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熱能與動力工程所研究的內(nèi)容主要是指熱能與動力之間的合理轉(zhuǎn)化。在實際應用的過程中,可以依賴于多種不同的方式,實現(xiàn)熱能動力或熱能電能的合理轉(zhuǎn)換,以促進能源的高效率利用,發(fā)揮其在提升經(jīng)濟效應水平方面的重要價值。結(jié)合實踐經(jīng)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(yè)的經(jīng)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(tǒng),后期應用中還可以支持電能與機械能的相互轉(zhuǎn)換,為社會經(jīng)濟的高速發(fā)展奠定了非常良好的基礎。從專業(yè)構(gòu)成的角度來說,熱能與動力工程的研究內(nèi)容可以劃分為以下幾個專業(yè)模塊:第一是建立在熱能轉(zhuǎn)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(fā)、能源環(huán)境利用工程在內(nèi));第二是建立在內(nèi)燃機及其驅(qū)動系統(tǒng)基礎之上的熱力發(fā)電機及汽車工程;第三是建立在電能轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(jīng)濟環(huán)境的影響
1)從經(jīng)濟角度來說
熱能與動力工程在我國的經(jīng)濟發(fā)展體系中有著非常普遍的應用,涉及多個相關的行業(yè)與領域。包括電力、鋼鐵、金屬、石油,以及建筑在內(nèi)的多個行業(yè)領域在自身發(fā)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(fā)電技術(shù)以及動力發(fā)電技術(shù)能夠通過一定的技術(shù)手段,將動力能轉(zhuǎn)化為電力,從而為電力事業(yè)的發(fā)展提供源源不斷的動力支持,為社會大眾創(chuàng)造更加良好的生活環(huán)境。結(jié)合我國的實際情況來看,電能是整個經(jīng)濟發(fā)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(fā)展營造一個更加良好的環(huán)境氛圍,以促進社會經(jīng)濟的良性發(fā)展。當然,在這一過程中,新能源的有效利用是實現(xiàn)社會健康可持續(xù)性發(fā)展的主要動力,因此必須充分結(jié)合社會發(fā)展的現(xiàn)狀,最大限度地利用并促進新能源的開發(fā),以創(chuàng)造出更加豐富的社會經(jīng)濟價值。
2)從環(huán)境角度來說
結(jié)合我國各個行業(yè)領域?qū)δ茉吹睦矛F(xiàn)狀,發(fā)電功能的實現(xiàn)主要是通過煤炭或石油等常規(guī)能源來實現(xiàn)。然而,傳統(tǒng)意義上的生產(chǎn)方式無法控制污染物的排放。在此類常規(guī)能源轉(zhuǎn)化為電能的過程中,勢必會排出大量的有毒有害物質(zhì),所產(chǎn)生的物質(zhì)不但會造成環(huán)境污染,同時也會對大眾的健康造成危害。為了促進經(jīng)濟水平的高速發(fā)展,很多時候會忽略環(huán)境保護的重要性,最終對整個生態(tài)環(huán)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(chǎn)中通過對熱能與動力工程的應用,能夠很好地緩解生產(chǎn)中存在的困境,通過對各類清潔能源的綜合應用,減少生產(chǎn)過程中排放的污染物質(zhì),減輕環(huán)境污染,不但符合社會發(fā)展需求,還能夠為社會大眾提供優(yōu)良的生活環(huán)境,促進社會和諧可持續(xù)發(fā)展。
三熱能與動力工程的創(chuàng)新應用
1熱能與動力工程在鍋爐及熱電廠中的應用現(xiàn)狀
1)熱能與動力工程
得益于科學技術(shù)的不斷進步以及信息技術(shù)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(tǒng)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(chǎn)生極大的熱能,在爐底安裝控制器就是為了能夠隨時監(jiān)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(tǒng),它會將一定的機械熱能轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(xiàn)在兩個方面:第一,在節(jié)流調(diào)節(jié)中改變工作狀況可能會造成不小的節(jié)流損失,但在溫度恒定的條件下,截流調(diào)節(jié)的負載適應性明顯高于噴管調(diào)節(jié),因此節(jié)流調(diào)節(jié)多適用于容量較小的機組;第二,噴管調(diào)節(jié)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(diào)節(jié)以及變化。
2熱能與動力工程在鍋爐與熱電廠中的技術(shù)創(chuàng)新
1)在熱能與動力工程研究
領域中,如何實現(xiàn)對鍋爐在燃燒過程中熱能的轉(zhuǎn)化工作是非常重要的問題之一。在本領域技術(shù)創(chuàng)新的發(fā)展過程中,鍋爐的作業(yè)方式轉(zhuǎn)變?yōu)榱酥悄苁?,可促進鍋爐穩(wěn)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(xiàn)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(nèi)部的氣體流動情況,預先設置模擬數(shù)值,評估不同速度下所形成的矢量圖,按照這種方式構(gòu)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(jù)。
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(xiàn)象的方式,根據(jù)熱電廠的實際運行情況,科學確定重熱系數(shù),以達到減少能量損失的目的。與此同時,從調(diào)頻角度上來說,相較于一次調(diào)頻模式而言,二次調(diào)頻的精確性更高。在電網(wǎng)頻率保持恒定的條件下,可以通過智能調(diào)節(jié)的方式對二次調(diào)頻預先設置對應的方程式,以實現(xiàn)對機組的重分配與組合,滿足控制功能的要求。
四結(jié)語
在現(xiàn)代經(jīng)濟社會快速發(fā)展的背景下,各行業(yè)領域?qū)τ谀茉吹男枨蟪尸F(xiàn)出了相當顯著的增長趨勢。在能源生產(chǎn)與利用領域中,熱能與動力工程的建設發(fā)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(xiàn)出顯著的拓展趨勢。為了充分發(fā)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(chuàng)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(chuàng)新方面的工作,方能創(chuàng)造更加豐富的經(jīng)濟價值,同時達到緩解環(huán)境問題的目的。
五總結(jié)
關鍵詞:熱能與動力工程;科技創(chuàng)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(zhuǎn)化,在使用的過程中,通過不同的方式來將原本的熱能轉(zhuǎn)換為動能或者是電能,實現(xiàn)能源的高效利用,創(chuàng)造出更大的經(jīng)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(yè)的經(jīng)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(xiàn)了熱能與動能的轉(zhuǎn)換,還實現(xiàn)了電能、機械能之間的相互轉(zhuǎn)換,大大提高了能源的利用效率,為社會經(jīng)濟的發(fā)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(diào)節(jié)閥的數(shù)量,根據(jù)不同的負荷來確定相應的調(diào)節(jié)閥,同時還要實現(xiàn)汽輪機的調(diào)節(jié)和應用,這樣有效地將兩者的優(yōu)勢結(jié)合在一起才能更好地提高能源的利用效率。在調(diào)節(jié)數(shù)值的時候還要區(qū)分單機調(diào)節(jié)和多機調(diào)節(jié),單機調(diào)節(jié)要特別注意將數(shù)值控制在一定的范圍,保證單機工作的質(zhì)量和效率。熱能與動力工程的使用還要重視節(jié)流調(diào)節(jié),節(jié)流調(diào)節(jié)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(nèi),可以適當?shù)剡M行調(diào)壓調(diào)節(jié),實現(xiàn)熱能與動力工程的經(jīng)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(yè)的發(fā)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(shù)的不斷進步和發(fā)展,傳統(tǒng)的人工操作已經(jīng)不再適應社會的發(fā)展,現(xiàn)在的鍋爐已經(jīng)實現(xiàn)了自動化的智能操作,有效地提高鍋爐燃燒的均衡性,實現(xiàn)鍋爐工作的科學化。鍋爐的風機設備會將機械能轉(zhuǎn)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(yè)帶來了經(jīng)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(jīng)濟和環(huán)境的影響
