換熱器畢業(yè)設(shè)計總結(jié)范文
時間:2023-04-07 14:47:19
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篇1
關(guān)鍵詞:風(fēng)冷熱泵冷熱水機(jī)組風(fēng)機(jī)盤管獨(dú)立新風(fēng)系統(tǒng)
1、風(fēng)冷熱泵的工作原理
熱泵的供熱循環(huán)與制冷循環(huán)均系逆卡諾循環(huán),只不過在空調(diào)器的制冷系統(tǒng)中增設(shè)一個四通換向閥,改變冬、夏季制冷劑流動方向來達(dá)到此目的。這樣一臺機(jī)組夏季可進(jìn)行供冷,冬季又可進(jìn)行供熱。風(fēng)冷熱泵機(jī)組是利用室內(nèi)外空氣作冷熱源,它不用冷卻水泵、冷卻水管路及冷卻塔,省去了龐大的冷卻水系統(tǒng);不占機(jī)房面積,投資省,安裝方便;冬季供暖節(jié)電,不污染環(huán)境,對環(huán)保有利;維修保養(yǎng)也方便。在水源緊張環(huán)境溫度為-5℃~43℃的地區(qū)及長江流域一帶和以南的地區(qū),冬季較冷又無采暖設(shè)施的地區(qū)尤其適用。
2、工程概況
本設(shè)計設(shè)計對象為長沙市某電力局綜合調(diào)度大樓,該大樓位于長沙市內(nèi),由主樓和群樓組成。其中主樓有十五層,群樓高兩層??偨ㄖ娣e13626平方米,空調(diào)面積為6112平方米。夏季最大制冷量763KW,冬季供熱量為458KW。選用兩臺風(fēng)冷式冷熱水機(jī)組,
3、負(fù)荷計算
本設(shè)計負(fù)荷計算分各層各個房間各個方向進(jìn)行逐時計算,包括墻、窗等維護(hù)結(jié)構(gòu)的計算負(fù)荷、人員設(shè)備照明等的計算負(fù)荷。經(jīng)計算和統(tǒng)計歸納,得出夏季所需冷量為762KW,冬季供熱量為458KW。
4、空氣處理過程
本設(shè)計采用風(fēng)機(jī)盤管加獨(dú)立新風(fēng)系統(tǒng),風(fēng)機(jī)盤管不承擔(dān)新風(fēng)負(fù)荷。新風(fēng)經(jīng)處理后直接送入各個房間。
5、空調(diào)系統(tǒng)
該空調(diào)系統(tǒng)為風(fēng)冷熱泵系統(tǒng),無冷卻水系統(tǒng),與常規(guī)水冷系統(tǒng)相比,無冷卻塔、冷卻水泵的噪音,有利于環(huán)保;本設(shè)計根據(jù)初投資和運(yùn)行管理費(fèi)用的分析,最后決定采用該系統(tǒng),該系統(tǒng)簡單,易操作,運(yùn)行管理費(fèi)用相對較低,是一種良好的選擇。
5.1空調(diào)水系統(tǒng)
本設(shè)計中的空調(diào)水系統(tǒng)根據(jù)樓層性質(zhì)和功能,分為兩個系統(tǒng)。其中,一、二層劃為系統(tǒng)一;三至十五層劃為系統(tǒng)二。各個水系統(tǒng)在水平和豎直方向上都采用同程式,這樣有利于水力平衡,減少平衡閥的投資。
5.2空調(diào)新風(fēng)系統(tǒng)
本設(shè)計采用分層設(shè)置水平式新風(fēng)系統(tǒng),新風(fēng)通過從外墻開洞從外墻吸取。新風(fēng)機(jī)組在主樓是每層選用一臺。在右側(cè)的走廊引新風(fēng)。裙樓處第一層選用兩臺新風(fēng)機(jī)組,第二層選用三臺新風(fēng)機(jī)組。其一是在右側(cè)的走廊引新風(fēng),其二在庭院處引新風(fēng)到營業(yè)大廳和會議室。在新風(fēng)機(jī)組的入口處設(shè)防火閥。
