在能源領域釋放出來,在人才培養方面急需跟上國家戰略發展新常態。
研究生教育是一項系統工程,它包括了課程學習、實踐研究和學位論文等諸多環節。其中,課程學習是整個研究生培養中的基礎環節,其質量直接決定著研究生教育的質量和水平。因此,良好的課程教學是達到學習目標、提高研究生培養質量的前提。為此,2013年教育部等部門聯合發出《關于深化研究生教育改革的意見》,明確要求加強課程建設,重視發揮課程教學在研究生培養中的作用。
動力工程及工程熱物理一級學科以能源的開發、生產、轉換和利用作為主要的學科應用背景,在整個能源領域起著支撐和促進作用。經過多年的探索和努力,國內研究生教育在動力工程及工程熱物理領域取得了較好的成績。但總體上看,我國研究生教育還未能完全適應經濟社會快速發展的多樣化需求。隨著研究生教育的深入發展,現行的研究生課程體系出現了許多亟待解決的問題。因而,如何根據國家的戰略需求及行業的人才需求, 改革和完善現行的研究生課程教學狀況, 是一項十分緊迫的任務。
2.現狀及存在的問題
2.1對研究生課程教學認識上存在偏差
就目前我國大部分高校研究生教育重點而言,以各省、直轄市相應的優秀研究生學位論文評選為契機(2013年之前還有全國百篇優秀博士論文),各高校每年也進行相應的優秀研究生學位論文評選,此外學校還制定了各種優秀研究生論文獎勵辦法等相關的質量激勵措施,出臺了研究生創新計劃,研究生國家獎學金的評選也直接與學生的論文及參與的項目直接掛鉤,研究生培養過程中“學術論文為重”的培養取向日益明顯,這在一定程度上確實能保障研究生的培養質量,無疑具有積極意義[2]。但作為研究生培養過程中的另一個基本環節――課程教學,獲得的相對關注較少,這直接導致了高校研究生課程教學工作相對滯后,其課程教學質量還有待進一步提升。
2.2研究生課程結構有待進一步優化
我國特色的研究生教育課程體系一般由學位課程和非學位課程組成。但是動力工程及工程熱物理是一門綜合性學科,涉及到工程熱力學、燃燒學、傳熱傳質、多相流等多方面知識,此外隨著科學技術的飛速發展,人們在不同的學科基礎上不斷開拓新的研究熱點,學科交叉的趨勢越來越明顯。然而課程內容是實現課程教學目標的有效載體,因此在科學知識更新速度的加快和人才培養課程結構的滯后性之間,矛盾日趨明顯,課程結構的基礎性、先進性和綜合性承載著調和這一矛盾的重擔[3]。盡管課程優化設置已經成為我國研究生教育改革的一項重要內容,但與國外一流研究生教育機構相比,差距仍很大。因此,如何建立科學的研究生課程體系,滿足不斷發展的行業和國家需求,是一項重要而緊迫的任務。
2.3 跨學科課程和有關科學研究方法的課程缺乏
在現有的課程教學體系中,一個比較薄弱的環節是只開設了傳統的研究生理論課程,而忽視了一些重要的跨學科課程和有關科學研究方法的課程。目前我國研究生課程教學管理實行的是學分制,從課程內容上看,包括政治課、英語課、專業基礎課以及本研究方向的專業課程。動力工程及工程熱物理下轄若干個二級學科,其學科交叉性強,理論與技術發展迅速,許多問題僅靠某一學科的專業知識是難以解決的,需要多學科知識去協同應對,如若缺乏跨學科課程及科研能力培養方面的課程,那么對于學生在該領域的創新發展極為不利。
3.對策及建議
3.1 提高對研究生課程教學的認識