(一)對經(jīng)濟的影響
熱能與動力的使用在我國的經(jīng)濟發(fā)展中有普遍的應用,涉及的行業(yè)也十分廣泛。熱能主要是電力工業(yè)、鋼鐵行業(yè)、金屬行業(yè)、石油行業(yè)以及建筑行業(yè)等等,這些行業(yè)都需要大量的熱能;動力主要是水力發(fā)電、風力發(fā)電、等等,通過動力轉(zhuǎn)換為電力,促進電力事業(yè)的發(fā)展,為居民創(chuàng)造更好的生活環(huán)境。熱能與動力現(xiàn)在已經(jīng)是我國經(jīng)濟發(fā)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(jīng)濟的發(fā)展。新能源的開發(fā)和能源的有效利用,是實現(xiàn)社會健康可持續(xù)發(fā)展的主要動力,要根據(jù)社會發(fā)展的現(xiàn)狀,不斷地開發(fā)更多的新能源,利用有限的能源創(chuàng)造出更大的經(jīng)濟價值。
(二)對環(huán)境的影響
我國之前主要是利用煤炭、石油等能源來發(fā)電,但是傳統(tǒng)的生產(chǎn)方式不能有效地減少污染物的排放,在生產(chǎn)的過程中會排放出大量的有毒物質(zhì),不僅污染了環(huán)境,還嚴重得危害人們的健康。我國為了促進經(jīng)濟的更好發(fā)展,經(jīng)常忽視環(huán)境的保護,最后造成我國整體環(huán)境遭到嚴重的破壞,人們的生活環(huán)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(chǎn)中很好地緩解了這種生產(chǎn)困境,熱能與動力工程強調(diào)使用清潔能源,減少生產(chǎn)過程中排放的污染物質(zhì),很大程度上減輕了環(huán)境的污染,既符合社會發(fā)展的需求,還為人們提供了更加優(yōu)美的生活環(huán)境,促進社會的和諧可持續(xù)發(fā)展。
三、熱能與動力工程的科技創(chuàng)新
(一)熱能與動力工程在熱電廠中的科技創(chuàng)新
熱電廠的創(chuàng)新主要表現(xiàn)重熱現(xiàn)象、調(diào)頻和減少濕氣損失三個部分,在這三個部分充分體現(xiàn)了熱能與動力工程在熱電廠中的科技創(chuàng)新。熱電廠在生產(chǎn)的過程中可以有效地利用重熱現(xiàn)象,但是在利用重熱現(xiàn)象時,要考慮重熱的重熱系數(shù),要將重熱系數(shù)控制在一定的范圍內(nèi)才能夠?qū)崿F(xiàn)重熱現(xiàn)象的作用。錯誤的重熱系數(shù)會造成一定的經(jīng)濟損失,直接影響到熱電廠的經(jīng)濟效益。當生產(chǎn)的過程中出現(xiàn)重熱現(xiàn)象不能盲目的使用,首先要對重熱現(xiàn)象的具體情況有詳細的了解,正式使用重熱現(xiàn)象時要將重熱系數(shù)控制在規(guī)定的范圍,將熱能與動力工程的工作指導與實際的生產(chǎn)需要相結(jié)合,制定相應的方案來實行重熱現(xiàn)象的應用。
調(diào)頻手段在熱電廠的生產(chǎn)中也有很廣泛的應用。調(diào)頻一般分為一次調(diào)頻和二次調(diào)頻,一次調(diào)頻主要是指當電網(wǎng)的外力作用發(fā)生變化時,會給相關的數(shù)值帶來很大的波動,影響整個生產(chǎn)的穩(wěn)定性,這個時候設備自動的會進行調(diào)頻,以此來保證設備的正常工作。這種調(diào)節(jié)方式比較被動,只能根據(jù)當時的情況進行調(diào)節(jié),不能對外界環(huán)境的變化實現(xiàn)靈活的調(diào)節(jié)。二次調(diào)節(jié)是在一次調(diào)節(jié)基礎上的再次調(diào)節(jié),它相比較一次調(diào)節(jié)來說更加精準和科學。它可以將電網(wǎng)的工作頻率控制在一定的范圍內(nèi),利用智能技術(shù)設置相應的數(shù)值,提前對外界的變化做出反應,能夠很大程度上減少經(jīng)濟損失,還能很好地管理控制數(shù)據(jù),為下階段的生產(chǎn)工作創(chuàng)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(chuàng)新的一個重點,因為濕氣造成的經(jīng)濟損失嚴重的影響到電力企業(yè)的健康發(fā)展。在生產(chǎn)的過程中經(jīng)常會產(chǎn)生大量的水蒸氣,產(chǎn)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(chǎn)設備進行創(chuàng)新,增加去濕裝置和熱循環(huán)裝置,將多余的水分蒸發(fā),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(chuàng)新
熱能與動力工程在鍋爐中的科技創(chuàng)新主要表現(xiàn)是鍋爐燃燒的控制技術(shù)。隨著科學技術(shù)的不斷進步和發(fā)展,我國的鍋爐燃燒技術(shù)由之前的人工控制發(fā)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(zhì)量。燃燒系統(tǒng)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(shù)據(jù)進行反復的分析才能夠得到最后的結(jié)果,操作起來比較困難,而且最后結(jié)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(jié)果也更加準確。這種數(shù)值的確定是根據(jù)生產(chǎn)曲線來確定的,這種生產(chǎn)曲線是長期生產(chǎn)經(jīng)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(chǎn)的質(zhì)量,鍋爐內(nèi)部的結(jié)構(gòu)復雜,涉及的數(shù)據(jù)比較復雜,要想實現(xiàn)風機的計算比較困難。但是現(xiàn)在可以根據(jù)電腦模擬風機工作的場景,根據(jù)不同的數(shù)據(jù)對鍋爐的工作狀態(tài)進行一定的測定,為今后的工作打下堅實的基礎。
四、總結(jié)
隨著能源需求的不斷增加,熱能和動力過程在能源生產(chǎn)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(fā)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(chuàng)造更多的經(jīng)濟價值,還能一定程度上緩解環(huán)境問題。熱能與動力工程的使用要根據(jù)實際的工作環(huán)境來確定使用的方式,正確的發(fā)揮熱能與動力工程的作用,才能真正實現(xiàn)社會的健康可持續(xù)發(fā)展。
參考文獻:
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[2]孟凡強.熱能與動力工程在熱電廠的運用分析[J].黑龍江科技信息,2013,(36)
[3]孫伯赫.論熱電廠中熱能與動力工程的改進方向[J].黑龍江科技信息,2013,(36)
關鍵詞:實踐教學;創(chuàng)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(fā)展的重要資源和動力,能源的科學開發(fā)和優(yōu)化配置,是當今各國現(xiàn)代工業(yè)以及國民經(jīng)濟和社會發(fā)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(jù)統(tǒng)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(zhàn)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(yè)如何在實踐教學環(huán)節(jié)中結(jié)合新疆特色和學校特色,改革和創(chuàng)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(yè)基礎教學實驗中心