6、空調(diào)冷熱源
本設(shè)計采用兩臺風(fēng)冷式冷熱水機(jī)組,這種設(shè)備夏天可供冷,冬天又可回收和利用低位熱能供熱,它無需專用鍋爐房,不污染環(huán)境,應(yīng)用靈活;是本設(shè)計對象的良好選擇。本設(shè)計中的冷熱水機(jī)組尺寸不大,水泵可內(nèi)置,節(jié)約了水泵的占地面積,更加減少了土地的投資。且本機(jī)組可以采用自動控制,由電腦操作,方便簡單。
7、機(jī)組布置
由于本設(shè)計對象為異性結(jié)構(gòu),且由群樓和主樓組成,主樓星型結(jié)構(gòu),中間受力,故本設(shè)計機(jī)組布置于群樓樓頂,供水管向上引一跟管向上給系統(tǒng)二供水,向下引一跟管給系統(tǒng)一向下供水,回水管亦然。這樣比起機(jī)組置于主樓樓頂或地下室的情形,減少了水管的投資,更經(jīng)濟(jì)實惠。
8、結(jié)霜除霜問題
隨著節(jié)能呼聲的高漲,風(fēng)冷熱泵機(jī)組以其對水資源的節(jié)省而受到越來越多的青睞。但風(fēng)冷熱泵機(jī)組在制熱運(yùn)行時,由于室外溫度低,其蒸發(fā)器表面會逐漸結(jié)霜。隨著霜層的加厚,室內(nèi)冷凝器的出水溫度和制熱能力逐漸降低。定期除霜成為保障風(fēng)冷熱泵機(jī)組正常運(yùn)行的必要步驟,也吸引了越來越多的學(xué)者對其進(jìn)行研究。傳統(tǒng)的除霜方法是采用四通閥換向,將室外換熱器轉(zhuǎn)換成冷凝器來進(jìn)行。故除霜所需的熱量是從室內(nèi)環(huán)境的吸熱量、室內(nèi)換熱器蓄熱量、壓縮機(jī)消耗電力和壓縮機(jī)蓄熱量這四部分熱量之和。從人體舒適性角度考慮,室內(nèi)換熱器風(fēng)扇在除霜時停止運(yùn)行。由于該除霜方式需從室內(nèi)換熱器和室內(nèi)環(huán)境吸收熱量,故存在以下缺點(diǎn):①除霜時間長;②因室內(nèi)風(fēng)扇停止運(yùn)行,室內(nèi)機(jī)較長時間吹不出熱風(fēng);③需從室內(nèi)環(huán)境取熱,室溫將降低5~6℃;④由于制熱時室外換熱器出口制冷劑可能過冷到0℃以下,換熱器下部的霜層難以除掉,造成冰層堆積,甚至還可能出現(xiàn)室外風(fēng)扇電機(jī)燒毀、扇葉損壞的現(xiàn)象。上述缺點(diǎn)使室內(nèi)環(huán)境的舒適性和設(shè)備的可靠性受到較大程度的負(fù)面影響。而熱氣旁通除霜不僅可以縮短除霜時間,改善除霜效果,而且還可以較大地改善室內(nèi)環(huán)境的舒適性。
9、風(fēng)冷熱泵的自動控制問題
風(fēng)冷熱泵系統(tǒng)無冷卻水系統(tǒng),運(yùn)行費(fèi)用相對較少,若增加自動控制系統(tǒng),按有關(guān)經(jīng)驗可節(jié)能20%,故風(fēng)冷熱泵系統(tǒng)安裝自動控制的話,就更加節(jié)能了。本空調(diào)系統(tǒng)為風(fēng)冷熱泵系統(tǒng),風(fēng)冷冷熱水機(jī)組布置在群房頂層,自動控制主要對象為冷凍水泵、風(fēng)冷熱泵、補(bǔ)水箱、風(fēng)機(jī)盤管和新風(fēng)機(jī)組??