首先要真正重視課程設置在研究生培養中的作用,改變長期以來重學術論文、輕課程學習的現狀。針對此問題,以長沙理工大學為例,2015年學校研究生院出臺了《長沙理工大學研究生課程建設實施方案》,把研究生教學工作的重要性提到了一個新的高度,規范了課程設置審查,加強了教學質量評價,研究生院還成立了由教學經驗豐富的老教師組成的課程教學督導小組,實時檢查研究生課堂教學并反饋意見,教學效果將直接影響教師的個人考評。這些措施都極大地強化了研究生課程教學在培養過程中的作用。
3.2 對課程內容進行國際化和工程化
總體上,我國的能源科學與工程與發達國家相比還是有一定的差距,多年前美國、澳大利亞等國就投入巨額資金大力發展能源學科,大力培養能源人力資源。因此,可以通過與國外高校間研究生聯合培養項目,設置國際化課程,增強課程內容的國際前沿性,也可以通過發達的網絡技術充分利用國外豐富的網絡課程資源,加強國際化課程設置。動力工程及工程熱物理學科面向能源科學,具有極強的工程應用性,已經滲透到工業社會的各行業中,因此研究生課程也必須具有較強的工程適用性,可適當引入實踐課程,在師資隊伍中引入企業導師或者與企業聯合培養學生。此外,針對該學科快速發展的特點,可以增加專業選修課的比例,拓寬學生的知識面,增強專業科學素質。
3.3 增設跨學科選修課及科學研究方法的課程
根據研究生研究方向與培養目標,適當增設跨學科選修課更有利于學生科學能力的培養。如對于太陽能研究方向的學生,可以跨學科選修物理學、材料類的課程;對于風力發電技術方向的學生,可以選修部分機械結構強度、結構完整性等方面的課程。研究生只有具備跨學科的知識,才能更好地從另一個角度了解本專業,才能夠充分借鑒相近領域的理論和方法,在專業領域內做出新的成績。學習一定的科學研究方法,對剛開始從事研究工作的研究生十分必要,提高研究效率,也能使得學生在不斷發展的科學中始終具有學習與研究的能力,始終保持較強的創新能力。
4.結語
各高校必須根據自身發展特色和國家戰略需要,緊跟能源行業發展新形勢, 對動力工程及工程熱物理研究生課程教學進行新的思考與研究, 深化課程教學理論、完善培養單位課程體系改進、優化機制;增強研究生課程內容的國際前沿性和工程實踐性,通過高質量課程學習強化研究生的科學方法訓練和學術素養培養,構建符合專業學位特點的課程教學體系。這些對進一步提高學科建設水平具有重要意義。
參考文獻:
[1]張玨.新能源產業發展所需專業人才培養探討[J]. 中國人才, 2010,(8): 29-30
關鍵詞:鍋爐設備及運行 移動互聯網 教學
中圖分類號:TK22 文獻標識碼:A 文章編號:1674-098X(2016)11(c)-0109-02
“鍋爐設備及運行”課程主要面向上海理工大學(后面簡稱“該校”)能源與動力工程專業熱能工程方向的本科生,屬于專業必修課。
鍋爐是各工礦企業和電站的主要熱力設備之一,是能源與動力工程領域廣泛使用的能源D換設備,是能源與動力工程專業的主要專業課之一。因此,該課程的教學質量對本專業學生的專業素質培養具有重要影響。
該校能源與動力工程專業為20世紀50年代創辦的鍋爐專業(后改為熱能工程),歷史悠久。幾十年的專業發展形成了以鍋爐設計與制造為特色的專業。而隨著經濟與社會的發展,火電廠等鍋爐運行企業的用人需求增加;社會對環境問題的重視,能源環保企業對本專業人才的需求也逐年增加。為適應新形勢下專業人才培養的新要求,該校于2013年將“鍋爐原理”課程改造為“鍋爐設備及運行”,并對教學內容進行了調整[1]。該文將對改造后的“鍋爐設備及運行”課程教學現狀進行分析并提出改進思路。
1 “鍋爐設備及運行”課程的教學現狀
1.1 課程地位