分層次建立能源與動力工程專業(yè)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(yè)基礎技術(shù)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(nèi)容緊密聯(lián)系的實驗(驗證性實驗),其中包括實驗方法、實驗技術(shù)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(tài),即層流和紊流現(xiàn)象,然后測定上、下臨界雷諾數(shù),最終使學生了解流態(tài)與雷諾數(shù)的關系。在伯努利能量方程實驗中,主要是觀察流體流經(jīng)能量實驗管時的情況,并對實驗中出現(xiàn)的現(xiàn)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(tài)觀測及P-V-T關系測定實驗,通過該實驗了解CO2臨界狀態(tài)的觀測方法,增加對臨界狀態(tài)概念的感性認識,以及對課堂所講的工質(zhì)熱力狀態(tài)、凝結(jié)、汽化、飽和狀態(tài)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(tài)變化規(guī)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(shù)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(shù)、傳熱溫差及數(shù)據(jù)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(gòu)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(shù)據(jù)計算出比熱值和求得比熱公式的方法,分析本實驗產(chǎn)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(tài)及氣流條件下管道的綜合傳熱系數(shù),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(xiàn)設計目標的綜合性實驗。主要是指以實現(xiàn)某一功能為目的,構(gòu)建工程性、設計性實驗,培養(yǎng)學生構(gòu)想、設計、解決問題的能力。例如換熱器結(jié)構(gòu)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(shù),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(lián)網(wǎng)、多媒體、可視化技術(shù)介紹新知識、新技術(shù)、新發(fā)展,以期延伸和拓展學生知識視野和相關專業(yè)知識面。
通過以上四個層次的實驗訓練,能夠培養(yǎng)能源與動力工程專業(yè)學生的流體及熱工實驗的實驗方法、實驗設計、實驗技術(shù)等實驗能力,為進一步開展專業(yè)課學習和專業(yè)性實驗打下堅實的基礎。
二、分級建立能源與動力工程專業(yè)實驗基地及教學實驗中心
1.初級為專業(yè)基本實驗
主要培養(yǎng)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(shù)據(jù),具有規(guī)范、熟練、準確的實驗操作技能,重在學知識、練技能,屬于專業(yè)學習中的初級水平。專業(yè)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(shù)”組建2個實驗臺位。
2.中級為專業(yè)綜合實驗
以專業(yè)方向課程設置為主線分別以熱電工程模塊、制冷空調(diào)工程模塊、新能源工程模塊三部分構(gòu)建專業(yè)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(diào)工程模塊包括制冷原理及設備實驗平臺、空氣調(diào)節(jié)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(shù)實驗平臺、太陽能利用與控制技術(shù)實驗平臺。
3.高級為設計、創(chuàng)新實驗
在三大專業(yè)方向模塊綜合實驗的基礎上,依據(jù)自主專業(yè)創(chuàng)新教學環(huán)節(jié)和畢業(yè)設計課題,組織大三、大四學生參加專業(yè)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(yōu)選,重在鍛煉科學思維,發(fā)展創(chuàng)新能力,培養(yǎng)學生自主學習、大膽創(chuàng)新的學習習慣。這種設計創(chuàng)新實驗是基于專業(yè)教學和科學研究之間的實驗,主要結(jié)合專業(yè)大賽和畢業(yè)設計來進行。
三、建立能源與動力工程專業(yè)校內(nèi)仿真實習基地,改革傳統(tǒng)生產(chǎn)實習模式
生產(chǎn)實習教學環(huán)節(jié)是為了加強學生對所學專業(yè)理論課程的理解、增強對所學專業(yè)的感性認識,培養(yǎng)學生綜合分析問題和解決問題的能力。在這一重要實踐環(huán)節(jié)的實施過程中存在諸多問題,實習質(zhì)量難以達到預期。以能源與動力工程專業(yè)方向之一的熱電工程為例,能源與動力工程專業(yè)學生在電廠實習花費較大;電廠企業(yè)出于安全和經(jīng)濟效益的考慮,和學校很難建立起長期穩(wěn)定的校外實習基地。由于電廠崗位工作的資質(zhì)要求,實習學生不能上崗操作,生產(chǎn)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(qū)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(yè)將傳統(tǒng)的單純的在電廠企業(yè)生產(chǎn)實習模式改為校內(nèi)仿真實習與校外實習相結(jié)合,并逐步過渡到以校內(nèi)仿真實習基地為主的生產(chǎn)實習模式。能源與動力工程專業(yè)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(jié)構(gòu)、工作原理和運行特性;熟悉鍋爐機組各系統(tǒng),如煤粉制備系統(tǒng)、風煙系統(tǒng)、疏水排污系統(tǒng)等的運行方式,運行監(jiān)控系統(tǒng)及自動控制系統(tǒng)概況;熟悉鍋爐機組正常運行中監(jiān)視、調(diào)節(jié)的主要內(nèi)容(參數(shù))及其調(diào)節(jié)方法,如負荷、給水、燃燒、汽溫等的調(diào)節(jié)和監(jiān)視;熟悉鍋爐機組起動前的準備內(nèi)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(yǎng)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(fā)生原因、預防處理的方法;熟悉考核鍋爐運行的主要經(jīng)濟指標。生產(chǎn)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(yǎng)了學生嚴謹?shù)目茖W作風。
四、改進能源與動力工程專業(yè)畢業(yè)設計,培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力
畢業(yè)設計是能源與動力工程專業(yè)學生在畢業(yè)前關鍵性的綜合性實踐教學環(huán)節(jié),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(huán)節(jié)的鍛煉,復習和鞏固本專業(yè)學生的專業(yè)基礎知識和專業(yè)知識,培養(yǎng)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(yè)的畢業(yè)設計,對培養(yǎng)學生的實踐能力、創(chuàng)新能力和適應社會要求的能力具有重要意義。
畢業(yè)設計所涉及的內(nèi)容,專業(yè)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(yè)設計的理論知識。要根據(jù)專業(yè)方向和現(xiàn)有的新技術(shù)和新方法提出貼近生產(chǎn)一線的畢業(yè)設計題目,并且要保證題目的多樣化,使得學生能盡量根據(jù)畢業(yè)后的工作方向確定題目,以便畢業(yè)后能夠盡快適應工作崗位的專業(yè)要求。在畢業(yè)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(zhì)的完成畢業(yè)設計。嚴格對畢業(yè)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(yōu)秀學生,以此來督促和提高學生做好畢業(yè)設計工作。
五、結(jié)束語
在新疆經(jīng)濟大發(fā)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(diào)研和深入思考,對能源與動力工程專業(yè)實踐教學環(huán)節(jié)進行了改革,并在實施過程中加以修訂和調(diào)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(jié)能降耗;實際應用
引言
隨著近年來我國經(jīng)濟的飛速發(fā)展,由熱能與動力工程產(chǎn)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(gòu)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(chuàng)新,對我國的整體發(fā)展非常不利?;诖耍Y(jié)合實際情況創(chuàng)新并優(yōu)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(yè)領域的良好發(fā)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(jié)能概述分析
