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中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2016)21-0055-02
目前,化石燃料在世界各国能源中占有主导地位,约占全球能源消费的87%,而且在未来可以预见的时期内,全球能源结构仍是以化石燃料为主,其他新型能源为辅的格局。随着社会和科技的发展,对能源的需求越来越多,能源短缺已成为一个全球各国共同面临的现实问题。由于化石燃料的大规模使用,其所带来的环境污染问题也日趋严重。目前,节能减排已成为世界各国当前和未来的重要发展目标。研究和开发高效、低污染燃烧装置,提高燃料燃烧能量利用率,减少对环境的污染,是目前世界各国迫切需要解决的重大关键技术。
哈尔滨工程大学基于当前对节能减排的迫切需求,自2006年起,在动力与能源工程学院热机专业本科教学计划中,开设了“燃料与燃烧”课程;自2007年起,分别在硕士研究生和博士研究生相关专业培养计划中开设了“高等燃烧学”和“燃烧学的理论方法及应用”等课程。
一、“燃料与燃烧”课程定位
哈尔滨工程大学作为工业和信息化部直属学校,其动力与能源工程学院热能与动力工程专业是国家级特色专业,同时拥有工信部教学中心和黑龙江省级教学示范中心。作为燃烧机械的基础,“燃料与燃烧”与大学普通物理、工程热力学和流体力学等多门基础课程密切衔接,课程在科学理论指导下,密切联系实际工程应用。通过课程学习,可以拓宽学生专业眼界,了解燃烧学科发展前沿和发展重点,培养学生综合运用知识的能力和动手能力。“燃料与燃烧”课程对于培养学生的独立思考能力、创新能力和团队合作能力具有重要作用[1,2]。自2006年设课以来,“燃料与燃烧”一直作为本科热能与动力工程专业的骨干基础课程。
“燃料与燃烧”课程的教学水平直接影响我校热机各专业方向的学生素质和教学质量。对“燃料与燃烧”课程进行教学内容改革,提高其教学质量,对于提升哈尔滨工程大学热能与动力工程专业在国内的影响和地位具有重要意义。
二、“燃料与燃烧”课程教学内容设计
除基础理论部分外,“燃料与燃烧”课程中工程应用部分教学内容更新很快。随着科学技术的不断发展,燃烧技术不断进步,燃料及燃烧装置不断推陈出新,相应教学内容也需不断随时更新,要求授课教师有坚实和广阔的理论基础,掌握国内外燃烧理论和技术的最新发展。
哈尔滨工程大学是我国进行船舶动力装置研究和培养该领域高层次创新人才的重要基地,近年来对高性能船舶动力装置进行了大量深入的研究,承担完成了包括工信部高技术船舶项目、省市部委项目和各级基金项目等多项课题研究,对发动机预混燃烧、扩散燃烧、均质燃烧、稀薄燃烧和低温燃烧等燃烧模式均有深入的研究,取得了多项具有国内外先进水平的研究成果,发表了大量的相关论文和专利。这些科研成果为“燃料与燃烧”课程教学和师资平台搭建提供了丰富的资源,对“燃料与燃烧”的教学改革起到了很大的推动作用。
随着燃料技术、燃烧技术和燃烧装置的不断发展和进步,为满足教学需求,及时反映燃烧技术的最新进展,我校教学团队编写了《燃料与燃烧》本科教材。该教材是根据船舶动力装置燃烧的特点,基于我校“三海一核”教学和学科的研究特色编写的。《燃料与燃烧》教材系统阐述了燃烧的基本原理和理论;详细讲述了燃料动力学燃烧的计算方法,详细论述了燃烧热力学和燃烧化学反应动力学,着重介绍了船舶动力装置涉及的预混燃烧和油滴蒸发控制的扩散燃烧;最后,为及时反映燃烧技术的研究进展,增添了新型船舶动力装置所采用的高效低排放燃烧技术[3]。在教材的编撰过程中,大量引用了我校燃烧理论和燃烧装置研究领域相关教师及硕博研究生的研究成果和国内外最新研究进展。教材内容丰富新颖、专业针对性强,可为我校及其他院校热能与动力工程专业各研究方向本科生奠定系统的专业理论知识。通过课程学习,使学生在掌握扎实理论知识的同时,获取燃料与燃烧相关工程应用知识。教材强调了“燃料与燃烧”课程教学内容的系统性、理论性以及工程应用性,编写过程中注重了教学内容的易懂性,和培养学生应用所学知识、实际动手实验以及团队合作的能力。
通过“燃料与燃烧”课程的教学,使学生对燃料性质、燃烧现象的本质以及燃烧基本理论有一定的认识,进而掌握燃烧技术中所必须的热化学、燃烧动力学及燃烧过程的基本知识与基本理论。掌握动力机械中气态、液态和固态燃料的相互关系和区别,以及它们的特性、燃烧特点和规律,包括闪点、着火点和自燃点,不同燃料闪点、着火点和自燃点的变化规律,以及着火的形式和条件、火焰的传播、燃烧产物的生成机理等。课程侧重预混气的爆震、层流预混燃烧、气体扩散燃烧和燃料液滴燃烧等与动力机械密切相关的燃烧理论[3]。
国内外对动力装置节能减排的要求实质上推动了燃料、燃烧理论及燃烧装置的快速发展,为确保“燃料与燃烧”课程教学内容能充分反映相关理论和技术的发展,最新国内外燃料技术、新型燃烧技术及燃烧装置应作为课程教学的重点更新内容。“燃料与燃烧”课程先后介绍了燃料及燃料特性、化学反应动力学、燃烧理论和燃烧装置等,涵盖了燃料、燃料的燃烧计算、燃烧化学动力学、燃烧反应系统的守恒方程、着火理论和燃烧界限、预混燃烧、扩散燃烧、液体燃料的燃烧、固体燃料燃烧、燃烧排放控制和燃烧装置等方面的教学内容。课程各教学模块内容主要包括:(1)燃料,主要包括燃料的来源、种类、组成,燃料性质、参数及变化规律,燃料物性计算方法;(2)燃烧过程的物质平衡与热平衡,包括生成焓、反应焓、燃烧焓,固体燃料、液体燃料和气体燃料的理论空气需求量,实际空气供给量和空气过量系数,完全燃烧产物生成量、成分和密度,不完全燃烧产物及燃烧过程的质量检测,燃烧温度和热离解对燃烧温度的影响;(3)燃烧与化学平衡,重点为化学反应速度及化学平衡,反应度与平衡常数的关系;(4)化学反应动力学,内容包括基元反应、质量作用定律、反应级数,化学反应速率及其影响因素、各种级的单步化学反应,链锁反应;(5)燃烧系统守恒方程,分子传输方程,基本守恒方程,流动边界与热边界层;(6)着火和燃烧界限,热自燃理论、强迫着火、熄火、着火爆炸与熄火现象为化学动力学控制的燃烧问题,燃烧界限的影响因素;(7)预混气的燃烧,重点为燃烧波及其区别、瑞利公式、雨果尼奥曲线、雨果尼奥曲线上熵的分布、爆震波后已燃气的速度与当地声速的比较、查普曼-焦格特爆震波速度的确定、爆震波的速度、开爆震性和化学反应动力学决定的爆震极限;(8)层流预混火焰,主要包括热理论,参数对火焰传播速度的影响,火焰驻定原理,火焰淬熄;(9)层流扩散燃烧,主要内容为伯克和舒曼理论的基本假定和求解方法、燃料射流的唯象分析(层流火焰高度和湍流火焰高度)和层流扩散火焰射流(层流射流的混合和有化学反应的层流射流);(10)气体湍流燃烧,重点为湍流火焰的唯象方法;(11)液体燃料的扩散燃烧,主要包括单油滴的蒸发及质量燃烧速度,气流中的燃料液滴,火焰的位置、燃料蒸汽、氧气、产物及温度的分布、喷雾燃烧及油滴群燃烧;(12)固体燃料的燃烧,内容包括固体燃料的燃烧过程、固体碳粒的燃烧(扩散燃烧、动力燃烧和过渡燃烧)、碳粒燃烧的化学反应(碳和氧的反应、碳和二氧化碳的反应、碳和水蒸汽的反应、一氧化碳的分解反应)、多孔性碳粒的燃烧、二次反应对碳粒燃烧的影响、碳粒燃烧速率及燃尽时间、灰分对碳燃烧的影响、固体燃料的燃烧方式和燃烧装置;(13)燃烧排放控制,包括燃烧过程中NOx、SOx和颗粒等污染物的生成机理,影响污染物生成的因素,控制污染物排放的技术措施(改变燃烧途径的措施和后处理措施);(14)液体和气体燃烧技术及燃烧装置,主要包括船舶动力装置(船舶柴油机、船用锅炉和船用燃气轮机等)的燃烧技术。
三、结论
“燃料与燃烧”是当今国内能源动力类本科专业前沿课程之一。作为哈尔滨工程大学动力与能源工程学院热机专业方向的一门核心基础课程,“燃料与燃烧”在我校热能与动力工程本科教学体系中扮演着重要角色。通过对““燃料与燃烧”课程教学内容设计的探讨,确定了以船舶动力装置共性燃烧理论作为基本的教学内容,用国内外最新燃料与燃烧技术的发展更新课程教学内容,以期夯实学生的专业理论知识、扩展学生的眼界、提高学生的综合素质。根据燃料和燃烧应用技术的发展,尤其是船舶发动机行业燃烧技术的发展,及时更新、丰富和优化课程教学内容,是实现课程教学目标、培养创新型人才的关键。通过教学内容的设计和改革,我校近几年的教学实践表明,“燃料与燃烧”课程教学取得了良好的效果。
参考文献:
[1]苏磊.《燃烧学》教学有感[J].中国科教创新导刊,2009,(34):134.