“鍋爐設備及運行”是面向能源與動力工程專業本科生開設的專業必修課。在完成工程熱力學、傳熱學、流體力學和燃燒學等前置理論課程學習的基礎上,以火力發電廠的生產過程及鍋爐設計與制造為應用背景,以鍋爐的基本工作原理、主要設備的結構及鍋爐運行為主要授課內容,課程內容豐富、知識面廣、綜合性強[2-4]。
1.2 課程內容與學時分配
隨著社會生產的發展,鍋爐工業涌現出了種類繁多的產品。按燃燒方式可劃分為層燃爐、煤粉爐、旋風爐和流化床鍋爐等;按水動力特性可劃分為自然循環鍋爐、控制循環鍋爐、復合循環鍋爐和直流鍋爐等。鍋爐型式的差異使其在結構和工作原理方面存在差別。而豐富的鍋爐技術知識無法在課堂上面面俱到。隨著本科教學改革的推進,過去需96學時修完的“鍋爐原理”目前已壓縮為64學時的“鍋爐設備及運行”,授課時數更顯捉襟見肘。課時大幅壓縮,為保證學生在有限的時間內掌握各型式鍋爐的工作原理和結構,教學內容重新調整,可能導致學生課程知識掌握的深度和廣度不夠。
1.3 課程教材與教學手段
過去的20年里,煤粉鍋爐產品從300 MW級發展到1 000 MW級,循環流化床鍋爐也開發出了300 MW和600 MW級產品;在生活垃圾、污水污泥處理等環保領域和生物質發電等新能源領域大量應用鍋爐技術,教材中應該對這些新出現的鍋爐技術應用有所反映。但考慮到教材內容的準確性,上述內容在教材中的體現尚需時間的考驗,存在一定的滯后性,教材內容與行業新技術發展存在一定的脫節。
在課堂教學過程中,由于課時限制,師生互動次數有限,教學手段以多媒體教學為主,必要時輔以板書,仍為典型的“一言堂”式教學,學生單向接受知識,勢必影響其學習興趣和學習效果。課程教學結束之后安排的工廠實習,雖然有助于加深對課程內容的理解,但時間上比較滯后,影響了理論教學和實習效果。
如何突破時空限制,既能傳授更多的前沿知識并提升學生對鍋爐技術的理解能力,提高學生學習興趣和知識面,又能培養學生的創新思維,是目前“鍋爐設備及運行”課程教學所面臨的現狀,而移動互聯網的先天特性為該問題的解決提供了平臺。
2 移動互聯時代的特點
移動互聯網已經成為當今社會人們生活和學習的重要部分。根據2016年第38次《中國互聯網絡發展狀況統計報告》,截至2016年6月,中國手機網民規模達6.56億,網民中使用手機上網的比例達92.5%,手機在上網設備中占據主導地位。網民中的學生群體占比為25.1%,依然最高。4G移動網絡的大規模普及,使得隨時隨地訪問互聯網成為可能。作為主要的網民群體,學生通過智能終端(智能手機、平板電腦等)訪問移動互聯網逐漸取代了訪問傳統互聯網,移動互聯網已經成為大學生群體的主要網絡生活方式。
移動互聯網除了具備傳統互聯網的“互聯”基因外,還具備“移動”特性。這種“移動”特性使得學生的學習場所不再固定化,可以在宿舍、餐廳、地鐵等任何地點、任何時間訪問網絡并獲取學習資源,即時和老師同學互動,地點的“分散化”導致了學習時間的“碎片化”,學生的學習行為可以隨時隨地進行[5]。
3 移動互聯時代“鍋爐設備及運行”課程教學思考
移動互聯時代為“鍋爐設備及運行”課程教學帶來了新機遇。根據專業實際及該課程教學現狀,從教學內容、授課方式、課后互動等方面提出該課程的改進思路。
首先,在課程內容設置和教學方式上,可以考慮將“鍋爐設備及運行”課程劃分為兩大模塊。第一模塊內容為傳統的鍋爐理論知識,包括鍋爐基礎知識(燃料特性及熱工計算)、鍋爐燃燒設備、鍋爐受熱面、鍋爐水動力特性、鍋爐總體設計與布置、鍋爐水處理和鍋爐運行;第二模塊內容為鍋爐前沿技術知識專題講座,可以涉及超(超)臨界鍋爐、大型循環流化床鍋爐、生物質鍋爐、生活垃圾及污水污泥焚燒鍋爐等。第一模塊以傳統的課堂講授為主,重難點突出,傳授基礎理論知識,確保教學質量;第二模塊為知識拓展,可以講座形式,邀請企業專家和高校教授等參與,貼近行業發展現狀,既有知識傳授,又包含趣味性,以提高學生的學習興趣。