該項節(jié)能環(huán)保技術(shù)主要是通過對力學和工程建筑學,以及計算機等專業(yè)學科的發(fā)散性理論和技術(shù)知識。在電廠熱能生產(chǎn)運行中,要對能量進行合理的控制和優(yōu)化,從而將能源轉(zhuǎn)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(nèi)燃機等多類動力體系中進行有效應用,其熱能轉(zhuǎn)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(xiàn)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(xiàn)象,很容易引發(fā)安全問題,對居民用電質(zhì)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(zhuǎn)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(fā)電的總體能力,從而避免在發(fā)電過程出現(xiàn)不必要的浪費和損耗,并充分發(fā)揮熱能動力工程環(huán)保節(jié)能措施的基本作用。此外,現(xiàn)階段電廠生產(chǎn)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(jié)能控制措施,可以更好地緩解該類問題,并滿足其生產(chǎn)發(fā)展中的基本需求,促使我國社會經(jīng)濟和生產(chǎn)效益的發(fā)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(xiàn)我國節(jié)能政策的主要目標,對于生態(tài)環(huán)境和綜合國力的發(fā)展與提升有著一定的作用和意義。
2 傳統(tǒng)電能生產(chǎn)的弊端
2.1 熱能與動力工程對環(huán)境的影響
我國在發(fā)展經(jīng)濟的過程中,曾經(jīng)有過一段重工業(yè)時期,雖然通過消耗大量煤炭、石油等資源的方式進行發(fā)電確實有效,能使供電不足的問題得到處理,但會對環(huán)境造成嚴重的影響。對于以往傳統(tǒng)的熱能與動力工程,生產(chǎn)過程排出的有害氣體一方面會污染生態(tài)環(huán)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(xiàn)并應用后,不僅環(huán)境污染問題得以改善,也合理節(jié)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(huán)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(fā)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(xiàn)象,不利于節(jié)能降耗工作的實現(xiàn)。濕氣損耗問題主要包含蒸汽在整個蒸發(fā)和膨脹過程產(chǎn)生一定的水滴,當水滴聚集,就會給整個蒸汽運行系統(tǒng)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(nèi)的移動時間長會有很大不同,致使?jié)駳鈸p耗問題的出現(xiàn);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(wěn)定性,出現(xiàn)熱量損失現(xiàn)象。
2.3 新技術(shù)與傳統(tǒng)工藝之間的矛盾
現(xiàn)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(yè)研究熱能與動力工程的節(jié)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(xiàn),越來越多的新型技術(shù)在實際中得到了廣泛的應用。從某種角度來看,新型技術(shù)的應用的確可以有效提高熱能與動力工程的節(jié)能降耗控制效果,但由于新型技術(shù)與傳統(tǒng)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(shù)的實際價值遠遠低于預期的高度。新技術(shù)的出現(xiàn)是實現(xiàn)電力生產(chǎn)改革的關鍵,電力企業(yè)應當基于辯證角度去看待新技術(shù)與傳統(tǒng)工藝之間的矛盾,為新技術(shù)的推廣和應用掃清障礙,擴大新技術(shù)的推廣范圍,從而實現(xiàn)規(guī)模效益。
3 熱能與動力工程在節(jié)能降耗方面的應用
3.1 選擇調(diào)頻方案
從某種角度看,能量之間的轉(zhuǎn)換是一種聯(lián)系性較強的關系,其具體是指熱能與動能之間的能量轉(zhuǎn)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(zhuǎn)化率。熱能與動力工程的應用需要建立在與電力生產(chǎn)環(huán)節(jié)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(tǒng)并非固定的,其僅僅是一種相對較為穩(wěn)定的狀態(tài),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(fā)生變化,因而電網(wǎng)頻率也是處于變化狀態(tài)中的。由此可見,調(diào)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(fā)揮應有的價值,同時也能根據(jù)并網(wǎng)運行機組來調(diào)整自身的動態(tài)運行性能,提高用電系統(tǒng)對外界負荷的抵抗能力,保證電網(wǎng)系統(tǒng)的整體運行穩(wěn)定與可靠。電力企業(yè)需要從熱能與動力工程的應用情況出發(fā),始終堅持節(jié)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(chuàng)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(zhuǎn)化為主要原理。實踐證明,在以往傳統(tǒng)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(wěn)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(nèi)空氣與溫度等都有密切的聯(lián)系,而通過對智能化操作技術(shù)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(shù)值作為根據(jù),轉(zhuǎn)換鍋爐燃燒方式,從而實現(xiàn)電熱廠綜合效益提升的目的。智能化鍋爐的另一顯著優(yōu)勢,就是在運行之前可進行模擬數(shù)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(shù)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(xiàn),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(tǒng),部分蒸汽所剩余的動能在單位時間之內(nèi)不可轉(zhuǎn)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(fā)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(tǒng)液態(tài)水出現(xiàn)氣化現(xiàn)象,還會影響其工作效率,所以我們應確保溫度連續(xù)運行的狀態(tài),地蒸汽性能及運行穩(wěn)定性進行實時監(jiān)控。另外,對電廠未來發(fā)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(yè)來說,還應更新有關設備與技術(shù),最大限度控制其性能,實現(xiàn)我國電廠節(jié)能降耗的基本目標。
結(jié)語
隨著我國社會經(jīng)濟的持續(xù)發(fā)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(jié)能降耗效果對提高電力生產(chǎn)效率、保證電力企業(yè)經(jīng)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(xiàn)狀
改革開放以來,隨著科學技術(shù)的不斷發(fā)展,國家教育部在頒發(fā)的普通高等學校本科專業(yè)中把熱能動力工程從幾十個分支專業(yè)壓縮成為9個專業(yè),再隨著后來的發(fā)展教育部頒布的新專業(yè)目錄中再將上述的9個專業(yè)統(tǒng)一為熱能與動力工程專業(yè),這也使得熱力動力工程發(fā)生了質(zhì)變。所謂“熱能動力”也可以稱之為熱能動力系統(tǒng)工程,它是指熱能安全、低污染、高效地轉(zhuǎn)換成動能,給電廠的生產(chǎn)和發(fā)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(yè)。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(zhuǎn)換及有效利用的理論和技術(shù)。多能源互補與多功能綜合是當代世界能源動力系統(tǒng)發(fā)展的主要特征和趨勢。熱能動力多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)是一個多種形式原燃料及電能等能源輸入、多種形式產(chǎn)品及熱能動力等能量輸出的復雜系統(tǒng)。隨著經(jīng)濟的發(fā)展,能源、環(huán)境問題日益突出,由此而誕生的能源、環(huán)境、經(jīng)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(yè)高素質(zhì)的設計人才和先進的設計技術(shù)為基礎,同時設計企業(yè)還需要對程設計的經(jīng)濟效益進行考慮。
1、高素質(zhì)的設計專業(yè)人才
熱能動力工程的設計需要專業(yè)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(chuàng)新性、靈活的應變力的高素質(zhì)人才。社會是不斷發(fā)展,科學技術(shù)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(yǎng)出能夠與時俱進的設計人才。