您好!
我是吉林大学汽车工程学院热能与动力工程专业97届的一名学生,即将面临毕业。
吉林大学南岭校区是我国著名的汽车、机械等人才的重点培养基地,具有悠久的历史和优良的传统,并且素以治学严谨、育人有方而著称;吉林大学南岭校区汽车学院则被誉为我国汽车工业的摇篮。在这样的学习环境下,无论是在知识能力,还是在个人素质修养方面,我都受益匪浅。
四年来,在师友的严格教益及个人的努力下,我具备了扎实的专业基础知识,系统地掌握了热能与动力工程专业的有关理论;熟悉涉外工作常用礼仪;具备较好的英语听、说、读、写、译等能力;能熟练操作计算机办公软件。同时,我利用课余时间广泛地涉猎了大量书籍,不但充实了自己,也培养了自己多方面的技能。更重要的是,严谨的学风和端正的学习态度塑造了我朴实、稳重、创新的性格特点。
关键词:能源与动力工程专业;人才培养模式;多元化;创新
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2017)07-0172-03
随着我国高等教育的普及,人才培养质量显得尤为重要。《高等院校能源动力学科热能与动力工程专业规范》(以下简称《专业规范》)指出:“在不同历史阶段,社会的人才需求不同,对高等教育的要求也不同”,“办学应当与时俱进,培养人才的模式应当转型”。因此,根据社会发展需要及时构建新的人才培养模式,已是大势所趋,各学校应以具体情况为依据,对人才培养机制进行研究。本文将以我校热能与动力工程专业培养模式为例,秉承“人尽其才,才尽其用”的育人理念,以新观念、新举措探索设计多元化的人才培养模式。
一、问题的提出
合理、高效地利用能源对于国家实现跨越式发展有着重要作用,能源与动力工程专业所肩负的使命不言而喻,而现行的能源与动力工程专业培养方案对学生的创新精神和实践动手能力的训练较少,不能满足行业对所需人才培养质量的要求,主要存在以下问题:
一是培养的人才不能满足国家和社会发展的要求。我们应当以国家和社会发展的需求为导向,立志培养出能够适应国家和社会发展的高质量人才,国家需要不同层次、不同类型的人才培养机制,各学校应根据具体情况形成自己的特色。但目前人才培养质量现状表明,一般大学培养的大学生不像一流高水平大学的学生,具有强大的基础理论与研究能力;又不如高职院校的学生,具有强大的实践动手能力,处于进退两难的境地。同时,人才的培养与企业的需求之间存在矛盾,由于能源与动力工程学科专业方向较多,教学培养过程中,缺乏社会需求调研,导致培养的学生与企业之间“脱节”。
二是“通才”培养模式不能满足学生个性化发展。“以人为本”是科学发展观的核心,“因材施教”是学生个性化发展的内涵。要一切以学生发展为出发点,促进学生个体特长与全面发展的协调。而传统的培养模式存在很多的弊端,培养模式单一,不能做到“因材施教”,忽视了学生的个体特长与兴趣爱好,“灌输式”教育依然是主要的教学模式。同时,设置的课程体系也存在不合理性,注重课程的具体性和特殊性,缺乏对各主干课程间整体性和关联性的把握。
三是多元化人才培养模式常常与学科专业多方向培养相混淆。所谓的多元化人才培养,是根据人才培养目标的不同,分别制定研究型、应用型、拔尖型人才培养方案以及“卓越工程师”人才培养方案,同一专业可以培养多类型、多层次的高质量人才,以满足国家和经济社会发展的需要。而所谓的专业培养方向,则是各高校综合自己的办学特色和教学能力设计的课程培养模块,是为进一步深造,成为能源与动力学科的专门人才而设置的。尽管目前国内各高校的专业培养方案从学科发展的角度进行了专业方向及其课程体系的设置,但仍然是同一培养人才模式下的知识拓展。
二、能源与动力工程专业多元化人才培养模式探索
为了实现“人尽其才,才尽其用”,本着“以人为本,因材施教”的原则,在综合考虑学生的个体特长和企业需求的基础上,中国石油大学(华东)能源与动力工程系开展对适应企业需求和学生个性化的多元化人才培养模式探索,着力培养特色型、工程型和研究型三类拔尖创新人才。
1.多元化人才培养的目标定位。作为一所石油特色鲜明的高水平研究型大学,要以国家和社会发展为导向,不仅要培养具有初步科研能力的研究型人才,还要培养具有实践能力和管理能力的工程型以及特色型人才;不仅要培养出企业需要的人才,更要致力于培养能够适应国家,甚至国际需求的高质量人才;不仅要有对专业技能和综合素质的把握,还要依据学生的个体特长和兴趣爱好,因材施教,制定不同的发展目标,提供不同的发展方向。我校热能与动力工程专业主要培养适应国家和现代化建设的需要,德智体全面发展,知识、能力和素质协调发展,具备热能与动力工程领域扎实的理论基础,专业知识宽广,具有创新精神和实践能力的高素质人才。以学校培养人才整体目标定位为基石,突出学科优势与专业特色,着力培养学术研究型、就业创业型和跨学科发展型拔尖创新人才。
2.多元化人才培养的顶层设计。人才培养方案是践行教育理念、落实人才培养目标的重要教学文件,是人才培养模式设计和培养过程设计的蓝图。根据《专业规范》制定的人才培养规格,充分理解“以人为本,因材施教”教育内涵,极大发挥学生的自主创新能力,科学系统地构建不同层次人才培养需要的多元化人才培养方案。需遵循以下基本原则:(1)人文社会科学素养与自然科学并重原则。工科类大学生不仅要具备扎实的专业知识和严密的逻辑思维能力,而且应该积极参加创新项目与学科竞赛,在团队中培养自己的人际交往能力与团队协作的能力,不断提高自己的人文素养。(2)学科基础与专业技能相结合原则。按照学科分类,能源与动力工程专业属于机械类。依据学科大类进行横向培养,与国际知名高校机械工程接轨,打造机械类学科基础平台,优化力学、电学、材料等平台课程框架体系与课程内容。不仅要将专业基础课程和主干课程学扎实,而且要将全部课程进行整合优化,“融会贯通”。通过课程体系框架,夯实专业基础,熟练掌握本专业领域内1―2个专业方向中的相关系统与设备的设计、运行、研究、开发和技术管理所必需的专业知识,能够综合运用所学知识,分析和解决实际问题,并了解学科当前国内外的发展现状及前沿动态。(3)加强对创新能力、实践能力和科研能力的培养。通过新生研讨课、认识实习、科研实训、专业实习等课程,循序渐进,不断提高学生的科研能力和实践能力;通过大学生创新项目以及高水平的学科竞赛等项目,让学生在实践中提高创新能力和实践能力。(4)重视学生的个性化发展的培养。在满足基本的教学目标和教学任务的前提下,重视学生个性化的培养,“因材施教”,充分尊重学生的个体特长和兴趣爱好,鼓励学生个性发展,全面发展。(5)坚持专业规范与专业特色相结合原则。办学特色是高校的立校之本,优势学科要充分发挥学科优势,关注行业发展动态,强化专业优势、突出专业特色。
根据以上基本原则,构建了多元化人才培养体系框架,如图1。
