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中圖分類號:G642.0 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2016)21-0055-02
目前,化石燃料在世界各國能源中占有主導地位,約占全球能源消費的87%,而且在未來可以預見的時期內,全球能源結構仍是以化石燃料為主,其他新型能源為輔的格局。隨著社會和科技的發展,對能源的需求越來越多,能源短缺已成為一個全球各國共同面臨的現實問題。由于化石燃料的大規模使用,其所帶來的環境污染問題也日趨嚴重。目前,節能減排已成為世界各國當前和未來的重要發展目標。研究和開發高效、低污染燃燒裝置,提高燃料燃燒能量利用率,減少對環境的污染,是目前世界各國迫切需要解決的重大關鍵技術。
哈爾濱工程大學基于當前對節能減排的迫切需求,自2006年起,在動力與能源工程學院熱機專業本科教學計劃中,開設了“燃料與燃燒”課程;自2007年起,分別在碩士研究生和博士研究生相關專業培養計劃中開設了“高等燃燒學”和“燃燒學的理論方法及應用”等課程。
一、“燃料與燃燒”課程定位
哈爾濱工程大學作為工業和信息化部直屬學校,其動力與能源工程學院熱能與動力工程專業是國家級特色專業,同時擁有工信部教學中心和黑龍江省級教學示范中心。作為燃燒機械的基礎,“燃料與燃燒”與大學普通物理、工程熱力學和流體力學等多門基礎課程密切銜接,課程在科學理論指導下,密切聯系實際工程應用。通過課程學習,可以拓寬學生專業眼界,了解燃燒學科發展前沿和發展重點,培養學生綜合運用知識的能力和動手能力。“燃料與燃燒”課程對于培養學生的獨立思考能力、創新能力和團隊合作能力具有重要作用[1,2]。自2006年設課以來,“燃料與燃燒”一直作為本科熱能與動力工程專業的骨干基礎課程。
“燃料與燃燒”課程的教學水平直接影響我校熱機各專業方向的學生素質和教學質量。對“燃料與燃燒”課程進行教學內容改革,提高其教學質量,對于提升哈爾濱工程大學熱能與動力工程專業在國內的影響和地位具有重要意義。
二、“燃料與燃燒”課程教學內容設計
除基礎理論部分外,“燃料與燃燒”課程中工程應用部分教學內容更新很快。隨著科學技術的不斷發展,燃燒技術不斷進步,燃料及燃燒裝置不斷推陳出新,相應教學內容也需不斷隨時更新,要求授課教師有堅實和廣闊的理論基礎,掌握國內外燃燒理論和技術的最新發展。
哈爾濱工程大學是我國進行船舶動力裝置研究和培養該領域高層次創新人才的重要基地,近年來對高性能船舶動力裝置進行了大量深入的研究,承擔完成了包括工信部高技術船舶項目、省市部委項目和各級基金項目等多項課題研究,對發動機預混燃燒、擴散燃燒、均質燃燒、稀薄燃燒和低溫燃燒等燃燒模式均有深入的研究,取得了多項具有國內外先進水平的研究成果,發表了大量的相關論文和專利。這些科研成果為“燃料與燃燒”課程教學和師資平臺搭建提供了豐富的資源,對“燃料與燃燒”的教學改革起到了很大的推動作用。
隨著燃料技術、燃燒技術和燃燒裝置的不斷發展和進步,為滿足教學需求,及時反映燃燒技術的最新進展,我校教學團隊編寫了《燃料與燃燒》本科教材。該教材是根據船舶動力裝置燃燒的特點,基于我校“三海一核”教學和學科的研究特色編寫的。《燃料與燃燒》教材系統闡述了燃燒的基本原理和理論;詳細講述了燃料動力學燃燒的計算方法,詳細論述了燃燒熱力學和燃燒化學反應動力學,著重介紹了船舶動力裝置涉及的預混燃燒和油滴蒸發控制的擴散燃燒;最后,為及時反映燃燒技術的研究進展,增添了新型船舶動力裝置所采用的高效低排放燃燒技術[3]。在教材的編撰過程中,大量引用了我校燃燒理論和燃燒裝置研究領域相關教師及碩博研究生的研究成果和國內外最新研究進展。教材內容豐富新穎、專業針對性強,可為我校及其他院校熱能與動力工程專業各研究方向本科生奠定系統的專業理論知識。通過課程學習,使學生在掌握扎實理論知識的同時,獲取燃料與燃燒相關工程應用知識。教材強調了“燃料與燃燒”課程教學內容的系統性、理論性以及工程應用性,編寫過程中注重了教學內容的易懂性,和培養學生應用所學知識、實際動手實驗以及團隊合作的能力。
通過“燃料與燃燒”課程的教學,使學生對燃料性質、燃燒現象的本質以及燃燒基本理論有一定的認識,進而掌握燃燒技術中所必須的熱化學、燃燒動力學及燃燒過程的基本知識與基本理論。掌握動力機械中氣態、液態和固態燃料的相互關系和區別,以及它們的特性、燃燒特點和規律,包括閃點、著火點和自燃點,不同燃料閃點、著火點和自燃點的變化規律,以及著火的形式和條件、火焰的傳播、燃燒產物的生成機理等。課程側重預混氣的爆震、層流預混燃燒、氣體擴散燃燒和燃料液滴燃燒等與動力機械密切相關的燃燒理論[3]。
國內外對動力裝置節能減排的要求實質上推動了燃料、燃燒理論及燃燒裝置的快速發展,為確保“燃料與燃燒”課程教學內容能充分反映相關理論和技術的發展,最新國內外燃料技術、新型燃燒技術及燃燒裝置應作為課程教學的重點更新內容。“燃料與燃燒”課程先后介紹了燃料及燃料特性、化學反應動力學、燃燒理論和燃燒裝置等,涵蓋了燃料、燃料的燃燒計算、燃燒化學動力學、燃燒反應系統的守恒方程、著火理論和燃燒界限、預混燃燒、擴散燃燒、液體燃料的燃燒、固體燃料燃燒、燃燒排放控制和燃燒裝置等方面的教學內容。課程各教學模塊內容主要包括:(1)燃料,主要包括燃料的來源、種類、組成,燃料性質、參數及變化規律,燃料物性計算方法;(2)燃燒過程的物質平衡與熱平衡,包括生成焓、反應焓、燃燒焓,固體燃料、液體燃料和氣體燃料的理論空氣需求量,實際空氣供給量和空氣過量系數,完全燃燒產物生成量、成分和密度,不完全燃燒產物及燃燒過程的質量檢測,燃燒溫度和熱離解對燃燒溫度的影響;(3)燃燒與化學平衡,重點為化學反應速度及化學平衡,反應度與平衡常數的關系;(4)化學反應動力學,內容包括基元反應、質量作用定律、反應級數,化學反應速率及其影響因素、各種級的單步化學反應,鏈鎖反應;(5)燃燒系統守恒方程,分子傳輸方程,基本守恒方程,流動邊界與熱邊界層;(6)著火和燃燒界限,熱自燃理論、強迫著火、熄火、著火爆炸與熄火現象為化學動力學控制的燃燒問題,燃燒界限的影響因素;(7)預混氣的燃燒,重點為燃燒波及其區別、瑞利公式、雨果尼奧曲線、雨果尼奧曲線上熵的分布、爆震波后已燃氣的速度與當地聲速的比較、查普曼-焦格特爆震波速度的確定、爆震波的速度、開爆震性和化學反應動力學決定的爆震極限;(8)層流預混火焰,主要包括熱理論,參數對火焰傳播速度的影響,火焰駐定原理,火焰淬熄;(9)層流擴散燃燒,主要內容為伯克和舒曼理論的基本假定和求解方法、燃料射流的唯象分析(層流火焰高度和湍流火焰高度)和層流擴散火焰射流(層流射流的混合和有化學反應的層流射流);(10)氣體湍流燃燒,重點為湍流火焰的唯象方法;(11)液體燃料的擴散燃燒,主要包括單油滴的蒸發及質量燃燒速度,氣流中的燃料液滴,火焰的位置、燃料蒸汽、氧氣、產物及溫度的分布、噴霧燃燒及油滴群燃燒;(12)固體燃料的燃燒,內容包括固體燃料的燃燒過程、固體碳粒的燃燒(擴散燃燒、動力燃燒和過渡燃燒)、碳粒燃燒的化學反應(碳和氧的反應、碳和二氧化碳的反應、碳和水蒸汽的反應、一氧化碳的分解反應)、多孔性碳粒的燃燒、二次反應對碳粒燃燒的影響、碳粒燃燒速率及燃盡時間、灰分對碳燃燒的影響、固體燃料的燃燒方式和燃燒裝置;(13)燃燒排放控制,包括燃燒過程中NOx、SOx和顆粒等污染物的生成機理,影響污染物生成的因素,控制污染物排放的技術措施(改變燃燒途徑的措施和后處理措施);(14)液體和氣體燃燒技術及燃燒裝置,主要包括船舶動力裝置(船舶柴油機、船用鍋爐和船用燃氣輪機等)的燃燒技術。
三、結論
“燃料與燃燒”是當今國內能源動力類本科專業前沿課程之一。作為哈爾濱工程大學動力與能源工程學院熱機專業方向的一門核心基礎課程,“燃料與燃燒”在我校熱能與動力工程本科教學體系中扮演著重要角色。通過對““燃料與燃燒”課程教學內容設計的探討,確定了以船舶動力裝置共性燃燒理論作為基本的教學內容,用國內外最新燃料與燃燒技術的發展更新課程教學內容,以期夯實學生的專業理論知識、擴展學生的眼界、提高學生的綜合素質。根據燃料和燃燒應用技術的發展,尤其是船舶發動機行業燃燒技術的發展,及時更新、豐富和優化課程教學內容,是實現課程教學目標、培養創新型人才的關鍵。通過教學內容的設計和改革,我校近幾年的教學實踐表明,“燃料與燃燒”課程教學取得了良好的效果。
參考文獻:
[1]蘇磊.《燃燒學》教學有感[J].中國科教創新導刊,2009,(34):134.