2、設計技術(shù)的先進性
設計技術(shù)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(shù)水平要達到甚至超越當前的國際水平。同時在工程系統(tǒng)的設備選型和組合方式等設計內(nèi)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(tǒng)工程可以自行維護。在具體的電廠熱能動力設計中,要根據(jù)自己廠里面實際情況引進先進的技術(shù)和設備。
3、經(jīng)濟效益的合理性
在市場經(jīng)濟不斷發(fā)展的今天,企業(yè)的競爭就是經(jīng)濟實力的競爭,所以在電廠熱能動力工程中要以取得經(jīng)濟效益為目的。在熱能動力系統(tǒng)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(tǒng)資金費用。要是經(jīng)濟效益達到合理性。工程系統(tǒng)費用要在合理的范圍之內(nèi),保證在取得足夠的經(jīng)濟效益的同時,能夠提高工作質(zhì)量和保證安全。
三、對熱能動力工程設計的整體規(guī)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(jié)合建筑物本身的功能,確定熱能動力系統(tǒng)目標。對實施所選用的技術(shù)、實施步驟和經(jīng)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(tǒng)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(tǒng)的概貌。第二,要確定目標系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)。第三,要對包括系統(tǒng)的目標、系統(tǒng)的實施計劃、系統(tǒng)的布線結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)的經(jīng)費概算等子系統(tǒng)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(jù)設計人員自己的技術(shù)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(tǒng)技術(shù)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(jīng)費是否符合實際施工,經(jīng)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(huán)節(jié)及主要內(nèi)容
1、電廠熱能動力工程的總體設計
根據(jù)客戶的需求,電廠熱能動力工程的規(guī)劃設計方案,實際經(jīng)濟情況,技術(shù)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(tǒng)建設的可靠性、實用性、擴充性等,要權(quán)衡好如何根據(jù)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(tǒng)功能設計、環(huán)境設計、邏輯設計、應用設計、流程設計、協(xié)調(diào)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(tǒng)技術(shù)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(tǒng)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(tǒng)系統(tǒng)圖、機房的布置詳圖、系統(tǒng)管線平面圖、系統(tǒng)配線與端接圖。工程施工圖設計就是細致全面的分析系統(tǒng)初步設計、施工方案和工程參數(shù)計算,并將取得的確切的技術(shù)數(shù)據(jù)繪制在施工平面圖紙上。在設計圖紙上要用專業(yè)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(wǎng)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(guī)格。
(5)系統(tǒng)設備的線路連接編號和配線要求要有一定的規(guī)格;
(6)設置系統(tǒng)監(jiān)控點和系統(tǒng)監(jiān)控設備。
3、電廠熱能動力工程系統(tǒng)的修改和完善
電廠熱能動力工程系統(tǒng)安裝完成之后要對電廠熱能動力工程系統(tǒng)的總系統(tǒng)和分系統(tǒng)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(shù)規(guī)定,如果不滿足或者不完全滿足相關的規(guī)定要及時的對其進行修改。熱能動力系統(tǒng)的建設一般都要經(jīng)過立項、設計、施工、安裝、調(diào)試、評估和驗收這個周期,所以說熱能動力系統(tǒng)的建設是一個長期的工程。
五、結(jié)語
綜上所述,熱能動力又稱為熱能動力系統(tǒng),是指將熱能安全、低污染、高效地轉(zhuǎn)換成動能,給生產(chǎn)發(fā)展提供原動力。熱能動力系統(tǒng)是熱能轉(zhuǎn)換的關鍵,熱能動力設計是電廠熱能動力工程的重要環(huán)節(jié),它關系到整個熱能動力工程的質(zhì)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(tǒng)技術(shù)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
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【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(yōu)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(zhì)基礎,社會的發(fā)展離不開優(yōu)質(zhì)能源。對于目前的中國而言,實現(xiàn)經(jīng)濟增長與保護環(huán)境的平衡將是未來面臨的一個嚴峻挑戰(zhàn)。為此, 2014年國務院了《能源發(fā)展戰(zhàn)略行動計劃(2014-2020年)》,明確強調(diào)要深化能源體制改革,加快重點領域和關鍵環(huán)節(jié)改革步伐。2016年,國家發(fā)改委等聯(lián)合《關于推進“互聯(lián)網(wǎng)+”智慧能源發(fā)展的指導意見》,提出了未來十年中國能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的路線圖。改革與發(fā)展已經(jīng)成為了能源行業(yè)的顯著特征。隨著產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整與培育新興戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)步伐加速,節(jié)能減排與新型能源產(chǎn)業(yè)的戰(zhàn)略地位將愈加突出,能源行業(yè)的機制體制改革以及能源互聯(lián)網(wǎng)的興起,對能源技術(shù)人才提出了更新和更高的要求。中國能源產(chǎn)業(yè)近幾年發(fā)展迅速,社會各界都積極投入到先進能源技術(shù)的開發(fā)與產(chǎn)業(yè)的建設當中,但在這繁榮的表象背后,由于技術(shù)、管理、投資等原因,還存在諸多問題。這些問題究其本質(zhì)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(yǎng)人才[1]。然而,目前我國新型能源技術(shù)人才普遍匱乏,高校的科技資源優(yōu)勢還未完全在能源領域釋放出來,在人才培養(yǎng)方面急需跟上國家戰(zhàn)略發(fā)展新常態(tài)。
研究生教育是一項系統(tǒng)工程,它包括了課程學習、實踐研究和學位論文等諸多環(huán)節(jié)。其中,課程學習是整個研究生培養(yǎng)中的基礎環(huán)節(jié),其質(zhì)量直接決定著研究生教育的質(zhì)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(yǎng)質(zhì)量的前提。為此,2013年教育部等部門聯(lián)合發(fā)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(fā)揮課程教學在研究生培養(yǎng)中的作用。
動力工程及工程熱物理一級學科以能源的開發(fā)、生產(chǎn)、轉(zhuǎn)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(jīng)過多年的探索和努力,國內(nèi)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(jīng)濟社會快速發(fā)展的多樣化需求。隨著研究生教育的深入發(fā)展,現(xiàn)行的研究生課程體系出現(xiàn)了許多亟待解決的問題。因而,如何根據(jù)國家的戰(zhàn)略需求及行業(yè)的人才需求, 改革和完善現(xiàn)行的研究生課程教學狀況, 是一項十分緊迫的任務。