3.多元化人才培养的总体思路。以多元化人才培养目标为核心,遵循学校顶层设计原则,注重学生个性化发展,依托学校优势与专业特色,著力培养就业创业型、学术研究型和跨学科发展型多元化创新人才。(1)宽口径,厚基础,强技能。课程体系由公共基础课程,学科基础课程和专业课程组成。首先,需构建一个适用于所有专业方向的公共基础知识平台。数学课程是热能与动力工程专业的灵魂,是进行后续专业课程学习的基础,必须夯实;英语和计算机应用能力的提升尤为重要,为以后阅读英文文献、查阅英文资料打下良好的基础。其次,重视学科基础平台的搭建,基础课程是在公共课程平台基础上向本学科体系的过渡与靠拢,也是进行专业方向课程学习的基础,包括力学类、机械类、电算及控制类、热科学类及环境类课程,为后续专业课程的学习打下良好的基础。再次,构建新一代专业课程体系,加强与本专业紧密联系的相关知识与能力的训练与培养,提高学生实践技能和综合素质,增强学生社会适应能力,提高知识应用能力。(2)鼓励创新,加强人才科研创新能力培养。通过新生研讨课、认识实习、科研实训、专业实习等课程,循序渐进,不断提高学生的科研能力和实践能力;通过大学生创新项目以及高水平的学科竞赛等项目,让学生在实践中提高创新能力和实践能力。新的培养方案中新开设了新生研讨课,旨在通过与老师的交流,让大一新生对所学专业有一个初步的认识,通过了解专业当前的研究动态,找到自己的兴趣点。紧接着开设专业实训课程,目的是让学生通过查阅资料与阅读文献,一方面提高查阅文献的能力,另一方面进一步了解所感兴趣的内容。通过新生导师制的实施,完成某一感兴趣问题的调研和分析,并根据学生的情况开展相应的工作,以此为科学研究的起点,通过后续专业课程学习、专业实习、科研实训、工程实训,夯实专业基础,积极参加大学生创新项目和学科竞赛,延续4年科研训练,逐步提升学生的科研创新能力。(3)增加实践实训课程,提高实践能力。新的培养方案大量增加了工程实践、实训和实验课程的学时,以充分培养学生综合技能及动手能力。①开设专业实验、实践能力培养课程,如大学物理实验、电工电子实验、传热学实验、热力学实验、金工实习、专业认识实习、专业实习、专业拆装实习和毕业设计等;②开设了培养学生计算机运用和计算能力训练课程,如数学实验(Matlab实践)、计算机应用技术实验(C语言编程)、机械CAD基础、流动与传热计算实践等;③开设多门综合性专业课程设计课程,提高综合运用知识能力,如机械设计基础课程设计、热工测量仪表与自动化课程设计、锅炉课程设计、计算传热学课程设计、供热工程课程设计、热力采油工艺课程设计、热力发电厂热力系统课程设计。(4)依托学科,强化人才特色培养。各学校根据学校的特色设置专业课,充分发挥学校特色的优势,并充分考虑学生以后的发展需求。以我校为例,油田中的热科学技术是我校能源与动力工程专业的特色,毕业生中70%的学生都在油田从事热相关的工作,也是申报国家特色专业的亮点,课程设置根据稠油生成过程进行,从稠油生产注汽开始,到举升、集输再到炼油和化工等环节相关课程:石油工程概论、注汽锅炉、热力采油、油气集输和化工工艺与设备等,让学生能结合过程了解其中的热利用。其次,涉及动力和暖通方向的安全设备工程师资格证考证核心课程基本都具备,为一部分学生毕业后的考证或其他发展需求奠定基础。(5)多元化培养目标与专业培养方向相协调。以多元化人才培养目标为导向,在专业培养方案中设置不同类型的培训,包括科研培训以及企业培训等,提高学生的科研能力和实践能力。此外,专业还设置了特色课程,力求达到多元化培养和专业培养方向的统一。首先,构建公共基础平台,将多元化培养和专业培养进行统筹协调。目前开设的很多课程(学科、专业基础课)不仅为专业培养方向提供专业基础,同样可以为多元化培养提供专业基础,从而在新的培养方案的培养下达到多元化培养目标与专业培养方向的统一。
4.多元化培养方案的探索实施。教学培养方案能否得到严格实施,是培养能源与动力工程系多元化人才成败的后期关键环节,为达到培养方案的预想结果,应健全组织结构,充分发挥校、院二级领导督促作用,确保工作顺利进行。(1)加强培养方案制定、实施的组织保障。为保证多元化人才培养模式的顺利实施,学校从上至下成立了培养方案修订学术委员会,学院专门成立了“能源与动力工程多元化培养方案修订”领导小组,负责协调、工作部署及监督,监督培养方案的执行过程,跟踪培养方案的实施效果,通过反馈来进行修订。(2)全面系统的质量评价体系。目前,学校已经成立了教学质量评价中心,从多个方面对人才培养质量开展评价,并制定了评价标准体系,每年定期本科教学质量报告。(3)教师队伍建设。教师队伍是培养方案的落实者,同时也是有力的监督者和维护者,关系到新培养方案的贯彻情况,因此必须重视教师队伍的构建。教师不仅要精通专业知识,而且具有较强的工程实践能力和具备丰富的实践经验。这就要求广大教师要加强学习,提高综合素质,主动融入企业和社会,为培养创新型多元化人才做好充分准备。
三、结论
多元化教育以专业人才培养模式的多样化为指导思想,以国家现代化建设的需要为导向,既符合人才的发展规律,也满足人才的社会需求,更符合能源与动力工程专业的特点。在当前教育部大抓教学质量的形势下,高校应坚持“以人为本”的发展战略,坚持多元化教育思想,充分发挥各自的优势与特色,提高学生的科研能力、创新能力和实践能力,致力于培养出适应我国能源与动力行业发展的设计、管理、研发等高素质专门人才。
摘要 针对实验内容零散,实验数目多,实验设备低效、封闭等问题,通过改革实验室管理体制、整合人力资源与设备资源、建立多层次的实验教学平台等措施,取得了良好的效果。
自1998年我国推行“加强基础,淡化专业,因材施教,分流培养”、“厚基础,宽口径”的教育思想以来,根据国家教育部专业目录的设置,中南大学将热能工程、制冷及低温工程两个专业整合为一个大专业,即热能与动力工程专业。同时,为了满足经济市场对人才的需求,该专业设有四个方向:热能工程、制冷及低温工程、动力工程、热工检测与控制。其培养计划前三年立足于基础教育,后一年突出专业方向的特色。经过几年来的建设与发展,这种“通才”式的人才培养模式取得了良好的效果,学生的创新意识强,对人才市场的适应性强。在近几年就业形势严峻的情况下,本专业本科生的就业率前几年一直保持在100%,2006~2007年也在97%以上。
但在培养计划的调整过程中,实验教学仍然按课程进行设置,实验内容零散,实验数目多,实验设备低效、封闭等问题日益突出。为高效发挥实验设备的作用、促进创新人才的培养,笔者在怎样整合实验室资源、构建面向热能与动力工程大专业的实验教学平台方面,进行了积极的探索与实践。
一、改革实验室管理体制
随着学科发展和教学改革的深入,学科交叉渗透已经反映到实验教学上来。根据热能工程、制冷及低温工程、动力工程、热工检测与控制四个专业方向功能与特点,打破原有学科内部实验室的界限,成立了热能与动力工程实验中心。其目的在于有效克服原有设备管理体制分散、重复、低效和封闭的弊端,合理配置实验人员、实验仪器设备和实验用房等资源,有利于创建学科实验大平台,为培养学生的创新能力提供条件。