您好!
我是吉林大學汽車工程學院熱能與動力工程專業97屆的一名學生,即將面臨畢業。
吉林大學南嶺校區是我國著名的汽車、機械等人才的重點培養基地,具有悠久的歷史和優良的傳統,并且素以治學嚴謹、育人有方而著稱;吉林大學南嶺校區汽車學院則被譽為我國汽車工業的搖籃。在這樣的學習環境下,無論是在知識能力,還是在個人素質修養方面,我都受益匪淺。
四年來,在師友的嚴格教益及個人的努力下,我具備了扎實的專業基礎知識,系統地掌握了熱能與動力工程專業的有關理論;熟悉涉外工作常用禮儀;具備較好的英語聽、說、讀、寫、譯等能力;能熟練操作計算機辦公軟件。同時,我利用課余時間廣泛地涉獵了大量書籍,不但充實了自己,也培養了自己多方面的技能。更重要的是,嚴謹的學風和端正的學習態度塑造了我樸實、穩重、創新的性格特點。
關鍵詞:能源與動力工程專業;人才培養模式;多元化;創新
中圖分類號:G642.0 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2017)07-0172-03
隨著我國高等教育的普及,人才培養質量顯得尤為重要。《高等院校能源動力學科熱能與動力工程專業規范》(以下簡稱《專業規范》)指出:“在不同歷史階段,社會的人才需求不同,對高等教育的要求也不同”,“辦學應當與時俱進,培養人才的模式應當轉型”。因此,根據社會發展需要及時構建新的人才培養模式,已是大勢所趨,各學校應以具體情況為依據,對人才培養機制進行研究。本文將以我校熱能與動力工程專業培養模式為例,秉承“人盡其才,才盡其用”的育人理念,以新觀念、新舉措探索設計多元化的人才培養模式。
一、問題的提出
合理、高效地利用能源對于國家實現跨越式發展有著重要作用,能源與動力工程專業所肩負的使命不言而喻,而現行的能源與動力工程專業培養方案對學生的創新精神和實踐動手能力的訓練較少,不能滿足行業對所需人才培養質量的要求,主要存在以下問題:
一是培養的人才不能滿足國家和社會發展的要求。我們應當以國家和社會發展的需求為導向,立志培養出能夠適應國家和社會發展的高質量人才,國家需要不同層次、不同類型的人才培養機制,各學校應根據具體情況形成自己的特色。但目前人才培養質量現狀表明,一般大學培養的大學生不像一流高水平大學的學生,具有強大的基礎理論與研究能力;又不如高職院校的學生,具有強大的實踐動手能力,處于進退兩難的境地。同時,人才的培養與企業的需求之間存在矛盾,由于能源與動力工程學科專業方向較多,教學培養過程中,缺乏社會需求調研,導致培養的學生與企業之間“脫節”。
二是“通才”培養模式不能滿足學生個性化發展。“以人為本”是科學發展觀的核心,“因材施教”是學生個性化發展的內涵。要一切以學生發展為出發點,促進學生個體特長與全面發展的協調。而傳統的培養模式存在很多的弊端,培養模式單一,不能做到“因材施教”,忽視了學生的個體特長與興趣愛好,“灌輸式”教育依然是主要的教學模式。同時,設置的課程體系也存在不合理性,注重課程的具體性和特殊性,缺乏對各主干課程間整體性和關聯性的把握。
三是多元化人才培養模式常常與學科專業多方向培養相混淆。所謂的多元化人才培養,是根據人才培養目標的不同,分別制定研究型、應用型、拔尖型人才培養方案以及“卓越工程師”人才培養方案,同一專業可以培養多類型、多層次的高質量人才,以滿足國家和經濟社會發展的需要。而所謂的專業培養方向,則是各高校綜合自己的辦學特色和教學能力設計的課程培養模塊,是為進一步深造,成為能源與動力學科的專門人才而設置的。盡管目前國內各高校的專業培養方案從學科發展的角度進行了專業方向及其課程體系的設置,但仍然是同一培養人才模式下的知識拓展。
二、能源與動力工程專業多元化人才培養模式探索
為了實現“人盡其才,才盡其用”,本著“以人為本,因材施教”的原則,在綜合考慮學生的個體特長和企業需求的基礎上,中國石油大學(華東)能源與動力工程系開展對適應企業需求和學生個性化的多元化人才培養模式探索,著力培養特色型、工程型和研究型三類拔尖創新人才。
1.多元化人才培養的目標定位。作為一所石油特色鮮明的高水平研究型大學,要以國家和社會發展為導向,不僅要培養具有初步科研能力的研究型人才,還要培養具有實踐能力和管理能力的工程型以及特色型人才;不僅要培養出企業需要的人才,更要致力于培養能夠適應國家,甚至國際需求的高質量人才;不僅要有對專業技能和綜合素質的把握,還要依據學生的個體特長和興趣愛好,因材施教,制定不同的發展目標,提供不同的發展方向。我校熱能與動力工程專業主要培養適應國家和現代化建設的需要,德智體全面發展,知識、能力和素質協調發展,具備熱能與動力工程領域扎實的理論基礎,專業知識寬廣,具有創新精神和實踐能力的高素質人才。以學校培養人才整體目標定位為基石,突出學科優勢與專業特色,著力培養學術研究型、就業創業型和跨學科發展型拔尖創新人才。
2.多元化人才培養的頂層設計。人才培養方案是踐行教育理念、落實人才培養目標的重要教學文件,是人才培養模式設計和培養過程設計的藍圖。根據《專業規范》制定的人才培養規格,充分理解“以人為本,因材施教”教育內涵,極大發揮學生的自主創新能力,科學系統地構建不同層次人才培養需要的多元化人才培養方案。需遵循以下基本原則:(1)人文社會科學素養與自然科學并重原則。工科類大學生不僅要具備扎實的專業知識和嚴密的邏輯思維能力,而且應該積極參加創新項目與學科競賽,在團隊中培養自己的人際交往能力與團隊協作的能力,不斷提高自己的人文素養。(2)學科基礎與專業技能相結合原則。按照學科分類,能源與動力工程專業屬于機械類。依據學科大類進行橫向培養,與國際知名高校機械工程接軌,打造機械類學科基礎平臺,優化力學、電學、材料等平臺課程框架體系與課程內容。不僅要將專業基礎課程和主干課程學扎實,而且要將全部課程進行整合優化,“融會貫通”。通過課程體系框架,夯實專業基礎,熟練掌握本專業領域內1―2個專業方向中的相關系統與設備的設計、運行、研究、開發和技術管理所必需的專業知識,能夠綜合運用所學知識,分析和解決實際問題,并了解學科當前國內外的發展現狀及前沿動態。(3)加強對創新能力、實踐能力和科研能力的培養。通過新生研討課、認識實習、科研實訓、專業實習等課程,循序漸進,不斷提高學生的科研能力和實踐能力;通過大學生創新項目以及高水平的學科競賽等項目,讓學生在實踐中提高創新能力和實踐能力。(4)重視學生的個性化發展的培養。在滿足基本的教學目標和教學任務的前提下,重視學生個性化的培養,“因材施教”,充分尊重學生的個體特長和興趣愛好,鼓勵學生個性發展,全面發展。(5)堅持專業規范與專業特色相結合原則。辦學特色是高校的立校之本,優勢學科要充分發揮學科優勢,關注行業發展動態,強化專業優勢、突出專業特色。
根據以上基本原則,構建了多元化人才培養體系框架,如圖1。