2.現(xiàn)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(yōu)秀研究生學位論文評選為契機(2013年之前還有全國百篇優(yōu)秀博士論文),各高校每年也進行相應的優(yōu)秀研究生學位論文評選,此外學校還制定了各種優(yōu)秀研究生論文獎勵辦法等相關的質(zhì)量激勵措施,出臺了研究生創(chuàng)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(yǎng)過程中“學術(shù)論文為重”的培養(yǎng)取向日益明顯,這在一定程度上確實能保障研究生的培養(yǎng)質(zhì)量,無疑具有積極意義[2]。但作為研究生培養(yǎng)過程中的另一個基本環(huán)節(jié)――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(zhì)量還有待進一步提升。
2.2研究生課程結(jié)構(gòu)有待進一步優(yōu)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(zhì)、多相流等多方面知識,此外隨著科學技術(shù)的飛速發(fā)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(nèi)容是實現(xiàn)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(yǎng)課程結(jié)構(gòu)的滯后性之間,矛盾日趨明顯,課程結(jié)構(gòu)的基礎性、先進性和綜合性承載著調(diào)和這一矛盾的重擔[3]。盡管課程優(yōu)化設置已經(jīng)成為我國研究生教育改革的一項重要內(nèi)容,但與國外一流研究生教育機構(gòu)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(fā)展的行業(yè)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(xiàn)有的課程教學體系中,一個比較薄弱的環(huán)節(jié)是只開設了傳統(tǒng)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(nèi)容上看,包括政治課、英語課、專業(yè)基礎課以及本研究方向的專業(yè)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(shù)發(fā)展迅速,許多問題僅靠某一學科的專業(yè)知識是難以解決的,需要多學科知識去協(xié)同應對,如若缺乏跨學科課程及科研能力培養(yǎng)方面的課程,那么對于學生在該領域的創(chuàng)新發(fā)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(yǎng)中的作用,改變長期以來重學術(shù)論文、輕課程學習的現(xiàn)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(guī)范了課程設置審查,加強了教學質(zhì)量評價,研究生院還成立了由教學經(jīng)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(yǎng)過程中的作用。
3.2 對課程內(nèi)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(fā)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(fā)展能源學科,大力培養(yǎng)能源人力資源。因此,可以通過與國外高校間研究生聯(lián)合培養(yǎng)項目,設置國際化課程,增強課程內(nèi)容的國際前沿性,也可以通過發(fā)達的網(wǎng)絡技術(shù)充分利用國外豐富的網(wǎng)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(jīng)滲透到工業(yè)社會的各行業(yè)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(yè)導師或者與企業(yè)聯(lián)合培養(yǎng)學生。此外,針對該學科快速發(fā)展的特點,可以增加專業(yè)選修課的比例,拓寬學生的知識面,增強專業(yè)科學素質(zhì)。
3.3 增設跨學科選修課及科學研究方法的課程
根據(jù)研究生研究方向與培養(yǎng)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(yǎng)。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(fā)電技術(shù)方向的學生,可以選修部分機械結(jié)構(gòu)強度、結(jié)構(gòu)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(yè),才能夠充分借鑒相近領域的理論和方法,在專業(yè)領域內(nèi)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(fā)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(chuàng)新能力。
4.結(jié)語
各高校必須根據(jù)自身發(fā)展特色和國家戰(zhàn)略需要,緊跟能源行業(yè)發(fā)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(yǎng)單位課程體系改進、優(yōu)化機制;增強研究生課程內(nèi)容的國際前沿性和工程實踐性,通過高質(zhì)量課程學習強化研究生的科學方法訓練和學術(shù)素養(yǎng)培養(yǎng),構(gòu)建符合專業(yè)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(chǎn)業(yè)發(fā)展所需專業(yè)人才培養(yǎng)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(lián)網(wǎng) 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?!保┠茉磁c動力工程專業(yè)熱能工程方向的本科生,屬于專業(yè)必修課。
鍋爐是各工礦企業(yè)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(yè)的主要專業(yè)課之一。因此,該課程的教學質(zhì)量對本專業(yè)學生的專業(yè)素質(zhì)培養(yǎng)具有重要影響。
該校能源與動力工程專業(yè)為20世紀50年代創(chuàng)辦的鍋爐專業(yè)(后改為熱能工程),歷史悠久。幾十年的專業(yè)發(fā)展形成了以鍋爐設計與制造為特色的專業(yè)。而隨著經(jīng)濟與社會的發(fā)展,火電廠等鍋爐運行企業(yè)的用人需求增加;社會對環(huán)境問題的重視,能源環(huán)保企業(yè)對本專業(yè)人才的需求也逐年增加。為適應新形勢下專業(yè)人才培養(yǎng)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(nèi)容進行了調(diào)整[1]。該文將對改造后的“鍋爐設備及運行”課程教學現(xiàn)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(xiàn)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(yè)本科生開設的專業(yè)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(fā)電廠的生產(chǎn)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(jié)構(gòu)及鍋爐運行為主要授課內(nèi)容,課程內(nèi)容豐富、知識面廣、綜合性強[2-4]。
1.2 課程內(nèi)容與學時分配
隨著社會生產(chǎn)的發(fā)展,鍋爐工業(yè)涌現(xiàn)出了種類繁多的產(chǎn)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(huán)鍋爐、控制循環(huán)鍋爐、復合循環(huán)鍋爐和直流鍋爐等。鍋爐型式的差異使其在結(jié)構(gòu)和工作原理方面存在差別。而豐富的鍋爐技術(shù)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(shù)更顯捉襟見肘。課時大幅壓縮,為保證學生在有限的時間內(nèi)掌握各型式鍋爐的工作原理和結(jié)構(gòu),教學內(nèi)容重新調(diào)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(chǎn)品從300 MW級發(fā)展到1 000 MW級,循環(huán)流化床鍋爐也開發(fā)出了300 MW和600 MW級產(chǎn)品;在生活垃圾、污水污泥處理等環(huán)保領域和生物質(zhì)發(fā)電等新能源領域大量應用鍋爐技術(shù),教材中應該對這些新出現(xiàn)的鍋爐技術(shù)應用有所反映。但考慮到教材內(nèi)容的準確性,上述內(nèi)容在教材中的體現(xiàn)尚需時間的考驗,存在一定的滯后性,教材內(nèi)容與行業(yè)新技術(shù)發(fā)展存在一定的脫節(jié)。