其次,在教學手段上,可以通過構建移動互聯學習平臺,如微信,實現資料傳送、資源共享、即時互動交流等功能。該平臺具備文字、圖片、語音、視頻通信功能,即時向學生傳送包括微課、網址鏈接等在內的學習資源,方便學生自主下載學習。也可將部分抽象的工程案例、設備結構等做成微課、動畫等資源向學生推送,比如在介紹鍋爐燃燒設備和受熱面時,教材中的圖例比較抽象,可以開發成三維圖或制作成動畫,存儲在網絡上;運用軟件將鍋爐本體的組裝過程和各部件的生產制造過程以動畫形式展現等,便于學生理解。課程第二模塊涉及的鍋爐前沿技術知識也可以通移動互聯平臺推送,緩解課堂教學時數的限制??梢酝ㄟ^二維碼,讓學生掃一掃,方便下載課件、教案、課后小測驗等,也方便學生在線完成并及時提交課后小測驗。師生之間、學生之間可以利用該平臺實時交流討論學習內容,分享學習資源。通過該平臺可以讓學生實現“碎片化”學習,打破傳統教學的時空限制。
4 結語
“鍋爐設備及運行”是該校能源與動力工程專業熱能工程方向的本科專業必修課,該課程的教學質量事關學生專業素質的培養。通過不斷探索和改進該課程的教學內容、教學方式和教學手段等,適應專業發展新形勢,使其與時俱進。通過移動互聯平臺的有益嘗試,打破時空限制,在有限的學時內,豐富教學內容,提升課程教學的廣度和深度,提高人才培養質量。
參考文獻
[1] 馬有福,陳二云.“鍋爐設備及運行”課程教學內容設計及探討[J].現代企業教育,2014(2):228.
[2] 陳學俊,陳聽寬.鍋爐原理[M].北京:機械工業出版社,1991.
[3] 泰.鍋爐原理[M].北京:中國電力出版社,2013.
關鍵詞:熱電廠;熱能;動力;工程;改進;方向
中圖分類號:R151文獻標識碼: A
引言
由于熱電廠發電過程中能量的焓值一般都是呈降低趨勢,因此,我們可以利用降低發電系統的能源消耗來提高能源利用率,進而能夠達到節約能源以及保護環境的目的。
一、熱電廠的熱能與動力的關系
熱電廠的熱能與動力的關系包括:各調節閥所通過的最大流量不確定是相同的;調節級e < l,且t隨調節閥開啟參數變化而變化;部分負荷時,相比節流調節效率較高;工況出現變化時,調節級汽室溫度變幻較大,負荷適應性不高;適用在不同種類的汽輪機可以平移調整系統靜態特性線的配置稱作同步器,其作用是:單機運行時,啟動過程中增強機組轉速至額定值;具備負荷運行時能夠保障機組在所有穩態負荷下轉速保持額定值;并列運行時,采用同步器能夠轉變汽輪機功率,且能在各機組間實施負荷重新配置,維持電網頻率基本不變,其過程稱作二次調頻。
節流調節的特征與適用場合主要是:無調節級,第一級全周進汽;變工況時各級溫度變化不大,負荷適應性極佳;變工況具備節流損失,經濟性不高;適用在小容量的機組與帶基本負荷的大機組,級組的臨界壓力指當級組中任一級處在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,也就是臨界壓力比的數值越小,弗留格爾公式的運用條件:級組級數應不小于3~4級;同一工況下,利用級組各級的流量一致;在不同工況下,級組中各級的通流面積需是維持不變。弗留格爾公式的實際運用: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,進而確定對應的功率效率及零部件的受力狀況;監視汽輪機通流部分是否正常,也就是在已知流量的條件下,按照運行時各級組前壓力是否符合弗留格爾公式,繼而判斷通流部分面積是否轉變 。