3.多元化人才培養的總體思路。以多元化人才培養目標為核心,遵循學校頂層設計原則,注重學生個性化發展,依托學校優勢與專業特色,著力培養就業創業型、學術研究型和跨學科發展型多元化創新人才。(1)寬口徑,厚基礎,強技能。課程體系由公共基礎課程,學科基礎課程和專業課程組成。首先,需構建一個適用于所有專業方向的公共基礎知識平臺。數學課程是熱能與動力工程專業的靈魂,是進行后續專業課程學習的基礎,必須夯實;英語和計算機應用能力的提升尤為重要,為以后閱讀英文文獻、查閱英文資料打下良好的基礎。其次,重視學科基礎平臺的搭建,基礎課程是在公共課程平臺基礎上向本學科體系的過渡與靠攏,也是進行專業方向課程學習的基礎,包括力學類、機械類、電算及控制類、熱科學類及環境類課程,為后續專業課程的學習打下良好的基礎。再次,構建新一代專業課程體系,加強與本專業緊密聯系的相關知識與能力的訓練與培養,提高學生實踐技能和綜合素質,增強學生社會適應能力,提高知識應用能力。(2)鼓勵創新,加強人才科研創新能力培養。通過新生研討課、認識實習、科研實訓、專業實習等課程,循序漸進,不斷提高學生的科研能力和實踐能力;通過大學生創新項目以及高水平的學科競賽等項目,讓學生在實踐中提高創新能力和實踐能力。新的培養方案中新開設了新生研討課,旨在通過與老師的交流,讓大一新生對所學專業有一個初步的認識,通過了解專業當前的研究動態,找到自己的興趣點。緊接著開設專業實訓課程,目的是讓學生通過查閱資料與閱讀文獻,一方面提高查閱文獻的能力,另一方面進一步了解所感興趣的內容。通過新生導師制的實施,完成某一感興趣問題的調研和分析,并根據學生的情況開展相應的工作,以此為科學研究的起點,通過后續專業課程學習、專業實習、科研實訓、工程實訓,夯實專業基礎,積極參加大學生創新項目和學科競賽,延續4年科研訓練,逐步提升學生的科研創新能力。(3)增加實踐實訓課程,提高實踐能力。新的培養方案大量增加了工程實踐、實訓和實驗課程的學時,以充分培養學生綜合技能及動手能力。①開設專業實驗、實踐能力培養課程,如大學物理實驗、電工電子實驗、傳熱學實驗、熱力學實驗、金工實習、專業認識實習、專業實習、專業拆裝實習和畢業設計等;②開設了培養學生計算機運用和計算能力訓練課程,如數學實驗(Matlab實踐)、計算機應用技術實驗(C語言編程)、機械CAD基礎、流動與傳熱計算實踐等;③開設多門綜合性專業課程設計課程,提高綜合運用知識能力,如機械設計基礎課程設計、熱工測量儀表與自動化課程設計、鍋爐課程設計、計算傳熱學課程設計、供熱工程課程設計、熱力采油工藝課程設計、熱力發電廠熱力系統課程設計。(4)依托學科,強化人才特色培養。各學校根據學校的特色設置專業課,充分發揮學校特色的優勢,并充分考慮學生以后的發展需求。以我校為例,油田中的熱科學技術是我校能源與動力工程專業的特色,畢業生中70%的學生都在油田從事熱相關的工作,也是申報國家特色專業的亮點,課程設置根據稠油生成過程進行,從稠油生產注汽開始,到舉升、集輸再到煉油和化工等環節相關課程:石油工程概論、注汽鍋爐、熱力采油、油氣集輸和化工工藝與設備等,讓學生能結合過程了解其中的熱利用。其次,涉及動力和暖通方向的安全設備工程師資格證考證核心課程基本都具備,為一部分學生畢業后的考證或其他發展需求奠定基礎。(5)多元化培養目標與專業培養方向相協調。以多元化人才培養目標為導向,在專業培養方案中設置不同類型的培訓,包括科研培訓以及企業培訓等,提高學生的科研能力和實踐能力。此外,專業還設置了特色課程,力求達到多元化培養和專業培養方向的統一。首先,構建公共基礎平臺,將多元化培養和專業培養進行統籌協調。目前開設的很多課程(學科、專業基礎課)不僅為專業培養方向提供專業基礎,同樣可以為多元化培養提供專業基礎,從而在新的培養方案的培養下達到多元化培養目標與專業培養方向的統一。
4.多元化培養方案的探索實施。教學培養方案能否得到嚴格實施,是培養能源與動力工程系多元化人才成敗的后期關鍵環節,為達到培養方案的預想結果,應健全組織結構,充分發揮校、院二級領導督促作用,確保工作順利進行。(1)加強培養方案制定、實施的組織保障。為保證多元化人才培養模式的順利實施,學校從上至下成立了培養方案修訂學術委員會,學院專門成立了“能源與動力工程多元化培養方案修訂”領導小組,負責協調、工作部署及監督,監督培養方案的執行過程,跟蹤培養方案的實施效果,通過反饋來進行修訂。(2)全面系統的質量評價體系。目前,學校已經成立了教學質量評價中心,從多個方面對人才培養質量開展評價,并制定了評價標準體系,每年定期本科教學質量報告。(3)教師隊伍建設。教師隊伍是培養方案的落實者,同時也是有力的監督者和維護者,關系到新培養方案的貫徹情況,因此必須重視教師隊伍的構建。教師不僅要精通專業知識,而且具有較強的工程實踐能力和具備豐富的實踐經驗。這就要求廣大教師要加強學習,提高綜合素質,主動融入企業和社會,為培養創新型多元化人才做好充分準備。
三、結論
多元化教育以專業人才培養模式的多樣化為指導思想,以國家現代化建設的需要為導向,既符合人才的發展規律,也滿足人才的社會需求,更符合能源與動力工程專業的特點。在當前教育部大抓教學質量的形勢下,高校應堅持“以人為本”的發展戰略,堅持多元化教育思想,充分發揮各自的優勢與特色,提高學生的科研能力、創新能力和實踐能力,致力于培養出適應我國能源與動力行業發展的設計、管理、研發等高素質專門人才。
摘要 針對實驗內容零散,實驗數目多,實驗設備低效、封閉等問題,通過改革實驗室管理體制、整合人力資源與設備資源、建立多層次的實驗教學平臺等措施,取得了良好的效果。
自1998年我國推行“加強基礎,淡化專業,因材施教,分流培養”、“厚基礎,寬口徑”的教育思想以來,根據國家教育部專業目錄的設置,中南大學將熱能工程、制冷及低溫工程兩個專業整合為一個大專業,即熱能與動力工程專業。同時,為了滿足經濟市場對人才的需求,該專業設有四個方向:熱能工程、制冷及低溫工程、動力工程、熱工檢測與控制。其培養計劃前三年立足于基礎教育,后一年突出專業方向的特色。經過幾年來的建設與發展,這種“通才”式的人才培養模式取得了良好的效果,學生的創新意識強,對人才市場的適應性強。在近幾年就業形勢嚴峻的情況下,本專業本科生的就業率前幾年一直保持在100%,2006~2007年也在97%以上。
但在培養計劃的調整過程中,實驗教學仍然按課程進行設置,實驗內容零散,實驗數目多,實驗設備低效、封閉等問題日益突出。為高效發揮實驗設備的作用、促進創新人才的培養,筆者在怎樣整合實驗室資源、構建面向熱能與動力工程大專業的實驗教學平臺方面,進行了積極的探索與實踐。
一、改革實驗室管理體制
隨著學科發展和教學改革的深入,學科交叉滲透已經反映到實驗教學上來。根據熱能工程、制冷及低溫工程、動力工程、熱工檢測與控制四個專業方向功能與特點,打破原有學科內部實驗室的界限,成立了熱能與動力工程實驗中心。其目的在于有效克服原有設備管理體制分散、重復、低效和封閉的弊端,合理配置實驗人員、實驗儀器設備和實驗用房等資源,有利于創建學科實驗大平臺,為培養學生的創新能力提供條件。
過去,實驗室按專業方向設置,不可避免地存在信息不夠暢通、儀器設備重復購置或使用率低的現象。另一方面,將有限的實驗經費分散到各個實驗室,實驗室建設經費不足的問題更為突出。建立實驗中心后,實驗人員統一管理、資產統一安排、實驗設備統一調配,顯著地提高了儀器設備的利用率。實驗室建設的項目等均由教授委員會根據學科全面發展的需要,通過集體討論來決定,使有限的資金得到最大程度的利用效益。
二、構建科學的實驗教學體系
實驗中心堅持育人為本、學生為先、質量為重的基本原則,遵循循序漸進的教學規律,優化實驗課程內容。通過打破每一分支學科自身的系統性、完整性,追求科學技術的綜合性與整體性來實現教學內容的整體優化,使實驗教學內容突出重心低、知識新、面向寬的特點。在教學組織實施方面,形成由多模塊或多門課程組成的新的實驗教學體系,實施基礎性實驗必做、綜合性和設計探索性實驗選做,適合因材施教的分層次教學模式。完善了熱能與動力工程專業的實驗教學體系,形成“三個層次”的實驗教學平臺,旨在加強學生實踐能力和創新能力的工程實踐,促進學生的知識、能力、素質綜合協調發展。