在課堂教學過程中,由于課時限制,師生互動次數(shù)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(jié)束之后安排的工廠實習,雖然有助于加深對課程內(nèi)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(shù)的理解能力,提高學生學習興趣和知識面,又能培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維,是目前“鍋爐設備及運行”課程教學所面臨的現(xiàn)狀,而移動互聯(lián)網(wǎng)的先天特性為該問題的解決提供了平臺。
2 移動互聯(lián)時代的特點
移動互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)成為當今社會人們生活和學習的重要部分。根據(jù)2016年第38次《中國互聯(lián)網(wǎng)絡發(fā)展狀況統(tǒng)計報告》,截至2016年6月,中國手機網(wǎng)民規(guī)模達6.56億,網(wǎng)民中使用手機上網(wǎng)的比例達92.5%,手機在上網(wǎng)設備中占據(jù)主導地位。網(wǎng)民中的學生群體占比為25.1%,依然最高。4G移動網(wǎng)絡的大規(guī)模普及,使得隨時隨地訪問互聯(lián)網(wǎng)成為可能。作為主要的網(wǎng)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(lián)網(wǎng)逐漸取代了訪問傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng),移動互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)成為大學生群體的主要網(wǎng)絡生活方式。
移動互聯(lián)網(wǎng)除了具備傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)的“互聯(lián)”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(wǎng)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(lián)時代“鍋爐設備及運行”課程教學思考
移動互聯(lián)時代為“鍋爐設備及運行”課程教學帶來了新機遇。根據(jù)專業(yè)實際及該課程教學現(xiàn)狀,從教學內(nèi)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(nèi)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(nèi)容為傳統(tǒng)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(nèi)容為鍋爐前沿技術(shù)知識專題講座,可以涉及超(超)臨界鍋爐、大型循環(huán)流化床鍋爐、生物質(zhì)鍋爐、生活垃圾及污水污泥焚燒鍋爐等。第一模塊以傳統(tǒng)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(zhì)量;第二模塊為知識拓展,可以講座形式,邀請企業(yè)專家和高校教授等參與,貼近行業(yè)發(fā)展現(xiàn)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(gòu)建移動互聯(lián)學習平臺,如微信,實現(xiàn)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?qū)W生傳送包括微課、網(wǎng)址鏈接等在內(nèi)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(jié)構(gòu)等做成微課、動畫等資源向?qū)W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(fā)成三維圖或制作成動畫,存儲在網(wǎng)絡上;運用軟件將鍋爐本體的組裝過程和各部件的生產(chǎn)制造過程以動畫形式展現(xiàn)等,便于學生理解。課程第二模塊涉及的鍋爐前沿技術(shù)知識也可以通移動互聯(lián)平臺推送,緩解課堂教學時數(shù)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(nèi)容,分享學習資源。通過該平臺可以讓學生實現(xiàn)“碎片化”學習,打破傳統(tǒng)教學的時空限制。
4 結(jié)語
“鍋爐設備及運行”是該校能源與動力工程專業(yè)熱能工程方向的本科專業(yè)必修課,該課程的教學質(zhì)量事關學生專業(yè)素質(zhì)的培養(yǎng)。通過不斷探索和改進該課程的教學內(nèi)容、教學方式和教學手段等,適應專業(yè)發(fā)展新形勢,使其與時俱進。通過移動互聯(lián)平臺的有益嘗試,打破時空限制,在有限的學時內(nèi),豐富教學內(nèi)容,提升課程教學的廣度和深度,提高人才培養(yǎng)質(zhì)量。
參考文獻
[1] 馬有福,陳二云.“鍋爐設備及運行”課程教學內(nèi)容設計及探討[J].現(xiàn)代企業(yè)教育,2014(2):228.
[2] 陳學俊,陳聽寬.鍋爐原理[M].北京:機械工業(yè)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(fā)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(fā)電系統(tǒng)的能源消耗來提高能源利用率,進而能夠達到節(jié)約能源以及保護環(huán)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(diào)節(jié)閥所通過的最大流量不確定是相同的;調(diào)節(jié)級e < l,且t隨調(diào)節(jié)閥開啟參數(shù)變化而變化;部分負荷時,相比節(jié)流調(diào)節(jié)效率較高;工況出現(xiàn)變化時,調(diào)節(jié)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(diào)整系統(tǒng)靜態(tài)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(zhuǎn)速至額定值;具備負荷運行時能夠保障機組在所有穩(wěn)態(tài)負荷下轉(zhuǎn)速保持額定值;并列運行時,采用同步器能夠轉(zhuǎn)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(wǎng)頻率基本不變,其過程稱作二次調(diào)頻。
節(jié)流調(diào)節(jié)的特征與適用場合主要是:無調(diào)節(jié)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(jié)流損失,經(jīng)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(tài)時級組的最高背壓級組包含的級數(shù)越多,其數(shù)值越小,也就是臨界壓力比的數(shù)值越小,弗留格爾公式的運用條件:級組級數(shù)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(jiān)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(zhuǎn)變 。
噴管調(diào)節(jié)重點的效用是:在實施單機運行時,促進機組的轉(zhuǎn)速在啟動的過程中迅速的實現(xiàn)額定值,所以在其實施帶負荷運行的時,機組在任何的穩(wěn)態(tài)負荷下的轉(zhuǎn)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(wǎng)的頻率在工況上不發(fā)生變化,其過程稱作二次調(diào)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(jiān)控系統(tǒng)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(jiān)控系統(tǒng)中需選用雙電源與無擾切電。在對監(jiān)控系統(tǒng)的主要設備實施配置時,需按照國家的有關技術(shù)規(guī)定實施安裝。
(二)在監(jiān)控系統(tǒng)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(fā)生問題時易于及時實施整治。但其不足的是由于接線數(shù)量較多,所以無法達到其中一些控制功能的調(diào)整,如稍有不慎,會影響整個系統(tǒng)的運行。
(三)在對自動化系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)進行調(diào)解時,應以自動化為主,使用監(jiān)控為輔。伴隨現(xiàn)場總線與網(wǎng)絡通信技術(shù)的提高,電氣自動化技術(shù)革新就上升為主要的任務。為保障電氣自動化系統(tǒng)的有效運轉(zhuǎn),是要對其運用現(xiàn)狀實施分析,與電廠電氣自動化系統(tǒng)運用需求和未來電廠發(fā)展規(guī)劃融合,用以確定電氣自動化系統(tǒng)處理方案的選用,在此天體下提高電廠電氣自動化系統(tǒng)應用目標的實現(xiàn)。
(四)在電廠電氣自動化系統(tǒng)中,分析方法經(jīng)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(nèi)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(xiàn)象