刂圃恚簾岜脵C(jī)組控制原理為根據(jù)供回水流量和溫差計算實際冷量或供熱量,根據(jù)該數(shù)據(jù)與設(shè)定的數(shù)據(jù)對比,得出開一臺機(jī)組還是開兩臺機(jī)組;補(bǔ)給水箱則主要是進(jìn)行低水位控制,當(dāng)水位低于最低水位時報警;水泵則是控制水泵開啟狀態(tài)、手自動狀態(tài)、故障報警;風(fēng)機(jī)盤管的控制根據(jù)各房間的需求進(jìn)行按需控制,用戶可以自己設(shè)定溫度和風(fēng)量的大?。恍嘛L(fēng)機(jī)組需控制其進(jìn)出口溫濕度、過濾網(wǎng)壓差報警。
10、消聲減振設(shè)計
由于本設(shè)計采用風(fēng)冷熱泵系統(tǒng),機(jī)組及水泵安裝在群樓屋頂,其本身的噪聲影響就不是很大,電動機(jī)、水泵及風(fēng)冷熱泵機(jī)組安裝在彈性減振基礎(chǔ)上,在通風(fēng)機(jī)和水泵的進(jìn)出口設(shè)置柔性接頭;管道通過墻壁時或懸吊樓板下時管道和支架要隔振,通過高噪聲房間的管道要做隔聲處理,避免振動或者高噪聲傳入管內(nèi);變風(fēng)量和末端采用消聲軟管與風(fēng)口連接,以防止其流通過調(diào)節(jié)閥時產(chǎn)生的噪聲傳入室內(nèi);空氣處理機(jī)組混風(fēng)處和機(jī)組出口設(shè)置靜壓箱,內(nèi)貼消聲材料;在必要的地方設(shè)置消聲器或消聲彎頭。
11、防火排煙系統(tǒng)的設(shè)計
在本設(shè)計中需要放置防、排煙的部位有:防煙樓梯及樓梯間及前室消防電梯前室和合用前室,本設(shè)計主要采用自然排煙,自然排煙利用與室外相鄰的窗,陽臺,凹廊或?qū)S玫呐艧熆趯⑹覂?nèi)的煙排出,自然排煙不使用動力,結(jié)構(gòu)簡單,運(yùn)行可靠,自然排煙口的面積,一般可取地板面積的2%,排煙口設(shè)在防煙分區(qū)頂棚上或靠近頂棚的基面上。
12、保溫設(shè)計
空調(diào)水管、閥門、膨脹水箱、室外膨脹管、冷凝水管等均需保溫.保溫材料選用橡塑閉泡福樂斯,難燃B1級.空調(diào)水管公稱直徑采用福樂斯,管殼厚度見下表:
表11.1管道保溫厚度表公稱直徑DN15DN20DN25DN32DN40DN50DN65DN80DN100DN125DN150
厚度(mm)2525272728293031313240
保溫結(jié)構(gòu)及作法按國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及產(chǎn)品技術(shù)文件要求進(jìn)行施工;
13、設(shè)計體會
畢業(yè)設(shè)計是大學(xué)四年學(xué)習(xí)的一次全面總結(jié),要綜合運(yùn)用所學(xué)的基礎(chǔ)理論和專業(yè)知識熟悉和掌握國家有關(guān)的建設(shè)方針政策,聯(lián)系實際來解決工程設(shè)計問題。通過此次畢業(yè)設(shè)計,本人明確了設(shè)計程序、設(shè)計內(nèi)容及各設(shè)計階段的目的和要求。