第一層次:熱工理論基礎實驗教學平臺。該平臺一方面為理論課教學服務,幫助學生加深對傳熱學、流體力學、工程熱力學、熱工檢測與儀表等熱工基礎理論課程教學內容和機理的理解。其實驗內容是根據相關理論課程學習的進度進行設置,以演示、驗證性實驗為主。通過實驗,學生對某些難以描述的現象與概念形成一些感性認識與理解。另一方面注重培養學生的基本實驗技能,幫助學生掌握溫度、壓強、流量、液位等基本熱工參數的測量方法與測量儀表的基本知識,訓練學生掌握常用儀表的使用、實驗的規范操作、實驗數據的記錄與處理方法等,使學生能根據實驗教學的目的,自己設計實驗步驟,選擇實驗儀器,獨立完成實驗和處理實驗數據,進行誤差分析,最后給出科學的評價,以培養學生進行科學實驗的基本能力。
這類實驗課側重于基礎性實驗,不過分強調獨立設計實驗,避免搞形式主義的實驗教學。其實驗學時數約占專業課程實驗的50%,同時要求學生嚴格按照培養計劃選擇實驗項目。熱工理論基礎實驗教學平臺,既配合了理論課程的教學,也為后續的專業實驗教學打下了基礎。
第二層次:專業綜合實驗教學平臺。這類實驗課程要求學生在教師的指導下,綜合運用本課程以及與本課程相關的知識、實驗方法與實驗手段等完成相關實驗,旨在培養學生綜合運用知識的能力與素質。
在這類實驗課程的設置中,改變以往不同的專業方向采用不同設備的思想,重點選擇一些典型設備,對實驗內容進行整合,根據不同專業方向的培養要求,其實驗內容的側重點有所不同,挖掘現有實驗設備的潛力。如柴油機,對于動力培養方向,主要研究柴油機的特性(如萬有特性、示功圖、速度特性、排放特性等);對于熱能工程研究方向,主要研究燃料的特性、燃料的燃燒狀況以及機體的傳熱狀況;對于熱工檢測與控制方向,主要研究流量、壓力、溫度、轉速、氣體成分等各種參數的檢測方法以及控制模式。通過對溴化鋰制冷機與現場總線系統的連接與開發,可以開出滿足制冷與空調、熱能工程、熱工檢測與控制三個方向培養目標的綜合性實驗。
第三層次:專業設計與研究探索性實驗教學平臺。學生在教師的指導下,根據給定的實驗目的和實驗條件,自己設計實驗方案、確定實驗方法、選擇實驗器材、擬定實驗操作程序,自己加以實現并對實驗結果進行分析處理;或者學生在教師指導下,在自己的研究領域或教師選定的學科方向,針對某一或某些選定研究目標進行具有研究、探索性質的實驗。這類實驗課程主要培養學生靈活運用所學專業知識提出問題、分析問題以及解決問題的能力,培養學生的創新意識。
這類實驗課程主要對高年級本科生開放,部分實驗也適應于研究生,從而形成本研連通、高度共享的實驗裝備平臺,實現資源的最大程度的利用。如低氧彌散燃燒裝置、空調系統性能及空氣品質實驗平臺、溴化鋰現場總線控制系統等。
三、加強實驗師資隊伍的建設
由于我國教育領域長期受到重理論、輕實踐思想觀念的影響,實驗教學還沒有得到應有的重視,很多教師不太愿意去實驗室,同時受到各方面條件的限制,實驗室人員的引進比較困難,致使實驗室師資不足的問題日益突出。為改變這種狀況,我們一方面建立適當的激勵機制,充分發揮現有實驗人員的積極性。另一方面制定了一系列制度鼓勵教師參加實驗室建設,如規定任課教師必須參與實驗室建設、實驗指導等工作;建立實驗室建設專項基金,資助教師投身于實驗室建設;設立了實驗室建設業績突出的教師獎勵專項基金。
四、教學效果
經過幾年來的實驗教學改革,取得了良好的效果,具體表現在:①提高了實驗的開出率,達到97%;同時提高了實驗課的質量,開設有“三性”實驗的課程占開有實驗課程的87%;②涌現出了一批學生參與、教師設計制作的優秀實驗裝置與項目,如“制冷兼制熱水一體化實驗臺”、“空調系統性能及空氣品質實驗平臺”等均得到兄弟單位的肯定與贊賞,相繼有多所高校委托我們加工制作上述實驗裝置;③涌現出了一批優秀的學生作品:“強化輻射傳熱的技能環保燃氣灶”獲第八屆“挑戰杯”全國大學生課外科技作品競賽三等獎;“水蒸氣吸熱式空氣溫度調節器”獲第二屆“升華杯”學生創業計劃大賽特等獎;“周期熱流體導熱系數測定儀”獲第四屆“升華杯”學生創業計劃大賽一等獎;“泵綜合性能實驗可視化數據處理系統”,實現了利用計算機獲取實驗數據的功能,大大縮短了實驗時間,提高了實驗的準確性;低氧彌散燃燒關鍵部件—蜂窩陶瓷蓄熱體的周期傳熱過程,創新性地應用了數學物理方程方法中的攝動法求解,完善了薄壁蓄熱體周期傳熱半解析數值理論方法,相關論文先后在5個EI和SCI源刊上發表,并申報了2項專利;論文“Experimental research on compulsive cooling of swirling jet impingement” 在HDP’06(High density microsystem design and packaging and component failure analysis)國際會議上宣讀,獲得最佳學生論文獎。
五、結束語
幾年來的教學實踐表明:新的實驗教學平臺,充分利用了人力資源與設備資源,使我院的實驗教學條件與實驗教學水平都得到了提高,為培養學生創新能力提供了良好的條件。同時我們也清楚地認識到:實驗教學改革,任重而道遠,不斷改進實驗教學內容、手段、方法以提高教學質量,將是我們長期面臨的任務。
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關鍵詞:熱能動力工程;鍋爐;能源;發展
中圖分類號:TE08文獻標識碼: A
引言
科學技術的進步,社會生產力的不斷發展,能源缺乏成為了生產生活亟待解決的問題,熱能作為長期廣泛被應用的能源,在眾多的企業發展,工程作業中發揮著重要的作用,尤其是在動力工程中。眾多的企業鍋爐工廠、藥廠等都對熱能和動力工程有著不時之需。并且應用范圍逐漸擴大,應用領域也不斷延伸,發展前景不可估量。
1、熱能動力工程
熱能動力工程,簡而言之就是熱能與動力工程的有機結合體,它的研究范圍廣泛,涉及學科眾多,與很多相關專業出現了交叉現象,專業研究的方向主要被定位于二者之間的相互轉換問題,能源的來源及利用途徑問題。
2、我國的熱能動力工程發展情況
隨著社會的發展,我國國民經濟得到很大的發展,人們也是越來越關注人才和教育方面,為了能夠更好的適應經濟前進局勢中對于人才的需要,我國也會加大了對這方面的力度。在1993年我國教委對各個高校下發了相關政策,要細致劃分專業,主要是9個學科,包括熱能項目、熱能項目以及動力設備、熱力發動設備、制冷和低溫項目、流體設備以及流體項目、水利水電動力項目、項目熱物理、能源項目以及冷凍冷藏。到了1998年教育機構又重新下發了更改計劃,將這些專業合并到一起,也就是現在的熱能和動力項目,并且在全國的各個高校成立這個專業。大量的運用能源在很大程度上推動了熱能以及動力項目的發展,它將各類設備原理,動力學理論學識,教育各類優異的設備轉化措施進行了全面的綜合,正在運用到社會的建設中,促進了社會的發展。能源動力已經廣泛的運用到各個行業中,推動了我國科學技術的發展。
3、熱力動力工程存在問題的深入研究