过去,实验室按专业方向设置,不可避免地存在信息不够畅通、仪器设备重复购置或使用率低的现象。另一方面,将有限的实验经费分散到各个实验室,实验室建设经费不足的问题更为突出。建立实验中心后,实验人员统一管理、资产统一安排、实验设备统一调配,显著地提高了仪器设备的利用率。实验室建设的项目等均由教授委员会根据学科全面发展的需要,通过集体讨论来决定,使有限的资金得到最大程度的利用效益。
二、构建科学的实验教学体系
实验中心坚持育人为本、学生为先、质量为重的基本原则,遵循循序渐进的教学规律,优化实验课程内容。通过打破每一分支学科自身的系统性、完整性,追求科学技术的综合性与整体性来实现教学内容的整体优化,使实验教学内容突出重心低、知识新、面向宽的特点。在教学组织实施方面,形成由多模块或多门课程组成的新的实验教学体系,实施基础性实验必做、综合性和设计探索性实验选做,适合因材施教的分层次教学模式。完善了热能与动力工程专业的实验教学体系,形成“三个层次”的实验教学平台,旨在加强学生实践能力和创新能力的工程实践,促进学生的知识、能力、素质综合协调发展。
第一层次:热工理论基础实验教学平台。该平台一方面为理论课教学服务,帮助学生加深对传热学、流体力学、工程热力学、热工检测与仪表等热工基础理论课程教学内容和机理的理解。其实验内容是根据相关理论课程学习的进度进行设置,以演示、验证性实验为主。通过实验,学生对某些难以描述的现象与概念形成一些感性认识与理解。另一方面注重培养学生的基本实验技能,帮助学生掌握温度、压强、流量、液位等基本热工参数的测量方法与测量仪表的基本知识,训练学生掌握常用仪表的使用、实验的规范操作、实验数据的记录与处理方法等,使学生能根据实验教学的目的,自己设计实验步骤,选择实验仪器,独立完成实验和处理实验数据,进行误差分析,最后给出科学的评价,以培养学生进行科学实验的基本能力。
这类实验课侧重于基础性实验,不过分强调独立设计实验,避免搞形式主义的实验教学。其实验学时数约占专业课程实验的50%,同时要求学生严格按照培养计划选择实验项目。热工理论基础实验教学平台,既配合了理论课程的教学,也为后续的专业实验教学打下了基础。
第二层次:专业综合实验教学平台。这类实验课程要求学生在教师的指导下,综合运用本课程以及与本课程相关的知识、实验方法与实验手段等完成相关实验,旨在培养学生综合运用知识的能力与素质。
在这类实验课程的设置中,改变以往不同的专业方向采用不同设备的思想,重点选择一些典型设备,对实验内容进行整合,根据不同专业方向的培养要求,其实验内容的侧重点有所不同,挖掘现有实验设备的潜力。如柴油机,对于动力培养方向,主要研究柴油机的特性(如万有特性、示功图、速度特性、排放特性等);对于热能工程研究方向,主要研究燃料的特性、燃料的燃烧状况以及机体的传热状况;对于热工检测与控制方向,主要研究流量、压力、温度、转速、气体成分等各种参数的检测方法以及控制模式。通过对溴化锂制冷机与现场总线系统的连接与开发,可以开出满足制冷与空调、热能工程、热工检测与控制三个方向培养目标的综合性实验。
第三层次:专业设计与研究探索性实验教学平台。学生在教师的指导下,根据给定的实验目的和实验条件,自己设计实验方案、确定实验方法、选择实验器材、拟定实验操作程序,自己加以实现并对实验结果进行分析处理;或者学生在教师指导下,在自己的研究领域或教师选定的学科方向,针对某一或某些选定研究目标进行具有研究、探索性质的实验。这类实验课程主要培养学生灵活运用所学专业知识提出问题、分析问题以及解决问题的能力,培养学生的创新意识。
这类实验课程主要对高年级本科生开放,部分实验也适应于研究生,从而形成本研连通、高度共享的实验装备平台,实现资源的最大程度的利用。如低氧弥散燃烧装置、空调系统性能及空气品质实验平台、溴化锂现场总线控制系统等。
三、加强实验师资队伍的建设
由于我国教育领域长期受到重理论、轻实践思想观念的影响,实验教学还没有得到应有的重视,很多教师不太愿意去实验室,同时受到各方面条件的限制,实验室人员的引进比较困难,致使实验室师资不足的问题日益突出。为改变这种状况,我们一方面建立适当的激励机制,充分发挥现有实验人员的积极性。另一方面制定了一系列制度鼓励教师参加实验室建设,如规定任课教师必须参与实验室建设、实验指导等工作;建立实验室建设专项基金,资助教师投身于实验室建设;设立了实验室建设业绩突出的教师奖励专项基金。
四、教学效果
经过几年来的实验教学改革,取得了良好的效果,具体表现在:①提高了实验的开出率,达到97%;同时提高了实验课的质量,开设有“三性”实验的课程占开有实验课程的87%;②涌现出了一批学生参与、教师设计制作的优秀实验装置与项目,如“制冷兼制热水一体化实验台”、“空调系统性能及空气品质实验平台”等均得到兄弟单位的肯定与赞赏,相继有多所高校委托我们加工制作上述实验装置;③涌现出了一批优秀的学生作品:“强化辐射传热的技能环保燃气灶”获第八届“挑战杯”全国大学生课外科技作品竞赛三等奖;“水蒸气吸热式空气温度调节器”获第二届“升华杯”学生创业计划大赛特等奖;“周期热流体导热系数测定仪”获第四届“升华杯”学生创业计划大赛一等奖;“泵综合性能实验可视化数据处理系统”,实现了利用计算机获取实验数据的功能,大大缩短了实验时间,提高了实验的准确性;低氧弥散燃烧关键部件—蜂窝陶瓷蓄热体的周期传热过程,创新性地应用了数学物理方程方法中的摄动法求解,完善了薄壁蓄热体周期传热半解析数值理论方法,相关论文先后在5个EI和SCI源刊上发表,并申报了2项专利;论文“Experimental research on compulsive cooling of swirling jet impingement” 在HDP’06(High density microsystem design and packaging and component failure analysis)国际会议上宣读,获得最佳学生论文奖。
五、结束语
几年来的教学实践表明:新的实验教学平台,充分利用了人力资源与设备资源,使我院的实验教学条件与实验教学水平都得到了提高,为培养学生创新能力提供了良好的条件。同时我们也清楚地认识到:实验教学改革,任重而道远,不断改进实验教学内容、手段、方法以提高教学质量,将是我们长期面临的任务。
参考文献
1.杨天怡,胡新平,等.创新教育与实践教学[J].中国高等教育,2005;(23):28-30
2.姜宝成,谭羽非,等.构建实验教学体系,建设一流热工实验中心[J].理工高教研究,2007;26(1):76-77
3.,黄文,等.建设学科实验大平台,促进创新人才培养[J].实验室研究与探索,2003;22(1):124-125
关键词:热能动力工程;锅炉;能源;发展
中图分类号:TE08文献标识码: A
引言
科学技术的进步,社会生产力的不断发展,能源缺乏成为了生产生活亟待解决的问题,热能作为长期广泛被应用的能源,在众多的企业发展,工程作业中发挥着重要的作用,尤其是在动力工程中。众多的企业锅炉工厂、药厂等都对热能和动力工程有着不时之需。并且应用范围逐渐扩大,应用领域也不断延伸,发展前景不可估量。