整個設(shè)計從負(fù)荷計算到方案比較,再由方案比較到風(fēng)、水系統(tǒng)的設(shè)計,把我們在大學(xué)中所學(xué)的所有專業(yè)知識都聯(lián)系起來,應(yīng)用到《空氣調(diào)節(jié)》、《供熱工程》、《智能建筑概論》等很多我們所學(xué)到的專業(yè)基礎(chǔ)及專業(yè)知識,還應(yīng)用到暖通專業(yè)的《空氣調(diào)節(jié)設(shè)計手冊》、《暖通空調(diào)制圖與設(shè)計施工規(guī)范手冊》等設(shè)計規(guī)范,把我們在書本上掌握的知識應(yīng)用到實際工程實踐中,是一個不斷學(xué)習(xí)、運(yùn)用知識的過程。當(dāng)完成整個設(shè)計任務(wù)時,才發(fā)現(xiàn)自己的專業(yè)知識、解決問題的能力以及創(chuàng)新能力都有了很大程度的提高,體會很深。
首先,在負(fù)荷計算階段,運(yùn)用EXCEL軟件進(jìn)行負(fù)荷計算速度與用人工算有太大的差別,只需幾天時間就可以計算完15層大樓的冷負(fù)荷;在用WORD進(jìn)行編輯設(shè)計說明時,設(shè)置標(biāo)題就可以自動生成目錄;在WORD中可以插入EXCEL表格,進(jìn)行計算和編輯,比在WORD中插入表格來得快多了;所以我們在以后的學(xué)習(xí)中應(yīng)該更加牢固地掌握WORD、EXCEL等辦公軟件,以利于改進(jìn)速度和質(zhì)量效果。
其次,方案比較時要考慮完全,在進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性比較時不僅要計算供熱制冷機(jī)組的初投資和運(yùn)行費(fèi)用,還要考慮到冷卻水泵冷卻塔等設(shè)備的投資,因為風(fēng)冷熱泵機(jī)組不需要冷卻水泵和冷卻塔,還要考慮到一些維修管理費(fèi)等實際因素。
在我們設(shè)計過程中,不僅要感謝老師的指導(dǎo),還要感謝一些設(shè)計院和空調(diào)公司的專業(yè)人員在我們參觀實習(xí)和講座中給我們傳授的經(jīng)驗和知識。他們用經(jīng)歷與時間換來的經(jīng)驗是我們在書本中所學(xué)不到的,一些實際領(lǐng)域的設(shè)計與新技術(shù)的應(yīng)用更是值得我們所學(xué)的。其次,我們在設(shè)計設(shè)計時應(yīng)該多有些創(chuàng)新,大膽的應(yīng)用新技術(shù),任何一種技術(shù)都有它的優(yōu)點(diǎn)和局限性。不可能有各方面都好的技術(shù),所以我們在借鑒前人的基礎(chǔ)上作一些定性的分析,對新技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用。
再次,在進(jìn)行設(shè)計的過程中要保持認(rèn)真謙虛的態(tài)度,在風(fēng)管和水管的阻力計算時要找好局部阻力和最不利環(huán)路,這是我們在以后的學(xué)習(xí)和生活道路上所必須的,這次設(shè)計就培養(yǎng)了我耐心認(rèn)真的習(xí)慣。
在繪圖過程中,本人采用CAD繪圖,使本人對CAD的運(yùn)用能力得到加強(qiáng),速度有明顯增加。
總之,通過本學(xué)期的畢業(yè)設(shè)計,本人覺得自己系統(tǒng)的掌握了專業(yè)課知識,并可以和實際聯(lián)系起來考慮問題、分析問題、解決問題的能力有了很大提高,基本可以獨(dú)立設(shè)計空調(diào)系統(tǒng)。感謝老師對我設(shè)計過程中的關(guān)心和指導(dǎo),感謝專業(yè)人員的熱心指導(dǎo)和同學(xué)的幫助!