熱力動力應用于鍋爐是一項新的研究,雖然可以很好的解決資源環境問題,但在一定程度上它也有一些顯而易見的毛病。其中最為不容忽視的便是風機問題,風機是一種機械,它通過裝有多個葉片軸旋轉來推動氣流,葉片將施加于軸上旋轉的機械能,轉變為推動氣體流動的壓力,從而實現氣體的流動,是一種廣泛應用于生活中的設備。舉例說明,比如說發電廠,鍋爐,礦井,隧道,車輛,船舶和建筑物的通風等,都離不開它或多或少的幫助,其中,作為重要的是應用于電站,它發揮著不可磨滅的作用。如今,機組向大容量,高轉速,高效率,自動化方向飛速發展,是得風機的安全可靠性受到巨大壓力,一旦發生巨大事故,如燒壞電機,竄軸,葉輪飛車,軸承損壞等,不僅對當地電廠造成巨大的財產損失,更是威脅著當地工作人員的生命安全。由此可見,風機利弊兼互,但技術的要求使得風機必須使用,所以,待發現新技術之前,還需的是不斷完善風機技術,引進先進技術,使其向智能化方向發展,從而達到真正的節能高效。
4、熱能動力工程在能源與鍋爐方面的應用
4.1、熱能動力工程在動力能源方面的應用與發展
在我國的工業發展中,能源動力是不可缺少的重要生產力,并且在很多工業領域中,都離不開熱動能這一生產資源。如何提高能源動力的應用效率,減少熱動能的無功損耗,成為了當前工業發展中最需要解決的問題。只有實現熱能的高效利用,才能起到節能環保效果,才能促進工業的可持續發展。而在熱能動力工程技術中,其所應用在最主要方面就是風機。
風機是一種應用非常廣泛的機械設備,在多個個工程領域都是不可或缺的重要生產設備。如發電廠、車輛、船舶等。風機的主要運行原理是利用多個葉片進行旋轉來產生機械能,并應用在工程機械的動力能源中,從而推動工程機械運作。隨著工程機械的性能要求越來越高,對風機的運行效率也提出了更高的要求。提高風機性能同時還對于節省動力工程能源也有著重要意義,這是熱能動力工程的研究方向之一。
另外,工業鍋爐中的風機葉片旋轉的內部機械流場的不定性非常強,所以,做詳細的試驗去研究鍋爐風機是非常困難的,因為會涉及到很對的細節,比較繁瑣,就目前的情況對其的力學解釋和分析方法也不是非常的完善,尤其是對于流動分離等現象的研究在鍋爐研究中時非常重要的。進行研究的時候還需要建立比較可靠的實驗模型和數值模擬,從而能夠仔細的分析機械流場內部。為了能夠準確的研究鍋爐風機葉片旋轉的空氣流動情況,一般情況下都是利用軟件建立二維數值模擬實驗的方式。對于這個軟件數值模擬實驗首先是要建立一個二維模型,然后根據提供的相關的數值進行網格的劃分,設定邊界區域,然后是求解輸出的網格,主要是利用這些相關條件進行,也可以使用求解器。最后將求解出的結果在建立一個二維數值模擬,然后模擬求解空氣留角下的流動,然后分析比較得出的結果與速度矢量圖,從而能夠得出鍋爐風機葉片分離和攻角之間的關系。
4.2、熱能專業中工業爐的發展
1)、空燃比例連續控制系統
這種系統的組成涉及很多,主要是燒嘴、燃燒控制器、空氣/燃氣比例閥、空氣/燃氣電動蝶閥、空氣/燃氣流量計、熱電偶、氣體分析裝置、PLC等。它的主要工作原理是首先將熱電偶或氣體分析裝置檢測出數據,然后將這些數據傳送到PLC,然后將這個值和設定的值進行比較,偏差值就按照比例積分、微分運算輸出4-20mA的電信號,然后調節空氣/燃氣比例閥和空氣/燃氣電動蝶閥的開度,從而能夠很好的控制空氣/燃氣比例和爐內溫度。
2)、雙交叉限幅控制系統
這種系統的組成涉及的方面也很多,主要包括燒嘴、燃燒控制器、空氣/燃氣流量閥、空氣/燃氣流量計、熱電偶等。它的主要工作原理是通過一個溫度傳感器熱電偶,將測量的溫度轉變成電信號,這個信號主要是代表測量點的實際溫度,而對于這個點的溫度期望值主要是通過預存貯在上位機中的工藝曲線進行自動設定的。這兩個溫度之間存在的溫差剛好由PLC對燃氣/空氣流量閥的開度進行自動校準。對于該空氣流量閥測量的方式主要是通過電動執行機構定位、控制空氣/燃料比,以及借助外界的儀器進行的(主要是孔板和差壓變送器),測量燃氣的流量主要是通過一臺安裝在燃氣支管上的質量流量計進行的,從而能夠很好的控制溫度。
5、熱能動力工程的未來發展方向
5.1、往熱能動力和控制工程發展
熱能動力和控制工程的發展需要掌握熱能和動力之間的相關知識內容,與此同時對鍋爐的原理、汽輪機的原理、風機的原理等方面也是需要了解和掌握的,與此相關的動力機械設計、熱力發電廠、燃燒污染與環境、傳熱傳質數值計算以及流體機械相關的領域知識也需要了解和掌握的。
5.2、往熱力發動機和汽車工程發展
對于熱力發動機和汽車工程的發展需要掌握熱力發動機的原理與車輛工程兩個主要方面的知識。在此基礎上,還可以往制冷低溫工程和流體機械方面做進一步的發展,因而需要進一步的掌握制冷、流體力學以及機械方面的相關知識。
5.3、往水利水電動力工程發展
水利水電動力工程需要掌握水輪機、水輪機的安裝檢修和運行、水輪機調節、水利機組輔助設備、現代控制理論、電機學、發電廠電氣設備、發電廠自動化、繼電保護原理等眾多領域的知識,與此同時還需要了解水電廠的計算機監控與現代測試技術的相關知識。
結束語
隨著科學技術的不斷發展和進步,使得熱能動力工程也有了進一步的發展,同時也促進了我國熱力發動機行業的發展以及一些新興行業的發展。另外,熱能動力工程在能源和鍋爐中的應用,也因為經濟的發展和技術的進步得到了廣泛的應用。隨著熱能動力工程對日常生活的重要作用,希望相關的研究者更加的努力,繼續在能源和鍋爐的應用中發掘新的功能,進一步的滿足人類的需求。
參考文獻
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1、熱能與動力工程專業:本專業培養具備熱能工程、傳熱學、流體力學、動力機械、動力工程等方面基礎知識,能在國民經濟各部門,從事動力機械的動力工程的設計、制造、運行、管理、實驗研究和安裝、開發等方面的高級工程技術人才。
熱能與動力工程是多門科學技術的綜合,其中包括現代能源科學技術,信息科學技術和管理技術等,主要涉及熱能動力設備及系統的設計、運行、自動控制、信息處理、計算機應用、環境保護、制冷空調、能源高效清潔利用和新能源開發等工作,面向及培養知識面廣、基礎扎實、創新能力強的復合型高級人才。
2、汽車發動機設計專業:屬于熱能與動力工程的一門學科。
【關鍵詞】熱能與動力工程;鍋爐
引言
隨著經濟的不斷發展,現有的化石資源已經遠遠不能滿足我國現下經濟的快速發展,能源問題越來越受到黨和人民的密切關注。所以,在有限的能源下,想要發展經濟就必須用提高科學技術的手段來使能源的利用率得到提高。熱能與動力工程是一門工程應用專業,這門學科的包含機械工程學和跨熱能與動力工程,這兩門學科也是其主要的理論基礎,該學科的應用與發展原理就是將熱能與機械能在一定的條件下進行互相的轉化,來產生各機械設備運轉所需要的動力。我國經過長時間的探索,熱能動力工程已經得到了很大的發展,取得了很好的發展成果,其應有的價值在鍋爐方面體現的淋漓盡致。目前,我國在鍋爐的利用和發展過程中存在的主要問題就是能耗過大,這是每個從業人員都必須面對的現實問題。我們應致力于用熱能動力工程技術來對燃料的燃燒進行創新,來使能源的利用率得到改善。鍋爐是主要的熱能與動力工程的承載者,能量轉化是其在生產過程中的主要動力,因此要提高鍋爐的利用率就必須在設計鍋爐初期就應該用熱能與動力工程的標準來武裝設計方案,唯有這樣才可以使鍋爐的燃燒效率以及能源利用率得到很好的提高。
1 熱能與動力工程的基本內容以及發展概況
1.1 熱能與動力工程的基本內容