噴管調節重點的效用是:在實施單機運行時,促進機組的轉速在啟動的過程中迅速的實現額定值,所以在其實施帶負荷運行的時,機組在任何的穩態負荷下的轉速都是位置額定值的,在實施并列運行時,同步器能夠促使汽輪機的功率實行變換,其還能夠在每個機組間實行對負荷實施重新配置,維持電網的頻率在工況上不發生變化,其過程稱作二次調頻。
二、熱電廠中熱能與動力工程有效運用中存在的問題
(一)在實施電廠監控系統的電源設置時務必選用直流電源與交流電源,在中的自動化配置與監控系統中需選用雙電源與無擾切電。在對監控系統的主要設備實施配置時,需按照國家的有關技術規定實施安裝。
(二)在監控系統中,因為在接口處選用開關實施接口控制,所以,開關的接口應保證和交換的信號對應。采用這種方法的關鍵特征是線路的連接較簡單、直觀,若是發生問題時易于及時實施整治。但其不足的是由于接線數量較多,所以無法達到其中一些控制功能的調整,如稍有不慎,會影響整個系統的運行。
(三)在對自動化系統和監控系統進行調解時,應以自動化為主,使用監控為輔。伴隨現場總線與網絡通信技術的提高,電氣自動化技術革新就上升為主要的任務。為保障電氣自動化系統的有效運轉,是要對其運用現狀實施分析,與電廠電氣自動化系統運用需求和未來電廠發展規劃融合,用以確定電氣自動化系統處理方案的選用,在此天體下提高電廠電氣自動化系統應用目標的實現。
(四)在電廠電氣自動化系統中,分析方法經常采用對事件和事故進行記錄的方法。但受到采樣速度和電機內存儲元件的影響,記錄的事件不能夠滿足分析要求所達到的波形。因此就很容易使信號的收集重復進行,并且收集的信號容易不完整,從而給電纜的布置帶來影響。
三、熱電廠中熱能與動力工程的改進方向
(一)善于運用重熱現象
重熱現象就是多級汽輪內一小部分的能源損失,可在之后的多個環節中被利用,重熱系數是指相比于汽輪機理想焓降,各級理想焓降之和的多出部分所占總焓降的比例。 重熱現象的不利影響是許多的,但是如果可以對其加以合理利用,就可以提高熱電廠的整體效率, 通常是在效率降低的前提下利用重熱現象,但是一定要保持在合適的、合理的范圍內。
(二)加強新技術運用
全集成自動化是生產過程中節能的最佳解決方案,是一種適用于所有工業領域的集成解決方案平臺。通過全集成自動化統一的編程/組態、統一的數據管理和統一的通訊,能夠整體改進制造工藝和業務流程,實現整個生產流程的自動化和優化,合理高效地利用能源。
(三)減少濕氣損失
熱電廠能源損失的重要一方面就是濕氣損失,因此,減少濕氣損失對于熱能與動力工程的有效運行具有重要的意義。我們可以通過相關的措施能夠有效地做到減少濕氣損失:一是添加應用除濕裝置,可以在一定程度上減少濕氣的耗損;二是應用中間再加熱循環利用;三是提高整體機組的抗侵蝕能力; 四是應用帶有吸水縫的噴灌設備等,通過采取以上措施都可以有效地減少熱能與動力工程中的濕氣損失,切實達到節約能源以及降低能源耗損的目的。
(四)減少調壓調節的損失