重熱現(xiàn)象就是多級汽輪內(nèi)一小部分的能源損失,可在之后的多個環(huán)節(jié)中被利用,重熱系數(shù)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(xiàn)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(xiàn)象,但是一定要保持在合適的、合理的范圍內(nèi)。
(二)加強新技術(shù)運用
全集成自動化是生產(chǎn)過程中節(jié)能的最佳解決方案,是一種適用于所有工業(yè)領域的集成解決方案平臺。通過全集成自動化統(tǒng)一的編程/組態(tài)、統(tǒng)一的數(shù)據(jù)管理和統(tǒng)一的通訊,能夠整體改進制造工藝和業(yè)務流程,實現(xiàn)整個生產(chǎn)流程的自動化和優(yōu)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(huán)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(jié)約能源以及降低能源耗損的目的。
(四)減少調(diào)壓調(diào)節(jié)的損失
調(diào)壓調(diào)節(jié)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(diào)壓調(diào)節(jié)自身存在著很大的不足,如高負荷區(qū)域的滑壓調(diào)節(jié)會浪費大量的熱能,經(jīng)濟效益不高;動葉柵內(nèi)的大機組在蒸汽做功以后,在機械能轉(zhuǎn)化過程中,可能會導致蒸汽余熱的大量損失。針對調(diào)壓調(diào)節(jié)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(diào)壓調(diào)節(jié)的損失。從調(diào)壓調(diào)節(jié)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(jié)于人為失誤和系統(tǒng)故障。因此,為了減少調(diào)壓調(diào)節(jié)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(shù),研發(fā)出更先進、更科學的產(chǎn)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(jié)流調(diào)節(jié)的有效性
節(jié)流調(diào)節(jié)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(fā)生變化時,由于節(jié)流的損失,其經(jīng)濟效益性表現(xiàn)比較差。在熱電廠熱能與動力工程實際的運行過程中,根據(jù)弗留格爾原理,結(jié)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(shù)值,除此之外要對汽輪機進行監(jiān)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(tǒng)的前期規(guī)劃設計與系統(tǒng)裝配,其供應了簡單、迅速、便捷、可靠的工具軟件,協(xié)助設計與生產(chǎn);同時運行管理人員利用系統(tǒng)供應的實時信息,有助于設備調(diào)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(tǒng)的安全、經(jīng)濟運行。全集成能源管理供應了優(yōu)質(zhì)、節(jié)能的配電產(chǎn)品,而且強化配電系統(tǒng)的設計與運行維護成本,是配電系統(tǒng)的理想整治方案。
結(jié)語
綜上所述,熱能與動力工程的發(fā)展大大推動了經(jīng)濟建設的發(fā)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(shù),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(jīng)典理論和數(shù)值計算為基礎,通過計算機的數(shù)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(shù)集中應用了20世紀直至本世紀科學技術(shù)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(shù)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(huán)境工程、化學工程等領域。另外,CFD與CAD、CAE聯(lián)合,還可以進行各種結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計。CFD教學主要程針對高年級本科生開展,強調(diào)學生的應用能力和學術(shù)能力的培養(yǎng),教學的宗旨是讓學生在了解數(shù)值計算基本概念和原理的基礎上,通過對一些經(jīng)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(nèi),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(shù)在工業(yè)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(chuàng)新。由于國外學生人數(shù)比國內(nèi)少,實驗設施完備,CFD技術(shù)課程被安排在實驗教學中心進行,學生在進行CFD技術(shù)學習應用的同時,還可以采用實驗方法對CFD的結(jié)果進行驗證,非常有利于培養(yǎng)學生的主動實踐與創(chuàng)新能力。實際上,開展CFD教學還有利于拓寬實驗教學內(nèi)容。由于CFD技術(shù)具有成本低、速度快、可視化等特點,因此在能源動力類專業(yè)的實驗教學中,可以利用CFD技術(shù)加強設計性實驗和探索性實驗的構(gòu)建,將以往學生的被動性實驗轉(zhuǎn)變?yōu)閷W生為主教師為輔的一種主動性實驗,有利于培養(yǎng)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(yè)發(fā)展和人才需求,有利于激發(fā)學生的學習興趣,同時還有利于拓寬實驗教學內(nèi)容,培養(yǎng)學生的實踐與創(chuàng)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(nèi)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(shù)的基本理論和軟件應用上。具體內(nèi)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(nèi)容中還將包含復雜流動模型以及數(shù)值模擬的最新研究進展等,以便開拓學生的視野,激發(fā)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(wǎng)格、設置邊界條件、設置求解器參數(shù)、后處理等內(nèi)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(shù)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(shù)來解決。但必須強調(diào),CFD技術(shù)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(shù)的有機結(jié)合,才是解決實際問題的有效手段。另外,對模擬計算結(jié)果的準確性的認識和判斷,也需要一個正確的理念。數(shù)值模擬計算結(jié)果的準確性首先取決于數(shù)學模型是否正確,如果數(shù)學模型不正確,即使數(shù)值計算方法先進,仍然不能保證數(shù)值解的準確性。其次,模擬計算過程中流動介質(zhì)物性參數(shù)是否正確,也是影響模擬計算結(jié)果準確性的一個重要因素。最后,教學過程中還要注意培養(yǎng)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(yǎng)學生基本理論與工程實踐相結(jié)合的能力。
3.經(jīng)典軟件的應用。從我校能源動力本科專業(yè)現(xiàn)有的課程設置來看,大四本科生已經(jīng)具備流體力學、傳熱學、數(shù)值分析方法等方面的基礎知識,對于CFD技術(shù)中所涉及的方程離散,網(wǎng)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(jīng)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(nèi)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(jīng)驗和CFD軟件使用技巧的增加,對CFD技術(shù)的理解會進一步加深。另外,目前計算機硬件水平迅猛發(fā)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(tǒng)計的數(shù)據(jù)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(jīng)在本科生中開展了CFD教學。課程的名稱為CFD技術(shù),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(jīng)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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