熱能與動力工程包含多們學科知識內容,因此是一門綜合性比較強的學科。熱能的研究以及用適當方法進行熱能與動力學之間的轉化是其主要的研究方向和內容。在能源利用高效的鍋爐上我們可以看到,熱能和動力工程的很多系統性的應用都體現在了鍋爐的設計上,研究內容對鍋爐的運行也起到了指導的作用。我們在對熱能與動力工程研究的同時,也必須兼顧其他領域的研究,畢竟它是一門綜合性的學科,尤其應將研究的重點放在熱能與機械能的轉化上,這樣才可以更好的提高對這門學科的認知度。同時,作為一門有著廣大發展前途的學科,它也設計很多的發展方向,自動化的發展方向就是隨著科技的不斷進步而衍生出來的。目前我國在熱能與動力工程這方面的人才相對匱乏,人才的培養也是未來發展的一項重要的工程,用知識性的人才來解決能源方面的使用問題,來使熱能動力工程的作用得到發揮,從而為我國的經濟發展提供一個很好的平臺,從這個角度來說,馬不停蹄的進行科技創新,提高對熱能與動力工程的研究的意義已經變得非常重要。熱能與動力工程旨在解決的是能源和環保方面的問題,減少廢物的產生將能源高效的利用是一件十分艱巨的同時也是我們需要克服的任務。
1.2 我國熱能與動力工程的發展概況
我國的熱能與動力工程始發與中國成立初期的50年代,我國各種企業以及生產方式都是遍地狼藉,后期的一切發展以及人才的培養都是借助于蘇聯的模式,所以我國的經濟發展以及人才的培養都得到了很大的改善。隨著改革開放后我國社會主義經濟進行的如火如荼,熱能與動力工程呈現出勃勃的發展生機。隨著市場經濟的要求,熱能與動力工程的人才需求越來越高,因此教育部將原來零零散散的九門關于熱能與動力的學科整合為一體并將其納入大學生的學習行列。整合后的學科綜合性以及學科內容針對性極強,尤其廣泛的應用領域是在鍋爐方面。解決能源短缺的事實是熱能與動力工程發展的主要目的,這是不爭的事實,所以其有很高的地位在國民經濟發展中是不容置喙的,人們對它的高度重視一定會持續高溫,使我國的能源提供能夠更加流暢、高效。最新的熱能與動力工程發展將環保理念融入到了工程實踐的發展之中,減少能源的浪費,降低水、大氣以及固體廢物的排放,將生態化提到日程表上。現在的熱能與動力工程的發展會為以后的經濟發展夯下堅實的基礎,將經濟發展的可靠性得到很大的提高。
2 熱能與動力工程在鍋爐方面的應用以及發展創新
2.1 熱能與動力工程在鍋爐方面的應用
是否成功的將熱能與機械能進行轉化的核心技術就是鍋爐內部的燃燒控制,隨著科學技術的不斷進步,鍋爐填料的技術已經取得了很大的發展,由以前的人工填料演變成現在的燃料填充的自動化階段。熱能動力自控技術可以將鍋爐的燃燒分為兩個類型。第一種是由各種元件組成的連續性控制系統,這種方式能有效的進行鍋爐內部的溫度調節,以此來提高燃燒效率,但是溫度控制不夠精確,需要仔細認真的態度進行細致確認;第二中是雙交叉控制系統,這種方式可以節省材料,更重要的是能較為精確的控制溫度在合適的范圍內。目前,工業爐是應用比較廣泛的一種爐子,是工業生產中的重要組成部分。工業爐的主要作用就是通過更加深入的研究能源利用率來達到鍋爐發展的新時期。經過對熱能動力學的研究,現在的步進式以及推鋼式鍋爐在熱能的轉化方面取得了令人欣喜的進展,雖然這兩種方式在輸料方式上有一定的不同點,但是使用起來效果卻是非常好的。在未來的發展方向上我們可以清楚的看出,熱能動力學工程可以在能源方向、汽車工程方向以及低溫控制技術方向上有著很大的提高空間,在未來的市場上有著無限的發展潛力,能夠逐漸的將人們的生活方式發展成自動化。鍋爐供暖、電能供電技術等等都應耳熟能詳了,這些已經完全融入到人們的生活生產中,當然世界上還有很多的未知之謎需要我們求探索,需要有識之士去開發、去展望,去實現我們美好的明天。將鍋爐等行業的能源利用達到最高,實現能源的高效化。
2.2 熱能與動力工程在鍋爐方面的發展創新
2.2.1 熱能與動力工程在鍋爐方面的發展
世界第一臺鍋爐在英國產生,隨之進行了蒸汽時代的工業革命,雖然鍋爐是工業爐的一種,利用燃燒來提供所需要的熱量,但是這樣不但對能源有著很大的浪費,而且也會造成生態環境的惡化。隨著科技的進步,越來越多的技術應用到了改良鍋爐行業中。當前,在我國各行各業上廣泛應用、工業上加熱裝置普遍使用的鍋爐就是工業爐,它的種類很多,數量涉及的范圍廣,我國國民經濟的發展很大程度就是依賴工業爐的改良與使用,因此它的發展與國家建設以及戰略息息相關。在國家節能減排的號召下,鍋爐業首當其沖,節約型的鍋爐建設是各個行業努力發展的目標,在高校中熱能與動力學的學生應該積極涉獵各種技術,在學習好理論基礎知識的前提下還需要培養一定的分析問題、解決問題的能力,作為21世紀的學生,必備的素質之一就是進行計算機操作,那樣才能跟上時代的步伐。能源對于一個國家的重要性不言而喻,國家經濟發展是否長久受能源利用效率的直接影響,創新、環保能力的培養是當代人才的迫切需要。發展新技術,提高能源利用率尤其是在鍋爐行業的效率是擺在我們面前的主要問題。
2.2.2 熱能與動力工程在鍋爐方面的創新
眾所周知,進行能量的轉換調節是鍋爐燃燒控制中非常重要的一環。隨著時代的不斷發展,鍋爐的類型以及填充燃料的方式都有了很大的發展,同時也有效的控制了鍋爐的燃燒效率。在燃料的消耗系統中,有兩類是能夠進行能量控制的。一類是調節空氣與燃料的比例值,通過和鍋爐的設定值進行比較來得出所想要的結果,但是這種方式比較復雜,而且精確的計算也沒有實現,要想使技術的準確性能夠保障,還需要對鍋爐的設定值進行多次的確認才可以。現在的主要手段是經過計算機的設計計算來提高鍋爐的效率,通過計算機來控制鍋爐的運行與操控,達到自動化的目的。通過調整鍋爐的燃燒方式提高了能源利用率,減少了對環境的污染。在鍋爐風機上,熱能與動力工程為降低風機故障而造成設備損害,因此在改良風機的問題上熱能與動力工程也進行了很大的創新,保障了鍋爐電機的安全運行。熱能與動力學工程在最近幾十年的發展中研發出一種可以在不同方向上測定燃料速度的軟件,通過數學模型得出一系列的模擬結果,從而可以有效的改善鍋爐內部某些部件的性能。
3 熱能與動力工程在鍋爐應用方面存在的問題
熱能與動力工程在鍋爐應用方面存在的主要問題除了如何提高能源利用率外,最主要的就是鍋爐風機方面問題。鍋爐的風機主要是用于傳送以及壓縮氣體,也就是將氣體風能轉化為機械能,從而保證鍋爐的正常運轉。隨著人們大量的需求能源,越來越多的負荷強加到鍋爐上,致使風機的自身性能降低,從而導致鍋爐電機的損害,嚴重影響鍋爐的效率,并且在一定情況下會導致鍋爐其他設備受損,這將直接導致大量的經濟損失,同時也會對操作工人造成安全威脅。良好的熱能動力工程技術能有效的盡心鍋爐的改進,但是由于葉輪機械結構復雜,很多不確定性的因素都會影響溫度的測量,致使我國到目前為止還沒有有效的方法來解決這個問題。所以如何行之有效的將熱能與動力工程技術應用到風機的改良上,順利的產生持續性能高的鍋爐已經成為熱能與動力工程人員需要考慮的問題。只有不斷的依靠熱能與動力工程技術不斷的對風機進行改進,才能保障工作人員安全以及鍋爐的正常運轉,才能不斷的對鍋爐進行改造,才能使鍋爐在運轉和工作中發揮出應有的作用。
4 結語
鍋爐有著悠久的歷史,經過人類科技文明的發展,鍋爐也經歷了很大的改善,拓展了自己的性能。本文在對鍋爐運轉以及設計理念上應用熱能與動力工程進行了詳細的闡述,并對該工程對鍋爐中存在的問題提出了有效的解決辦法,深入的研究了熱能動力工程在技術上對鍋爐在燃燒方面的應用,盡所能的通過提高燃燒效率增強燃料利用率。簡而言之,目前我國人才尚很缺乏,需要大量的培養相關知識性人才,用實際行動來提高他們對該行業的探索能力,不斷的對該工程涉及的領域進行研究,勇于創新,挖掘出熱能與動力工程在包括鍋爐在內的使用領域上的其他潛力,行之有效的降低能量的消耗,為我國的經濟發展事業奉獻自己的一份力量。