調壓調節能夠增加機組負荷運行的可靠性及適應性,提高機組在部分負荷下的運行,促進了熱能與動力工程的有效運行。但是,由于調壓調節自身存在著很大的不足,如高負荷區域的滑壓調節會浪費大量的熱能,經濟效益不高;動葉柵內的大機組在蒸汽做功以后,在機械能轉化過程中,可能會導致蒸汽余熱的大量損失。針對調壓調節造成的熱能損失情況,可以得知在火電廠運行中,應采取合理的措施,盡可能減少調壓調節的損失。從調壓調節的工作原理來看,這部分損失一般是由汽輪機機組的運行機理造成的,不能簡單歸結于人為失誤和系統故障。因此,為了減少調壓調節的損失,應不斷完善汽輪機運行機制,充分利用先進的科學技術,研發出更先進、更科學的產品,減少能量損失的限制,促進熱能與動力工程的運行。
(五)提高節流調節的有效性
節流調節完成全周進汽往往在第一級就可以完成,一旦設備的工作狀況發生變化時,由于節流的損失,其經濟效益性表現比較差。在熱電廠熱能與動力工程實際的運行過程中,根據弗留格爾原理,結合弗留格爾公式,科學合理地推算出同流量下各級的比焓降、壓差等數值,除此之外要對汽輪機進行監控,判斷其是否正常流通。 在已知流量的條件下,要對流動面積的變化能夠作出科學準確的判斷。
(六)改進管理方式
全集成能源管理,是增強工廠的透明度與管理水平的最有效工具。而對于配電系統的前期規劃設計與系統裝配,其供應了簡單、迅速、便捷、可靠的工具軟件,協助設計與生產;同時運行管理人員利用系統供應的實時信息,有助于設備調度停運、故障預維護、合理安排檢修計劃、電耗管理等,保障配電系統的安全、經濟運行。全集成能源管理供應了優質、節能的配電產品,而且強化配電系統的設計與運行維護成本,是配電系統的理想整治方案。
結語
綜上所述,熱能與動力工程的發展大大推動了經濟建設的發展,在充分利用熱能與動力學的同時,要不斷掌握其自身的變化關系,工作原理以及它在實際應用中的特點,提高其在實際應用中的操作技巧,以及處理各種問題的能力。
參考文獻:
關鍵詞:CFD教學;本科教學;教學改革
中圖分類號:G642 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2013)38-0037-02
一、開展CFD教學的必要性
CFD技術,是解決工程中復雜流動和傳熱問題的一種有效手段,同時也是一門新型的獨立學科。它以經典理論和數值計算為基礎,通過計算機的數值計算和圖像顯示,從空間和時間上定量描述各種場變量,從而達到對流動和傳熱問題進行研究的目的。CFD技術集中應用了20世紀直至本世紀科學技術方面的最新成就,并具有理論性和實踐性的雙重特點。CFD技術不僅可以作為研究工具,而且還可以作為設計工具廣泛應用于能源動力工程、機械工程、材料工程、交通工程、建筑工程、環境工程、化學工程等領域。另外,CFD與CAD、CAE聯合,還可以進行各種結構優化設計。CFD教學主要程針對高年級本科生開展,強調學生的應用能力和學術能力的培養,教學的宗旨是讓學生在了解數值計算基本概念和原理的基礎上,通過對一些經典商用CFD軟件使用和掌握,增強學生分析和解決問題的能力。在國內,目前在能源動力類本科生中開展CFD教學的學校有近20所,大部分為重點本科院校,除我校外,還有如西安交大、清華大學、上海交大等高校。但隨著CFD技術在工業界的進一步推廣應用,個人電腦的性價比提升,可以預計未來5年,將會有更多的工科院校為能源動力類本科生開展CFD教學。在國外,早在上世紀80年代,就已有針對能源動力類本科生開展的CFD教學,比如英國的帝國理工學院,美國的加州理工學院,日本的九州大學等。尤其以美國的加州理工學院做得最為突出,它非常重視學生的實踐與創新。由于國外學生人數比國內少,實驗設施完備,CFD技術課程被安排在實驗教學中心進行,學生在進行CFD技術學習應用的同時,還可以采用實驗方法對CFD的結果進行驗證,非常有利于培養學生的主動實踐與創新能力。