1、热能动力工程
热能动力工程,简而言之就是热能与动力工程的有机结合体,它的研究范围广泛,涉及学科众多,与很多相关专业出现了交叉现象,专业研究的方向主要被定位于二者之间的相互转换问题,能源的来源及利用途径问题。
2、我国的热能动力工程发展情况
随着社会的发展,我国国民经济得到很大的发展,人们也是越来越关注人才和教育方面,为了能够更好的适应经济前进局势中对于人才的需要,我国也会加大了对这方面的力度。在1993年我国教委对各个高校下发了相关政策,要细致划分专业,主要是9个学科,包括热能项目、热能项目以及动力设备、热力发动设备、制冷和低温项目、流体设备以及流体项目、水利水电动力项目、项目热物理、能源项目以及冷冻冷藏。到了1998年教育机构又重新下发了更改计划,将这些专业合并到一起,也就是现在的热能和动力项目,并且在全国的各个高校成立这个专业。大量的运用能源在很大程度上推动了热能以及动力项目的发展,它将各类设备原理,动力学理论学识,教育各类优异的设备转化措施进行了全面的综合,正在运用到社会的建设中,促进了社会的发展。能源动力已经广泛的运用到各个行业中,推动了我国科学技术的发展。
3、热力动力工程存在问题的深入研究
热力动力应用于锅炉是一项新的研究,虽然可以很好的解决资源环境问题,但在一定程度上它也有一些显而易见的毛病。其中最为不容忽视的便是风机问题,风机是一种机械,它通过装有多个叶片轴旋转来推动气流,叶片将施加于轴上旋转的机械能,转变为推动气体流动的压力,从而实现气体的流动,是一种广泛应用于生活中的设备。举例说明,比如说发电厂,锅炉,矿井,隧道,车辆,船舶和建筑物的通风等,都离不开它或多或少的帮助,其中,作为重要的是应用于电站,它发挥着不可磨灭的作用。如今,机组向大容量,高转速,高效率,自动化方向飞速发展,是得风机的安全可靠性受到巨大压力,一旦发生巨大事故,如烧坏电机,窜轴,叶轮飞车,轴承损坏等,不仅对当地电厂造成巨大的财产损失,更是威胁着当地工作人员的生命安全。由此可见,风机利弊兼互,但技术的要求使得风机必须使用,所以,待发现新技术之前,还需的是不断完善风机技术,引进先进技术,使其向智能化方向发展,从而达到真正的节能高效。
4、热能动力工程在能源与锅炉方面的应用
4.1、热能动力工程在动力能源方面的应用与发展
在我国的工业发展中,能源动力是不可缺少的重要生产力,并且在很多工业领域中,都离不开热动能这一生产资源。如何提高能源动力的应用效率,减少热动能的无功损耗,成为了当前工业发展中最需要解决的问题。只有实现热能的高效利用,才能起到节能环保效果,才能促进工业的可持续发展。而在热能动力工程技术中,其所应用在最主要方面就是风机。
风机是一种应用非常广泛的机械设备,在多个个工程领域都是不可或缺的重要生产设备。如发电厂、车辆、船舶等。风机的主要运行原理是利用多个叶片进行旋转来产生机械能,并应用在工程机械的动力能源中,从而推动工程机械运作。随着工程机械的性能要求越来越高,对风机的运行效率也提出了更高的要求。提高风机性能同时还对于节省动力工程能源也有着重要意义,这是热能动力工程的研究方向之一。
另外,工业锅炉中的风机叶片旋转的内部机械流场的不定性非常强,所以,做详细的试验去研究锅炉风机是非常困难的,因为会涉及到很对的细节,比较繁琐,就目前的情况对其的力学解释和分析方法也不是非常的完善,尤其是对于流动分离等现象的研究在锅炉研究中时非常重要的。进行研究的时候还需要建立比较可靠的实验模型和数值模拟,从而能够仔细的分析机械流场内部。为了能够准确的研究锅炉风机叶片旋转的空气流动情况,一般情况下都是利用软件建立二维数值模拟实验的方式。对于这个软件数值模拟实验首先是要建立一个二维模型,然后根据提供的相关的数值进行网格的划分,设定边界区域,然后是求解输出的网格,主要是利用这些相关条件进行,也可以使用求解器。最后将求解出的结果在建立一个二维数值模拟,然后模拟求解空气留角下的流动,然后分析比较得出的结果与速度矢量图,从而能够得出锅炉风机叶片分离和攻角之间的关系。
4.2、热能专业中工业炉的发展
1)、空燃比例连续控制系统
这种系统的组成涉及很多,主要是烧嘴、燃烧控制器、空气/燃气比例阀、空气/燃气电动蝶阀、空气/燃气流量计、热电偶、气体分析装置、PLC等。它的主要工作原理是首先将热电偶或气体分析装置检测出数据,然后将这些数据传送到PLC,然后将这个值和设定的值进行比较,偏差值就按照比例积分、微分运算输出4-20mA的电信号,然后调节空气/燃气比例阀和空气/燃气电动蝶阀的开度,从而能够很好的控制空气/燃气比例和炉内温度。
2)、双交叉限幅控制系统
这种系统的组成涉及的方面也很多,主要包括烧嘴、燃烧控制器、空气/燃气流量阀、空气/燃气流量计、热电偶等。它的主要工作原理是通过一个温度传感器热电偶,将测量的温度转变成电信号,这个信号主要是代表测量点的实际温度,而对于这个点的温度期望值主要是通过预存贮在上位机中的工艺曲线进行自动设定的。这两个温度之间存在的温差刚好由PLC对燃气/空气流量阀的开度进行自动校准。对于该空气流量阀测量的方式主要是通过电动执行机构定位、控制空气/燃料比,以及借助外界的仪器进行的(主要是孔板和差压变送器),测量燃气的流量主要是通过一台安装在燃气支管上的质量流量计进行的,从而能够很好的控制温度。
5、热能动力工程的未来发展方向
5.1、往热能动力和控制工程发展
热能动力和控制工程的发展需要掌握热能和动力之间的相关知识内容,与此同时对锅炉的原理、汽轮机的原理、风机的原理等方面也是需要了解和掌握的,与此相关的动力机械设计、热力发电厂、燃烧污染与环境、传热传质数值计算以及流体机械相关的领域知识也需要了解和掌握的。
5.2、往热力发动机和汽车工程发展
对于热力发动机和汽车工程的发展需要掌握热力发动机的原理与车辆工程两个主要方面的知识。在此基础上,还可以往制冷低温工程和流体机械方面做进一步的发展,因而需要进一步的掌握制冷、流体力学以及机械方面的相关知识。
5.3、往水利水电动力工程发展
水利水电动力工程需要掌握水轮机、水轮机的安装检修和运行、水轮机调节、水利机组辅助设备、现代控制理论、电机学、发电厂电气设备、发电厂自动化、继电保护原理等众多领域的知识,与此同时还需要了解水电厂的计算机监控与现代测试技术的相关知识。
结束语
随着科学技术的不断发展和进步,使得热能动力工程也有了进一步的发展,同时也促进了我国热力发动机行业的发展以及一些新兴行业的发展。另外,热能动力工程在能源和锅炉中的应用,也因为经济的发展和技术的进步得到了广泛的应用。随着热能动力工程对日常生活的重要作用,希望相关的研究者更加的努力,继续在能源和锅炉的应用中发掘新的功能,进一步的满足人类的需求。
参考文献
[1]王强.浅谈热力动力工程在锅炉和能源方面的发展状况[J].科技致富向导,2014,18:87.