參考文獻(xiàn)
⑴《空氣調(diào)節(jié)設(shè)計手冊》第二版電子工業(yè)部第十設(shè)計研究院主編中國建筑工業(yè)出版社出版
⑵《空氣調(diào)節(jié)》第二版趙茸義主編中國建筑工業(yè)出版社出版1996
⑶《簡明空調(diào)設(shè)計手冊》趙茸義主編中國建筑工業(yè)出版社出版2000
篇2
關(guān)鍵詞:職業(yè)能力;模塊教學(xué);教學(xué)方法;課程考核
《化工機(jī)械制造》是高職化機(jī)專業(yè)的一門重要的專業(yè)課,直接影響學(xué)生的崗位職業(yè)能力。為盡快地達(dá)成學(xué)生崗位的適應(yīng)性和熟練的職業(yè)能力,提高課程的教學(xué)效果,筆者在這門課的教學(xué)中進(jìn)行了探討。
職業(yè)能力目標(biāo)的建立
《化工機(jī)械制造》課程的主要任務(wù)是通過典型機(jī)器零件和化工設(shè)備制造工藝的學(xué)習(xí),培養(yǎng)學(xué)生能夠根據(jù)一套圖紙及技術(shù)要求擬定工藝路線和方案。本課程職業(yè)關(guān)鍵能力是建立在識圖能力(尺寸、公差、熱處理、焊接、檢驗、標(biāo)準(zhǔn)等技術(shù)要求)基礎(chǔ)上的機(jī)器零件加工工藝的編制能力和化工設(shè)備制造工藝的編制能力;為了更好地實現(xiàn)這兩大核心職業(yè)技能,還需進(jìn)一步拓展其他能力如焊接工藝、無損檢測工藝能力等。
課程教學(xué)與職業(yè)能力要求緊密結(jié)合,教學(xué)內(nèi)容模塊化
模塊化教學(xué)所謂模塊化教學(xué)方法,即將教學(xué)內(nèi)容分成幾個獨(dú)立的模塊進(jìn)行講授,然后選擇幾個大型的綜合作業(yè),將這些模塊聯(lián)系起來,達(dá)到本課程的教學(xué)目的。
模塊建立首先根據(jù)本課程的職業(yè)能力目標(biāo)將課程分解為三大模塊作業(yè)(如下圖),以極具典型的結(jié)構(gòu),將每一模塊內(nèi)容分解成若干子模塊,通過一系列子模塊的工藝過程分析訓(xùn)練,抓住工藝編制的分析思路和一般模式,培養(yǎng)和強(qiáng)化學(xué)生的基本職業(yè)技能。
子模塊間構(gòu)建聯(lián)系和區(qū)別子模塊雖然內(nèi)容不同,但目標(biāo)任務(wù)相同,都是工藝的編制,因此工藝分析的基本步驟相同,通過一系列單元步驟使各子模塊聯(lián)系起來。每個子模塊在遵循一般工藝規(guī)律的同時,又具有其結(jié)構(gòu)和技術(shù)要求的特殊性。如此建立模塊圖,目標(biāo)、任務(wù)明確,可以將復(fù)雜的工藝問題簡單化,同時有利于各子模塊間橫向的比較和分析,把握工藝重點(diǎn)難點(diǎn)的處理。學(xué)習(xí)目的明確,層次分明,有利于學(xué)生分析能力提高和職業(yè)創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。
以工程案例為主線,組織模塊教學(xué)讓學(xué)生直接面對某一個機(jī)器零件或某一臺設(shè)備,從圖紙技術(shù)要求出發(fā),分析和實施工作的全過程。學(xué)生由始至終接觸一項工作的全過程,有利于培養(yǎng)學(xué)生的綜合應(yīng)用能力和對未來職業(yè)崗位的適應(yīng)性,不再茫然無知和縮手縮腳,更能適應(yīng)崗位的要求,而且工作任務(wù)明確,學(xué)生對此較感興趣、表現(xiàn)積極和主動。