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【關鍵字】:鍋爐;能源領域;熱能動力工程;發展現狀;
就現階段的世界能源使用情況來看,積極的開發新能源,已經成為了一項重要的責任指標,我們從能源的利用率出發,對其工程的能源資源利用率來說,其高低就決定了工程的合理性。專業領域在研究的過程中,會 影響到自身能源資金的有效性,因工程領域內的環境來說,其所發揮出的基本能力以及供給發揮作用,都能夠對其運行效率有所提升。下面我們對鍋爐與能源領域額熱能動力工程進行簡要分析。
一、能源動力工程概述
能源動力工程是對現代熱能工程以及熱力發動機的研究,其主要包括了對基本工程技術與熱物冷藏等多個工程方面的合理化設計,這一點與熱能的動力轉化形式來說,可根據其技術的熱能工程以及熱力發動機的多個方面,其作用在于對熱能和動力發動機的綜合設計。在我國的煤炭資源豐富建設上,可結合企業的節制性質來看,可結合世界范圍內的場景分析,并完善其在廢氣的處理,根據土壤環境的諸多危害,改善對脫硫技術等多方面的改進,對于基本的威脅作用,都會嚴重影響到資源的使用率,在應用的過程中,我們從環境的污染情況進行綜合發展研究,其利用率是影響其轉化率的重點。
就我國近年來的社會發展程度來說,對于工業鍋爐的電站鍋爐發展情況,其作用對于鍋爐的使用來說,作用也可以確保其基本的設施需求,在連接上,根據整體的能應用渠道進行整體檢測控制,這從基本的燃氣閥冰箱調控等,都會產生主體形式上的調控失調,從配件的通過率上,可滿足其整體的設計。其作用技術形式,對熱力的發動機以及工程物理作用等,都會形成一套有效的促進作用,這在我國的人口基數以及促進的煤炭效應等方面,根據其科技水平的發展,也逐漸的影響到了對科技水平的實踐作用。對于存儲量的資源設施受益建設,其科技的進步是確保電腦控制方法得體的根本所在。
二、鍋爐與能源領域的動力工程中存在的相關問題
從現代的設施發展情況來看,其動力工程中存在的諸多問題,都會因鍋爐內部問題而導致其基本運行出現故障問題,這就需要我們加強基本的設施建設,并通過安全威脅上的控制,從而確保其發展過程中的有效性。下面從不同方面的問題進行簡要分析。
(一)鍋爐方面存在的諸多問題
鍋爐建設過程中對主要問題的設施檢查,則主要集中在了鍋爐的內部以及風機上,從現代鍋爐的主體設施,在建設中,就可根據其相互的轉換過程,實現對基本器件設施上的安全防護建設,這對于風機在轉動上的策略發展上,間接的影響到基本設施上的基本設施建設,這對于我們的鍋爐基本設施,其設施風機的安置工作,也就形成了對整體運動負荷作用的合理化創建,對于經濟損失操作上的現象調整問題,可根據人員的安全威脅,促進其不同階段上的安全性能保障,從而讓避免出現操作中的特重大事故發生。對于熱能的動力工程設置,就需要建立在對基本發展措施上的有機控制,這對于基本形式上的有效控制,都能避免事故發生。
(二)熱能動力工程在風機應用中的問題
從我們現階段所出現的風機作用來看,其機械的轉化率,對人們在應用過程中對動能形式上的控制,這對隨著能源的需求量問題來說,是促進其增加作用上的有機發展,我們從風機運行過程中所呈現出來的算壞問題,都會影響到基本設施的正常使用,對于基本的措施控制來說,促進熱能的使用作用,可結合實際的使用規律來進行綜合的控制調整。但是在實際使用過程中自身存在的問題,會影響到對風機裝備的設施改善。
三、熱能動力工程在建設過程中的鍋爐應用策略
從現代社會的發展情況來看,對于基本設施的建設發展規律,需要結合以下的幾點應用來進行相應的調整,其主要分為以下幾點。
(一)熱能動力工程的應用
能源動力的發展,是影響國家經濟發展的重點,這在國防、民生多個方面都有極大的影響作用,我們從現代經濟的發展積極性來看,其適應效果對熱能動力工程的影響來說,都是影響自身發展的重點,為加強這一形式的風機作用應用等,需要從風機的應用效果來進行電廠等多個角度上的就控制,并促進對領域內通風效果的全面監控管理。為滿足現代社會的告訴發展,對已有的機組容量與效率等,都需要進行操作上的控制強化,并通過安全性分析,從而實現對需求上的加強。這對系統的安全性,以及可靠性等,都能夠為其提供有效的保障作用。
(二)動力工程的鍋爐應用
從我國現階段的動力工程應用來說,其燃料的使用對電能的轉化作用等,都需要加強對物料以及使用工件形態結構上的有效控制,這對于鍋爐隊伍的動力能力來說,需要促進其在工程應用過程的綜合作用,并以軟件的方針鍋爐效應進行綜合的發展,并以此來加強對鍋爐內部燃燒技術上的有效控制,通過有效的策略控制建設,從而是吸納對控制方式上的交叉控制,這對于幅度的控制體系來說,都能夠極大的促進其燃料比例上的有效控制,是促進其連續性的根本所在。
對于動力工程的應用,熱能鍋爐的使用,是將機械能轉化為電力的根本所在,因此只有更好的完成對這掛歷形式上的控制,才能夠確保其使用的運作正常。
四、鍋爐與能源動力工程的未來發展路線展望
伴隨著現代社會的不斷發展,在能源的使用理論上,需要結合實際使用過程中的是操作,而這對實際的生產需求來說,其能源的不可缺少效果,均會影響到對基本設施上的控制。從能源動力的利用效率來看,基本的熱能控制,需要從風機的實際應用范圍進行機械設施上的嚴格監控。
為提高能源動力的應用效率,我們從無用功率形式損耗形式上的有效 調控,并以此來加強對工業發展渠道內部的合理控制,這樣對工業的發展持續作用來說,也能更好的促進其在基本設施方向上的有效控制,并促進其生產設備的安全性發展建設。
對于現代能源的綜合性應用,我們需要加強對電廠、船舶等方面的控制,并通過風機的有效控制實現對主要能源需求上的控制,并促進其機械能的有效運作。
結語:
對于現代社會的不斷發展,對能源需求上逐漸出現了供能不足的情況,這一問題的出現,在現代的社會發展中,就成為了主要的影響因素,我們需要結合綜合行為上的合理化調控,從根本上完成對基本行為策略上的調整,真正的做到可持續發展。在實踐中,通過不斷的挖掘相關工程的技術動能,從領域內的潛力發展上,哇哈才能對高效率鍋爐的有效轉變,并以此來完成對高燃料利用率形式上的創新創建。
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關鍵詞:熱能與動力工程;鍋爐領域;風機監控;燃燒控制
熱能與動力工程在鍋爐領域的應用,是改善我國鍋爐應用中,能源過度浪費、資源量減少的重要舉措。經濟發展需要能源支撐,近些年環保意識提升,對于能源應用方面更注重利用率的提高。作為能源轉換的關鍵媒介,鍋爐的應用領域擴大,逐漸成為熱能與動力工程研究關注的焦點。我國地大物博,有豐富的能源資源,但是若一度過度浪費或者無節制消耗,能源會不斷減少,甚至限制城市建設與經濟發展。在此基礎上,就需要及時將鍋爐領域發展以及熱能與動力工程研究力度加大,推進鍋爐建設步伐的同時,不能忽視熱能與動力工程的創新升級,植入更多學科知識,并激發熱能與動力工程作用,扎實鍋爐發展基礎,提高運行效率,有效節約能源消耗。
1鍋爐應用研究