1、热能与动力工程专业:本专业培养具备热能工程、传热学、流体力学、动力机械、动力工程等方面基础知识,能在国民经济各部门,从事动力机械的动力工程的设计、制造、运行、管理、实验研究和安装、开发等方面的高级工程技术人才。
热能与动力工程是多门科学技术的综合,其中包括现代能源科学技术,信息科学技术和管理技术等,主要涉及热能动力设备及系统的设计、运行、自动控制、信息处理、计算机应用、环境保护、制冷空调、能源高效清洁利用和新能源开发等工作,面向及培养知识面广、基础扎实、创新能力强的复合型高级人才。
2、汽车发动机设计专业:属于热能与动力工程的一门学科。
【关键词】热能与动力工程;锅炉
引言
随着经济的不断发展,现有的化石资源已经远远不能满足我国现下经济的快速发展,能源问题越来越受到党和人民的密切关注。所以,在有限的能源下,想要发展经济就必须用提高科学技术的手段来使能源的利用率得到提高。热能与动力工程是一门工程应用专业,这门学科的包含机械工程学和跨热能与动力工程,这两门学科也是其主要的理论基础,该学科的应用与发展原理就是将热能与机械能在一定的条件下进行互相的转化,来产生各机械设备运转所需要的动力。我国经过长时间的探索,热能动力工程已经得到了很大的发展,取得了很好的发展成果,其应有的价值在锅炉方面体现的淋漓尽致。目前,我国在锅炉的利用和发展过程中存在的主要问题就是能耗过大,这是每个从业人员都必须面对的现实问题。我们应致力于用热能动力工程技术来对燃料的燃烧进行创新,来使能源的利用率得到改善。锅炉是主要的热能与动力工程的承载者,能量转化是其在生产过程中的主要动力,因此要提高锅炉的利用率就必须在设计锅炉初期就应该用热能与动力工程的标准来武装设计方案,唯有这样才可以使锅炉的燃烧效率以及能源利用率得到很好的提高。
1 热能与动力工程的基本内容以及发展概况
1.1 热能与动力工程的基本内容
热能与动力工程包含多们学科知识内容,因此是一门综合性比较强的学科。热能的研究以及用适当方法进行热能与动力学之间的转化是其主要的研究方向和内容。在能源利用高效的锅炉上我们可以看到,热能和动力工程的很多系统性的应用都体现在了锅炉的设计上,研究内容对锅炉的运行也起到了指导的作用。我们在对热能与动力工程研究的同时,也必须兼顾其他领域的研究,毕竟它是一门综合性的学科,尤其应将研究的重点放在热能与机械能的转化上,这样才可以更好的提高对这门学科的认知度。同时,作为一门有着广大发展前途的学科,它也设计很多的发展方向,自动化的发展方向就是随着科技的不断进步而衍生出来的。目前我国在热能与动力工程这方面的人才相对匮乏,人才的培养也是未来发展的一项重要的工程,用知识性的人才来解决能源方面的使用问题,来使热能动力工程的作用得到发挥,从而为我国的经济发展提供一个很好的平台,从这个角度来说,马不停蹄的进行科技创新,提高对热能与动力工程的研究的意义已经变得非常重要。热能与动力工程旨在解决的是能源和环保方面的问题,减少废物的产生将能源高效的利用是一件十分艰巨的同时也是我们需要克服的任务。
1.2 我国热能与动力工程的发展概况
我国的热能与动力工程始发与中国成立初期的50年代,我国各种企业以及生产方式都是遍地狼藉,后期的一切发展以及人才的培养都是借助于苏联的模式,所以我国的经济发展以及人才的培养都得到了很大的改善。随着改革开放后我国社会主义经济进行的如火如荼,热能与动力工程呈现出勃勃的发展生机。随着市场经济的要求,热能与动力工程的人才需求越来越高,因此教育部将原来零零散散的九门关于热能与动力的学科整合为一体并将其纳入大学生的学习行列。整合后的学科综合性以及学科内容针对性极强,尤其广泛的应用领域是在锅炉方面。解决能源短缺的事实是热能与动力工程发展的主要目的,这是不争的事实,所以其有很高的地位在国民经济发展中是不容置喙的,人们对它的高度重视一定会持续高温,使我国的能源提供能够更加流畅、高效。最新的热能与动力工程发展将环保理念融入到了工程实践的发展之中,减少能源的浪费,降低水、大气以及固体废物的排放,将生态化提到日程表上。现在的热能与动力工程的发展会为以后的经济发展夯下坚实的基础,将经济发展的可靠性得到很大的提高。
2 热能与动力工程在锅炉方面的应用以及发展创新
2.1 热能与动力工程在锅炉方面的应用
是否成功的将热能与机械能进行转化的核心技术就是锅炉内部的燃烧控制,随着科学技术的不断进步,锅炉填料的技术已经取得了很大的发展,由以前的人工填料演变成现在的燃料填充的自动化阶段。热能动力自控技术可以将锅炉的燃烧分为两个类型。第一种是由各种元件组成的连续性控制系统,这种方式能有效的进行锅炉内部的温度调节,以此来提高燃烧效率,但是温度控制不够精确,需要仔细认真的态度进行细致确认;第二中是双交叉控制系统,这种方式可以节省材料,更重要的是能较为精确的控制温度在合适的范围内。目前,工业炉是应用比较广泛的一种炉子,是工业生产中的重要组成部分。工业炉的主要作用就是通过更加深入的研究能源利用率来达到锅炉发展的新时期。经过对热能动力学的研究,现在的步进式以及推钢式锅炉在热能的转化方面取得了令人欣喜的进展,虽然这两种方式在输料方式上有一定的不同点,但是使用起来效果却是非常好的。在未来的发展方向上我们可以清楚的看出,热能动力学工程可以在能源方向、汽车工程方向以及低温控制技术方向上有着很大的提高空间,在未来的市场上有着无限的发展潜力,能够逐渐的将人们的生活方式发展成自动化。锅炉供暖、电能供电技术等等都应耳熟能详了,这些已经完全融入到人们的生活生产中,当然世界上还有很多的未知之谜需要我们求探索,需要有识之士去开发、去展望,去实现我们美好的明天。将锅炉等行业的能源利用达到最高,实现能源的高效化。
2.2 热能与动力工程在锅炉方面的发展创新
2.2.1 热能与动力工程在锅炉方面的发展
世界第一台锅炉在英国产生,随之进行了蒸汽时代的工业革命,虽然锅炉是工业炉的一种,利用燃烧来提供所需要的热量,但是这样不但对能源有着很大的浪费,而且也会造成生态环境的恶化。随着科技的进步,越来越多的技术应用到了改良锅炉行业中。当前,在我国各行各业上广泛应用、工业上加热装置普遍使用的锅炉就是工业炉,它的种类很多,数量涉及的范围广,我国国民经济的发展很大程度就是依赖工业炉的改良与使用,因此它的发展与国家建设以及战略息息相关。在国家节能减排的号召下,锅炉业首当其冲,节约型的锅炉建设是各个行业努力发展的目标,在高校中热能与动力学的学生应该积极涉猎各种技术,在学习好理论基础知识的前提下还需要培养一定的分析问题、解决问题的能力,作为21世纪的学生,必备的素质之一就是进行计算机操作,那样才能跟上时代的步伐。能源对于一个国家的重要性不言而喻,国家经济发展是否长久受能源利用效率的直接影响,创新、环保能力的培养是当代人才的迫切需要。发展新技术,提高能源利用率尤其是在锅炉行业的效率是摆在我们面前的主要问题。
2.2.2 热能与动力工程在锅炉方面的创新
众所周知,进行能量的转换调节是锅炉燃烧控制中非常重要的一环。随着时代的不断发展,锅炉的类型以及填充燃料的方式都有了很大的发展,同时也有效的控制了锅炉的燃烧效率。在燃料的消耗系统中,有两类是能够进行能量控制的。一类是调节空气与燃料的比例值,通过和锅炉的设定值进行比较来得出所想要的结果,但是这种方式比较复杂,而且精确的计算也没有实现,要想使技术的准确性能够保障,还需要对锅炉的设定值进行多次的确认才可以。现在的主要手段是经过计算机的设计计算来提高锅炉的效率,通过计算机来控制锅炉的运行与操控,达到自动化的目的。通过调整锅炉的燃烧方式提高了能源利用率,减少了对环境的污染。在锅炉风机上,热能与动力工程为降低风机故障而造成设备损害,因此在改良风机的问题上热能与动力工程也进行了很大的创新,保障了锅炉电机的安全运行。热能与动力学工程在最近几十年的发展中研发出一种可以在不同方向上测定燃料速度的软件,通过数学模型得出一系列的模拟结果,从而可以有效的改善锅炉内部某些部件的性能。
3 热能与动力工程在锅炉应用方面存在的问题