但對教師來說任務(wù)卻更艱巨,因為這完全打破了教材的體系,以往教材追求知識的系統(tǒng)性和完整性,總是先基礎(chǔ)理論后專業(yè)實踐,現(xiàn)在必須讓基礎(chǔ)理論和專業(yè)實踐有機(jī)結(jié)合,基礎(chǔ)理論和知識點(diǎn)的介紹穿插在解決工程問題過程中,教學(xué)中以因需施教為原則,學(xué)以致用為出發(fā)點(diǎn)?;瘷C(jī)制造課程是一門知識點(diǎn)雜而亂的交叉學(xué)科,涉及許多學(xué)科知識如機(jī)械制圖、金屬材料與熱處理、公差配合、化工機(jī)械結(jié)構(gòu)原理、機(jī)械加工及設(shè)備、工程標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范等,這就要求教師具備較全面的知識和對知識融會貫通的能力以及較強(qiáng)的專業(yè)實踐能力。
教學(xué)方法多樣化
課堂傳授輔以現(xiàn)代教學(xué)手段如多媒體、錄像教學(xué)等《化工機(jī)械制造》課程中零件的加工制造過程具有較強(qiáng)的直
觀性,要求諸多不同結(jié)構(gòu)零件,有示意圖甚至有實物零件,否則十分抽象難懂又枯燥,教師即便知識再淵博也是紙上談兵,學(xué)生毫無興趣。以往教師只能靠黑板畫圖、掛圖或是投影,清晰度差,且圖量有限,又浪費(fèi)了大量寶貴的課堂時間。而多媒體、現(xiàn)場錄像一幅幅生動的零件示意圖和結(jié)構(gòu)圖,信息量大,圖示清晰,可使學(xué)生與零件近距離接觸,結(jié)構(gòu)和制造過程直觀,進(jìn)一步加深學(xué)生對教學(xué)內(nèi)容的認(rèn)識和理解。
專題報告會教學(xué)一方面通過學(xué)院聘請的企業(yè)有實踐經(jīng)驗的工程師講座、報告,介紹工廠應(yīng)用實踐和最新科研動態(tài),另一方面關(guān)注教師專業(yè)能力培養(yǎng)和鍛煉,輸送專業(yè)課教師深入一線參與生產(chǎn)實踐活動,積累新知識、新技術(shù)、新工藝補(bǔ)充到教學(xué)內(nèi)容中去或是以專題講座的形式拓展學(xué)生的前沿知識,讓學(xué)生了解本行業(yè)的發(fā)展動態(tài),樹立遠(yuǎn)大的目標(biāo)理想,積極貯備和積累知識,以更大的熱情投入到本課程的學(xué)習(xí)中。
實習(xí)實訓(xùn)基地現(xiàn)場觀摩教學(xué)現(xiàn)場觀摩這一實踐環(huán)節(jié)必不可少,它是對課堂教學(xué)的驗證和深化。學(xué)生通過現(xiàn)場如換熱器制造過程的參觀,抽象的工序過程變得直觀具體,這讓他們對每一道工序建立起感性認(rèn)識,是理論與實踐有機(jī)的結(jié)合,可大大地提高教學(xué)效果。
導(dǎo)學(xué)法教學(xué)專業(yè)課教師的導(dǎo)學(xué)法教學(xué)是很重要的,雖然零件、設(shè)備的結(jié)構(gòu)復(fù)雜多樣,技術(shù)要求千差萬別,但卻是有規(guī)律可循的??梢酝ㄟ^圖表的方法指導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)和掌握一般規(guī)律,通過對比分析,突出重點(diǎn)難點(diǎn)的處理。此外,教師應(yīng)留出時間和問題讓學(xué)生思考。授之以漁而不是授之以魚,讓學(xué)生學(xué)會學(xué)習(xí),主動參與到課堂教學(xué)中,改變長期以來教師一言堂、學(xué)生被動接受的局面。如機(jī)器零件制造工藝部分,教學(xué)中可以通過分析其中一二個零件,從而引入其他零件的加工;可以讓不同的學(xué)生走上講臺,從結(jié)構(gòu)圖和技術(shù)要求出發(fā),沿著基本工藝路線,逐一分析,最終擬定正確可行的工藝路線,有利于培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用能力。