鍋爐在很多工業生產中都是必備組成。通過化學能轉換的方式,將能源以熱能或者其他能的方式為人們提供,除了化學能與熱能轉換之外,還能夠將蒸汽轉換為機械能,其具體結構詳見圖1。鍋爐實際應用中,與發電機相互配合,將普通能源轉換為電能,滿足生產生活需要的同時,方便產業發展。鍋爐的應用種類受到燃料差別影響存在一些不同,如熱水鍋爐或者蒸汽鍋爐等,天然氣、煤等都是鍋爐運行的關鍵燃料。應用最普遍的為熱水鍋爐,是正常生活的必備器械,滿足民用熱水需求。工業、傳播或者機車等行業則應用的鍋爐類型為蒸汽鍋爐。鍋爐應用為人們生活提供了很多方便,同時也為工業發展等創造更多發展與創新的契機。鍋爐應用價值巨大,但是能源消耗也比較大,這方面是鍋爐長久發展與創新必須關注的內容。如何提高鍋爐應用作用,減少鍋爐運行能耗,是當前鍋爐應用研究的重點內容。
2熱能與動力工程介紹
熱能與動力工程研究中,必須掌握其中的組成內容,這樣才能在提高熱能與動力工程轉化效率方向引導下,取得更理想的創新效果。流體機械、熱力發動機、熱能動力、火力火電、水利水電、制冷低溫工程、能源環境、新能源開發等都是熱能與動力工程研究的重點,尋找更科學的方式,有效轉化熱能與動力,是熱能與動力工程研究的主要方向,同時也是綜合性較強的體現。熱能與動力工程研究中,加大深入研究力度,從系統化角度出發,融入更多自動化元素,簡化能量轉化過程的同時,真正將能源利用率提高,并且為鍋爐的應用與升級提供更多幫助。
3鍋爐領域中熱能與動力工程應用問題剖析
針對當前的鍋爐應用來講,其生產運行期間,風機非常關鍵,是幫助其實現能源轉換的基礎,及時為鍋爐運行輸送所需要的有效氣體。在這種情況下,熱能與動力工程的應用,將其有效滲透到風機運行中,經過行之有效的優化與調整,對鍋爐風機結構加以升級,并且提高鍋爐運行效能。當然整個過程中必須認識到,鍋爐內部結構尤其復雜,特別是葉輪方面,外界因素極易對溫度變化值造成影響,造成鍋爐測量的結果準確性下降,系統安全可靠性降低,這方面必須提高重視。面對這方面的問題,熱能與動力工程植入研究中,雖然不斷尋找更合理的創新方式,但是所提出的處理辦法缺乏確切性。兩者的融入并非一無所獲,熱能與動力工程幫助鍋爐及時對風機葉片燃燒環節進行檢測,不僅能夠精準掌握其速度,同時還能夠根據數據統計對燃燒速度進行模擬,對風機葉片的使用壽命進行高精度模擬與評估,嚴格控制鍋爐運行與燃燒速度,將鍋爐運行期間可能存在的風險排除。
4鍋爐領域熱能與動力工程應用必要性
熱能與動力工程在鍋爐的應用中,根據鍋爐運行依靠的機械工程學原理,及時在其中注入跨熱能動力學內容,從而對轉化規律進行掌握,梳理與總結將能量進行最大化轉化的方法。從整體上來講,熱能與動力工程在鍋爐中的應用,工程專業性特點非常突出。實際應用中,研究的主體為熱能與動力轉化,根據鍋爐應用特點,注重轉化效率提高的同時,還要綜合機械、工程熱物理以及其他領域工程變化規律,以達到鍋爐運行中熱能與動力工程應用目的。作為鍋爐運行中的重要組成,熱能與動力工程實際應用中,必須尊重其中的系統性變化,并且總結鍋爐運行規律。加大信息技術與自動化技術等的應用,明確鍋爐發展的方向,核心在于綜合應用自動化技術,有效將其融合到熱能與動力工程中,將其作用發揮到最大化。與此同時,還要將鍋爐運行效率提高,保證鍋爐運行安全的同時,激發鍋爐運行的經濟價值。
5鍋爐中熱能與動力工程運用創新舉措總結
5.1風機監控中熱能與動力工程的應用
熱能與動力工程在鍋爐的運用中,針對鍋爐中的風機進行了優化與創新。對風機的應用進行了客觀分析,認識到風機作為鍋爐結構的重要組成,及時為鍋爐提供運行所需要的氣體,以保證燃料得到充分燃燒。社會建設與經濟發展背景下,鍋爐能源消耗率增加,及時將風機運行時間延長,才能真正將鍋爐運行效率以及能源供應率等提高。部分鍋爐系統運行中,過度追求效率提升,以不科學的手段將風機運行時間延長,如此會增加風機運行負荷,熱量迅速增加,風機結構位置特殊,若熱量增加卻得不到及時措施予以降溫,必然會出現問題,不僅無法將鍋爐運行效率提高,甚至還會對正常運行造成影響,威脅鍋爐運行安全。面對這種情況,熱能與動力工程的應用,及時明確風機運行期間所承受的負荷點,并制定科學合理的散熱方案,保證風機恒溫運行,延長風機使用壽命,提高風機運行效率。熱能與動力工程與風機運行的結合,必須對其內部結構全面了解,認識到風機運行期間溫度數據的測量與統計,常規測量手段并不能滿足其要求,尤其是技術方面存在明顯的限制性因素,在這種情況下,從電氣技術方面著手,利用軟件的方式,對風機葉片燃燒速度進行實時監測,及時統計監測數據并迅速創建二維模型,在網格劃分基礎上,得到風機葉片燃燒的準確速度。求解器的協助下完成計算與結構分析,這種方法在一定程度上解決了風機運行期間溫度控制、燃燒速度等監測短板,當然實際應用中比較容易受到溫度影響而出現一些溫差,這方面還需要進一步深入研究。
5.2鍋爐燃燒控制方面熱能與動力工程的應用
熱能與動力工程在鍋爐中的應用,還體現在燃燒控制方面。鍋爐整體運行中,燃燒控制是重要組成,不僅對能量轉換幅度進行有效調整,同時也是自動化控制升級的關鍵環節。現代化技術與自動化模式的融入,幫助鍋爐實現了人力填充燃料的轉變,升級為步進式自動控制填料,當前部分鍋爐已經實現了全自動燃燒控制,自動化水平明顯提高。結合當前鍋爐中熱能與動力工程應用情況,其與自動控制技術的融合等,科學控制鍋爐的燃燒速度。具體控制方法主要包括兩方面。(1)空燃比例連續控制系統,組成部件包括燒嘴、熱電偶、流量計、PLC、燃燒控制器以及氣體分析裝置、電動蝶閥等。從熱點偶檢測的方式,對燃燒控制數據及時掌握,隨后是數據傳輸,對比鍋爐運行規定數值,通過比例積分以及鍋爐輸出電信號等對存在的偏差值進行調節,還要控制電動蝶閥以及比例閥等開合的具體程度,由此幫助空燃比例連續控制系統實現空氣、燃料比例的嚴格控制,從而達到對鍋爐內溫度有效調節的目的(圖2)。當然這種溫度控制方式在實施中受影響因素較多,所以精確性方面還需要進一步提高,特別是其中的額定數值,必須提前仔細確認。(2)雙交叉限幅控制系統,同樣是熱能與動力工程在鍋爐燃燒控制中的應用體現。此系統的運行,涉及到燒嘴、流量計,還應用到燃燒控制器、熱電偶以及流量閥等。溫度傳感器積極配合熱電偶,將測量溫度的相關信息及時轉換成電信號是基本工作原理。測量點實際溫度便是電信號,結合工藝曲線測定的方式,對電信號進行數值對比,隨后在PLC的幫助下,對空氣流量閥開合程度適當調整,并調整燃料,嚴格按照規定比例對空氣、燃料等加以控制。空氣流量需要孔板與差壓變送器的支持完成測量。在此基礎上還要安裝質量控制裝置,及時對鍋爐燃料量進行控制,保證溫度控制在合理范圍內。
6鍋爐中熱能與動力工程運用發展方向研究
鍋爐中科學應用熱能與動力工程,不僅幫助鍋爐實現了各方面數值的嚴格控制與實時監督,同時也完善了鍋爐內部結構,升級了鍋爐運行性能。熱能與動力工程在其中的應用范圍還在不斷擴大,幫助鍋爐對熱能有效控制,節約鍋爐運行能耗,降低鍋爐對環境的污染,同時協助鍋爐實現熱工自動控制。除此之外,熱能與動力工程的研究,在汽車工程或者制冷低溫工程等方面也有明顯應用。及時對內燃機進行優化,科學控制熱力發動機的運行排放等,協調其與環境的關系。通過低溫技術學以及制冷原理等研究,完善了制冷低溫系統,提高制冷低溫系統運行效率。
7結束語
對于鍋爐來講,熱能與動力工程在其中的運用,不僅從多方面對鍋爐自動化運行水平加以提高,同時也優化了鍋爐運行結構,提高了燃燒效率,協助鍋爐真正實現精細化能耗控制。尤其是風機監控以及燃燒控制等方面,經過有效磨合與優化,鍋爐以及熱能與動力工程都取得明顯進步。
參考文獻