热能与动力工程在锅炉应用方面存在的主要问题除了如何提高能源利用率外,最主要的就是锅炉风机方面问题。锅炉的风机主要是用于传送以及压缩气体,也就是将气体风能转化为机械能,从而保证锅炉的正常运转。随着人们大量的需求能源,越来越多的负荷强加到锅炉上,致使风机的自身性能降低,从而导致锅炉电机的损害,严重影响锅炉的效率,并且在一定情况下会导致锅炉其他设备受损,这将直接导致大量的经济损失,同时也会对操作工人造成安全威胁。良好的热能动力工程技术能有效的尽心锅炉的改进,但是由于叶轮机械结构复杂,很多不确定性的因素都会影响温度的测量,致使我国到目前为止还没有有效的方法来解决这个问题。所以如何行之有效的将热能与动力工程技术应用到风机的改良上,顺利的产生持续性能高的锅炉已经成为热能与动力工程人员需要考虑的问题。只有不断的依靠热能与动力工程技术不断的对风机进行改进,才能保障工作人员安全以及锅炉的正常运转,才能不断的对锅炉进行改造,才能使锅炉在运转和工作中发挥出应有的作用。
4 结语
锅炉有着悠久的历史,经过人类科技文明的发展,锅炉也经历了很大的改善,拓展了自己的性能。本文在对锅炉运转以及设计理念上应用热能与动力工程进行了详细的阐述,并对该工程对锅炉中存在的问题提出了有效的解决办法,深入的研究了热能动力工程在技术上对锅炉在燃烧方面的应用,尽所能的通过提高燃烧效率增强燃料利用率。简而言之,目前我国人才尚很缺乏,需要大量的培养相关知识性人才,用实际行动来提高他们对该行业的探索能力,不断的对该工程涉及的领域进行研究,勇于创新,挖掘出热能与动力工程在包括锅炉在内的使用领域上的其他潜力,行之有效的降低能量的消耗,为我国的经济发展事业奉献自己的一份力量。
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【关键字】:锅炉;能源领域;热能动力工程;发展现状;
就现阶段的世界能源使用情况来看,积极的开发新能源,已经成为了一项重要的责任指标,我们从能源的利用率出发,对其工程的能源资源利用率来说,其高低就决定了工程的合理性。专业领域在研究的过程中,会 影响到自身能源资金的有效性,因工程领域内的环境来说,其所发挥出的基本能力以及供给发挥作用,都能够对其运行效率有所提升。下面我们对锅炉与能源领域额热能动力工程进行简要分析。
一、能源动力工程概述
能源动力工程是对现代热能工程以及热力发动机的研究,其主要包括了对基本工程技术与热物冷藏等多个工程方面的合理化设计,这一点与热能的动力转化形式来说,可根据其技术的热能工程以及热力发动机的多个方面,其作用在于对热能和动力发动机的综合设计。在我国的煤炭资源丰富建设上,可结合企业的节制性质来看,可结合世界范围内的场景分析,并完善其在废气的处理,根据土壤环境的诸多危害,改善对脱硫技术等多方面的改进,对于基本的威胁作用,都会严重影响到资源的使用率,在应用的过程中,我们从环境的污染情况进行综合发展研究,其利用率是影响其转化率的重点。
就我国近年来的社会发展程度来说,对于工业锅炉的电站锅炉发展情况,其作用对于锅炉的使用来说,作用也可以确保其基本的设施需求,在连接上,根据整体的能应用渠道进行整体检测控制,这从基本的燃气阀冰箱调控等,都会产生主体形式上的调控失调,从配件的通过率上,可满足其整体的设计。其作用技术形式,对热力的发动机以及工程物理作用等,都会形成一套有效的促进作用,这在我国的人口基数以及促进的煤炭效应等方面,根据其科技水平的发展,也逐渐的影响到了对科技水平的实践作用。对于存储量的资源设施受益建设,其科技的进步是确保电脑控制方法得体的根本所在。
二、锅炉与能源领域的动力工程中存在的相关问题
从现代的设施发展情况来看,其动力工程中存在的诸多问题,都会因锅炉内部问题而导致其基本运行出现故障问题,这就需要我们加强基本的设施建设,并通过安全威胁上的控制,从而确保其发展过程中的有效性。下面从不同方面的问题进行简要分析。
(一)锅炉方面存在的诸多问题
锅炉建设过程中对主要问题的设施检查,则主要集中在了锅炉的内部以及风机上,从现代锅炉的主体设施,在建设中,就可根据其相互的转换过程,实现对基本器件设施上的安全防护建设,这对于风机在转动上的策略发展上,间接的影响到基本设施上的基本设施建设,这对于我们的锅炉基本设施,其设施风机的安置工作,也就形成了对整体运动负荷作用的合理化创建,对于经济损失操作上的现象调整问题,可根据人员的安全威胁,促进其不同阶段上的安全性能保障,从而让避免出现操作中的特重大事故发生。对于热能的动力工程设置,就需要建立在对基本发展措施上的有机控制,这对于基本形式上的有效控制,都能避免事故发生。
(二)热能动力工程在风机应用中的问题
从我们现阶段所出现的风机作用来看,其机械的转化率,对人们在应用过程中对动能形式上的控制,这对随着能源的需求量问题来说,是促进其增加作用上的有机发展,我们从风机运行过程中所呈现出来的算坏问题,都会影响到基本设施的正常使用,对于基本的措施控制来说,促进热能的使用作用,可结合实际的使用规律来进行综合的控制调整。但是在实际使用过程中自身存在的问题,会影响到对风机装备的设施改善。
三、热能动力工程在建设过程中的锅炉应用策略
从现代社会的发展情况来看,对于基本设施的建设发展规律,需要结合以下的几点应用来进行相应的调整,其主要分为以下几点。
(一)热能动力工程的应用
能源动力的发展,是影响国家经济发展的重点,这在国防、民生多个方面都有极大的影响作用,我们从现代经济的发展积极性来看,其适应效果对热能动力工程的影响来说,都是影响自身发展的重点,为加强这一形式的风机作用应用等,需要从风机的应用效果来进行电厂等多个角度上的就控制,并促进对领域内通风效果的全面监控管理。为满足现代社会的告诉发展,对已有的机组容量与效率等,都需要进行操作上的控制强化,并通过安全性分析,从而实现对需求上的加强。这对系统的安全性,以及可靠性等,都能够为其提供有效的保障作用。
(二)动力工程的锅炉应用
从我国现阶段的动力工程应用来说,其燃料的使用对电能的转化作用等,都需要加强对物料以及使用工件形态结构上的有效控制,这对于锅炉队伍的动力能力来说,需要促进其在工程应用过程的综合作用,并以软件的方针锅炉效应进行综合的发展,并以此来加强对锅炉内部燃烧技术上的有效控制,通过有效的策略控制建设,从而是吸纳对控制方式上的交叉控制,这对于幅度的控制体系来说,都能够极大的促进其燃料比例上的有效控制,是促进其连续性的根本所在。
对于动力工程的应用,热能锅炉的使用,是将机械能转化为电力的根本所在,因此只有更好的完成对这挂历形式上的控制,才能够确保其使用的运作正常。
四、锅炉与能源动力工程的未来发展路线展望
伴随着现代社会的不断发展,在能源的使用理论上,需要结合实际使用过程中的是操作,而这对实际的生产需求来说,其能源的不可缺少效果,均会影响到对基本设施上的控制。从能源动力的利用效率来看,基本的热能控制,需要从风机的实际应用范围进行机械设施上的严格监控。
为提高能源动力的应用效率,我们从无用功率形式损耗形式上的有效 调控,并以此来加强对工业发展渠道内部的合理控制,这样对工业的发展持续作用来说,也能更好的促进其在基本设施方向上的有效控制,并促进其生产设备的安全性发展建设。
对于现代能源的综合性应用,我们需要加强对电厂、船舶等方面的控制,并通过风机的有效控制实现对主要能源需求上的控制,并促进其机械能的有效运作。
结语:
对于现代社会的不断发展,对能源需求上逐渐出现了供能不足的情况,这一问题的出现,在现代的社会发展中,就成为了主要的影响因素,我们需要结合综合行为上的合理化调控,从根本上完成对基本行为策略上的调整,真正的做到可持续发展。在实践中,通过不断的挖掘相关工程的技术动能,从领域内的潜力发展上,哇哈才能对高效率锅炉的有效转变,并以此来完成对高燃料利用率形式上的创新创建。
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关键词:热能与动力工程;锅炉领域;风机监控;燃烧控制