討論式課堂教學(xué)專業(yè)課是非常靈活的,解決問題的途徑往往有很多,如連桿大頭剖分工序的安排,是安排在精加工大小頭孔之后還是之前呢?通過課堂討論,找出最佳路徑,同時拓展了學(xué)生的思維。對于重點(diǎn)難點(diǎn)的處理,鼓勵學(xué)生進(jìn)行討論、辯論,發(fā)表不同的觀點(diǎn),課堂氣氛活躍,學(xué)生大膽發(fā)言,在動口、動腦的同時鍛煉了能力,弘揚(yáng)了創(chuàng)新精神。
建立課程考核環(huán)節(jié)
職業(yè)能力考核環(huán)節(jié)是本課程改革的一個關(guān)鍵以往考核以試卷形式,只能考核學(xué)生的基礎(chǔ)理論和技能技巧的記憶能力;而本課程則更加注重分析、應(yīng)用、組織、解決、創(chuàng)新等多方面能力。通過布置大型綜合作業(yè),比如化工機(jī)械專業(yè)可選擇加工、鉚焊工藝為一體的化工設(shè)備如列管式換熱器等,聯(lián)系本課程訓(xùn)練的知識和技能,方法和步驟,以小組為單元,最后完成給定設(shè)備的制造工藝。
綜合作業(yè)的選題十分重要最好選取實習(xí)實訓(xùn)基地中曾經(jīng)加工制造過的典型設(shè)備或是機(jī)器零件,以便與學(xué)生完成的方案作對比分析和總結(jié)。
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關(guān)鍵詞:化工原理;課程設(shè)計;實踐;可行性
中圖分類號:G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號:1674-9324(2014)22-0205-02
《化工原理》是化學(xué)工程與工藝專業(yè)的必修專業(yè)課程之一,理論課之后國內(nèi)大部分高校的本科人才培養(yǎng)計劃中安排了實踐教學(xué)環(huán)節(jié)――《化工原理》課程設(shè)計。我們學(xué)校的化學(xué)工程與工藝專業(yè)培養(yǎng)計劃也如此?!痘ぴ怼氛n程設(shè)計是培養(yǎng)化工專業(yè)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)的理論知識,樹立正確的設(shè)計思想,解決常規(guī)化工設(shè)計中一些實際問題的一項重要的實踐教學(xué)。其出發(fā)點(diǎn)是通過課程設(shè)計提高學(xué)生搜集資料、查閱文獻(xiàn)、計算機(jī)輔助繪圖、分析與思考解決實際生產(chǎn)問題等能力。筆者從事了3屆的課程設(shè)計教學(xué),從中總結(jié)了許多寶貴的經(jīng)驗和教學(xué)方法,以期提高教學(xué)效果?,F(xiàn)將筆者的教學(xué)體會作一介紹。
一、課程設(shè)計題目應(yīng)具有普遍性、代表性
我?;瘜W(xué)工程與工藝專業(yè)的《化工原理》課程設(shè)計一般為二周時間。課程設(shè)計基本要求是通過這一設(shè)計過程使每個學(xué)生都受到一定程度的訓(xùn)練,使將來在不同崗位就業(yè)的學(xué)生都能受益,都能解決這類工程的實際問題,并可以舉一反三。所以課程設(shè)計的選題需要我們指導(dǎo)老師慎重,盡量選擇化工行業(yè)中最普遍且最具代表性的單元操作進(jìn)行設(shè)計。根據(jù)以往的教學(xué)的經(jīng)驗,題目的選取應(yīng)從以下幾個方面考慮:
1.課程設(shè)計題目盡可能接近實際生產(chǎn),截取現(xiàn)有的某化工項目中的某一操作單元為設(shè)計模型,比如某合成氨廠的傳熱單元的設(shè)計,流體輸送過程中離心泵的設(shè)計,管殼式換熱器等等。這樣學(xué)生在課程設(shè)計過程中有參照體系,不至于出現(xiàn)不合理的偏差。
2.課程設(shè)計題目應(yīng)該圍繞著常見的化工操作單元進(jìn)行展開,比如我們都知道在講授《化工原理》理論知識時其中的單元操作有流體輸送、傳熱、精餾、吸收、萃取等等。一個課程設(shè)計題目應(yīng)該包括2~3個常見的單元操作,從而實現(xiàn)某一簡單的化工任務(wù)。