實際上,開展CFD教學還有利于拓寬實驗教學內容。由于CFD技術具有成本低、速度快、可視化等特點,因此在能源動力類專業的實驗教學中,可以利用CFD技術加強設計性實驗和探索性實驗的構建,將以往學生的被動性實驗轉變為學生為主教師為輔的一種主動性實驗,有利于培養學生的獨立思考和解決問題的能力。由此可見,開展CFD教學符合能源動力類的專業發展和人才需求,有利于激發學生的學習興趣,同時還有利于拓寬實驗教學內容,培養學生的實踐與創新能力。
二、開展CFD教學的可行性
對于在能源動力類本科生中開展CFD教學的可行性,下面將從三個方面來進行分析。
1.教學內容的選擇。對于能源動力類的大四本科生,CFD教學的重點將放在CFD技術的基本理論和軟件應用上。具體內容包括:控制方程的離散化方法,流場的求解計算方法,湍流模型,以及商用CFD軟件的基本用法。同時,授課內容中還將包含復雜流動模型以及數值模擬的最新研究進展等,以便開拓學生的視野,激發學生的學習興趣。由于課時有限,在商用CFD軟件基本用法的講授中,將選擇能源動力領域常見案例的CFD過程,比如建模、劃分網格、設置邊界條件、設置求解器參數、后處理等內容,進行有針對性地講解和實踐,以獲得舉一反三的效果。
2.基本理念的貫徹。在開展CFD教學中,需要貫徹正確的CFD技術理念。雖然目前商用CFD軟件快速普及,似乎許多問題都可以通過CFD技術來解決。但必須強調,CFD技術不是萬能的,在很多方面還有局限性。試驗研究、理論分析和CFD技術的有機結合,才是解決實際問題的有效手段。另外,對模擬計算結果的準確性的認識和判斷,也需要一個正確的理念。數值模擬計算結果的準確性首先取決于數學模型是否正確,如果數學模型不正確,即使數值計算方法先進,仍然不能保證數值解的準確性。其次,模擬計算過程中流動介質物性參數是否正確,也是影響模擬計算結果準確性的一個重要因素。最后,教學過程中還要注意培養學生的工程意識,在講授CFD實際應用時要引導學生把握工程問題的整體觀念,增強學生的工程意識,培養學生基本理論與工程實踐相結合的能力。
3.經典軟件的應用。從我校能源動力本科專業現有的課程設置來看,大四本科生已經具備流體力學、傳熱學、數值分析方法等方面的基礎知識,對于CFD技術中所涉及的方程離散,網格劃分、流場求解等方面知識的理解不會有太大難度,而且目前商用CFD軟件智能化程度較高,基本使用方法和技巧易于掌握。因此,選用經典CFD軟件開展教學,在老師的指導下完全可以使學生在短時間內初步掌握CFD軟件的使用方法。在此基礎上,隨著學生知識面以及工程實踐經驗和CFD軟件使用技巧的增加,對CFD技術的理解會進一步加深。另外,目前計算機硬件水平迅猛發展,學生擁有個人電腦的比例逐年增加。從我們能源與動力工程學院學生工作組統計的數據來看,目前學生擁有個人電腦的比例已達80%以上,學生可以在自己的電腦上方便地進行CFD軟件的學習和實踐,這為開展CFD教學提供了良好的條件。
從2007年開始,華中科技大學能源與動力工程學院就已經在本科生中開展了CFD教學。課程的名稱為CFD技術,以選修課的形式開設,學院每年都有近300名學生選修這門課程,這門課程實際上已經成為一門受眾面極廣的公共選修課程。由此可見,在能源動力本科生中開展CFD教學具有較好的必要性和可行性,值得深入推廣應用。
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