热能与动力工程在锅炉领域的应用,是改善我国锅炉应用中,能源过度浪费、资源量减少的重要举措。经济发展需要能源支撑,近些年环保意识提升,对于能源应用方面更注重利用率的提高。作为能源转换的关键媒介,锅炉的应用领域扩大,逐渐成为热能与动力工程研究关注的焦点。我国地大物博,有丰富的能源资源,但是若一度过度浪费或者无节制消耗,能源会不断减少,甚至限制城市建设与经济发展。在此基础上,就需要及时将锅炉领域发展以及热能与动力工程研究力度加大,推进锅炉建设步伐的同时,不能忽视热能与动力工程的创新升级,植入更多学科知识,并激发热能与动力工程作用,扎实锅炉发展基础,提高运行效率,有效节约能源消耗。
1锅炉应用研究
锅炉在很多工业生产中都是必备组成。通过化学能转换的方式,将能源以热能或者其他能的方式为人们提供,除了化学能与热能转换之外,还能够将蒸汽转换为机械能,其具体结构详见图1。锅炉实际应用中,与发电机相互配合,将普通能源转换为电能,满足生产生活需要的同时,方便产业发展。锅炉的应用种类受到燃料差别影响存在一些不同,如热水锅炉或者蒸汽锅炉等,天然气、煤等都是锅炉运行的关键燃料。应用最普遍的为热水锅炉,是正常生活的必备器械,满足民用热水需求。工业、传播或者机车等行业则应用的锅炉类型为蒸汽锅炉。锅炉应用为人们生活提供了很多方便,同时也为工业发展等创造更多发展与创新的契机。锅炉应用价值巨大,但是能源消耗也比较大,这方面是锅炉长久发展与创新必须关注的内容。如何提高锅炉应用作用,减少锅炉运行能耗,是当前锅炉应用研究的重点内容。
2热能与动力工程介绍
热能与动力工程研究中,必须掌握其中的组成内容,这样才能在提高热能与动力工程转化效率方向引导下,取得更理想的创新效果。流体机械、热力发动机、热能动力、火力火电、水利水电、制冷低温工程、能源环境、新能源开发等都是热能与动力工程研究的重点,寻找更科学的方式,有效转化热能与动力,是热能与动力工程研究的主要方向,同时也是综合性较强的体现。热能与动力工程研究中,加大深入研究力度,从系统化角度出发,融入更多自动化元素,简化能量转化过程的同时,真正将能源利用率提高,并且为锅炉的应用与升级提供更多帮助。
3锅炉领域中热能与动力工程应用问题剖析
针对当前的锅炉应用来讲,其生产运行期间,风机非常关键,是帮助其实现能源转换的基础,及时为锅炉运行输送所需要的有效气体。在这种情况下,热能与动力工程的应用,将其有效渗透到风机运行中,经过行之有效的优化与调整,对锅炉风机结构加以升级,并且提高锅炉运行效能。当然整个过程中必须认识到,锅炉内部结构尤其复杂,特别是叶轮方面,外界因素极易对温度变化值造成影响,造成锅炉测量的结果准确性下降,系统安全可靠性降低,这方面必须提高重视。面对这方面的问题,热能与动力工程植入研究中,虽然不断寻找更合理的创新方式,但是所提出的处理办法缺乏确切性。两者的融入并非一无所获,热能与动力工程帮助锅炉及时对风机叶片燃烧环节进行检测,不仅能够精准掌握其速度,同时还能够根据数据统计对燃烧速度进行模拟,对风机叶片的使用寿命进行高精度模拟与评估,严格控制锅炉运行与燃烧速度,将锅炉运行期间可能存在的风险排除。
4锅炉领域热能与动力工程应用必要性
热能与动力工程在锅炉的应用中,根据锅炉运行依靠的机械工程学原理,及时在其中注入跨热能动力学内容,从而对转化规律进行掌握,梳理与总结将能量进行最大化转化的方法。从整体上来讲,热能与动力工程在锅炉中的应用,工程专业性特点非常突出。实际应用中,研究的主体为热能与动力转化,根据锅炉应用特点,注重转化效率提高的同时,还要综合机械、工程热物理以及其他领域工程变化规律,以达到锅炉运行中热能与动力工程应用目的。作为锅炉运行中的重要组成,热能与动力工程实际应用中,必须尊重其中的系统性变化,并且总结锅炉运行规律。加大信息技术与自动化技术等的应用,明确锅炉发展的方向,核心在于综合应用自动化技术,有效将其融合到热能与动力工程中,将其作用发挥到最大化。与此同时,还要将锅炉运行效率提高,保证锅炉运行安全的同时,激发锅炉运行的经济价值。
5锅炉中热能与动力工程运用创新举措总结
5.1风机监控中热能与动力工程的应用
热能与动力工程在锅炉的运用中,针对锅炉中的风机进行了优化与创新。对风机的应用进行了客观分析,认识到风机作为锅炉结构的重要组成,及时为锅炉提供运行所需要的气体,以保证燃料得到充分燃烧。社会建设与经济发展背景下,锅炉能源消耗率增加,及时将风机运行时间延长,才能真正将锅炉运行效率以及能源供应率等提高。部分锅炉系统运行中,过度追求效率提升,以不科学的手段将风机运行时间延长,如此会增加风机运行负荷,热量迅速增加,风机结构位置特殊,若热量增加却得不到及时措施予以降温,必然会出现问题,不仅无法将锅炉运行效率提高,甚至还会对正常运行造成影响,威胁锅炉运行安全。面对这种情况,热能与动力工程的应用,及时明确风机运行期间所承受的负荷点,并制定科学合理的散热方案,保证风机恒温运行,延长风机使用寿命,提高风机运行效率。热能与动力工程与风机运行的结合,必须对其内部结构全面了解,认识到风机运行期间温度数据的测量与统计,常规测量手段并不能满足其要求,尤其是技术方面存在明显的限制性因素,在这种情况下,从电气技术方面着手,利用软件的方式,对风机叶片燃烧速度进行实时监测,及时统计监测数据并迅速创建二维模型,在网格划分基础上,得到风机叶片燃烧的准确速度。求解器的协助下完成计算与结构分析,这种方法在一定程度上解决了风机运行期间温度控制、燃烧速度等监测短板,当然实际应用中比较容易受到温度影响而出现一些温差,这方面还需要进一步深入研究。
5.2锅炉燃烧控制方面热能与动力工程的应用
热能与动力工程在锅炉中的应用,还体现在燃烧控制方面。锅炉整体运行中,燃烧控制是重要组成,不仅对能量转换幅度进行有效调整,同时也是自动化控制升级的关键环节。现代化技术与自动化模式的融入,帮助锅炉实现了人力填充燃料的转变,升级为步进式自动控制填料,当前部分锅炉已经实现了全自动燃烧控制,自动化水平明显提高。结合当前锅炉中热能与动力工程应用情况,其与自动控制技术的融合等,科学控制锅炉的燃烧速度。具体控制方法主要包括两方面。(1)空燃比例连续控制系统,组成部件包括烧嘴、热电偶、流量计、PLC、燃烧控制器以及气体分析装置、电动蝶阀等。从热点偶检测的方式,对燃烧控制数据及时掌握,随后是数据传输,对比锅炉运行规定数值,通过比例积分以及锅炉输出电信号等对存在的偏差值进行调节,还要控制电动蝶阀以及比例阀等开合的具体程度,由此帮助空燃比例连续控制系统实现空气、燃料比例的严格控制,从而达到对锅炉内温度有效调节的目的(图2)。当然这种温度控制方式在实施中受影响因素较多,所以精确性方面还需要进一步提高,特别是其中的额定数值,必须提前仔细确认。(2)双交叉限幅控制系统,同样是热能与动力工程在锅炉燃烧控制中的应用体现。此系统的运行,涉及到烧嘴、流量计,还应用到燃烧控制器、热电偶以及流量阀等。温度传感器积极配合热电偶,将测量温度的相关信息及时转换成电信号是基本工作原理。测量点实际温度便是电信号,结合工艺曲线测定的方式,对电信号进行数值对比,随后在PLC的帮助下,对空气流量阀开合程度适当调整,并调整燃料,严格按照规定比例对空气、燃料等加以控制。空气流量需要孔板与差压变送器的支持完成测量。在此基础上还要安装质量控制装置,及时对锅炉燃料量进行控制,保证温度控制在合理范围内。
6锅炉中热能与动力工程运用发展方向研究
锅炉中科学应用热能与动力工程,不仅帮助锅炉实现了各方面数值的严格控制与实时监督,同时也完善了锅炉内部结构,升级了锅炉运行性能。热能与动力工程在其中的应用范围还在不断扩大,帮助锅炉对热能有效控制,节约锅炉运行能耗,降低锅炉对环境的污染,同时协助锅炉实现热工自动控制。除此之外,热能与动力工程的研究,在汽车工程或者制冷低温工程等方面也有明显应用。及时对内燃机进行优化,科学控制热力发动机的运行排放等,协调其与环境的关系。通过低温技术学以及制冷原理等研究,完善了制冷低温系统,提高制冷低温系统运行效率。
7结束语
对于锅炉来讲,热能与动力工程在其中的运用,不仅从多方面对锅炉自动化运行水平加以提高,同时也优化了锅炉运行结构,提高了燃烧效率,协助锅炉真正实现精细化能耗控制。尤其是风机监控以及燃烧控制等方面,经过有效磨合与优化,锅炉以及热能与动力工程都取得明显进步。
参考文献