3.課程設(shè)計題目中涉及的物質(zhì)盡可能常見易得。因為完成虛擬的生產(chǎn)任務(wù)過程中需要這些物質(zhì)的物性參數(shù)進(jìn)行核算,常見易得的物質(zhì)能夠降低學(xué)生在查閱參數(shù)方面的工作量。比如,如果我們設(shè)計分離任務(wù)盡量選擇苯-甲苯,或甲醇-水等這樣的體系,因為這些混合體系的參數(shù)大部分工具書能夠查到。
4.《化工原理》課程設(shè)計題目選擇還要兼顧后續(xù)的《化工機(jī)械設(shè)備》設(shè)計。根據(jù)我校的本科人才培養(yǎng)計劃,緊接《化工原理》課程設(shè)計是《化工機(jī)械設(shè)備》設(shè)計。這兩次的教學(xué)實踐緊密銜接,互相補(bǔ)充?!痘ぴ怼氛n程設(shè)計的側(cè)重點(diǎn)為工藝流程及流程參數(shù)的確定、主要設(shè)備及管線的布線及選擇,而《化工機(jī)械設(shè)備》設(shè)計側(cè)重點(diǎn)為典型設(shè)備的選型、設(shè)備的結(jié)構(gòu)、材質(zhì)的選用及操作參數(shù)范圍的確定等。所以《化工原理》課程設(shè)計題目設(shè)置時保證每個題目中包含2~3個典型設(shè)備,以備學(xué)生后續(xù)的《化工機(jī)械設(shè)備》課程設(shè)計。
二、指導(dǎo)教師對學(xué)生的進(jìn)行積極指導(dǎo)
根據(jù)多年的教學(xué)經(jīng)驗發(fā)現(xiàn),大部分學(xué)生接觸到課程設(shè)計課題題目的時候,猶如身置茫茫大海中,不知該如何開始。此時,我們指導(dǎo)教師的積極指導(dǎo)就起著相當(dāng)重要的作用。指導(dǎo)教師的指導(dǎo)猶如指路明燈,為學(xué)生撥開疑霧,給學(xué)生指明方向,讓學(xué)生知道如何順利完成接下來的課程設(shè)計。
1.積極引導(dǎo)學(xué)生查閱資料,培養(yǎng)學(xué)生的工程思維。指導(dǎo)教師首先講解一個完整的課程設(shè)計應(yīng)該包括哪些主要內(nèi)容,涉及哪些參數(shù)計算及相關(guān)文獻(xiàn)查閱,怎樣做才能更好地完成這些內(nèi)容。指導(dǎo)學(xué)生學(xué)會正確使用標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范,從工藝和設(shè)備全方位考慮設(shè)計問題。“萬事開頭難”,學(xué)生克服了開始之初的茫然后在老師指引下很快進(jìn)入角色。在設(shè)計過程中指導(dǎo)老師鼓勵學(xué)生多做深層次思考,綜合考慮經(jīng)濟(jì)性、實用性、安全可靠性和先進(jìn)性,培養(yǎng)學(xué)生的工程思維和創(chuàng)新能力。
2.引導(dǎo)學(xué)生利用計算機(jī)軟件輔助課程設(shè)計。計算機(jī)軟件的發(fā)展,為各行各業(yè)的發(fā)展提供了便利?,F(xiàn)如今的《化工原理》課程設(shè)計的要求和十幾年前比有了很大的提高。所以設(shè)計的過程中不可避免地應(yīng)用計算機(jī)對操作參數(shù)的計算、設(shè)備的繪制、工藝流程的繪制。這就要求學(xué)生在課程設(shè)計前就應(yīng)該熟悉部分專業(yè)軟件的學(xué)習(xí)如Chemoffice,AutoCAD,Mat Lab,Aspen Plus??紤]到后續(xù)的課程設(shè)計,《化工原理》理論授課的過程中授課老師要求學(xué)生課余學(xué)習(xí)課程涉及的相關(guān)軟件,部分課后習(xí)題作業(yè)要求學(xué)生編程計算,比如精餾塔塔板的逐板計算法。經(jīng)過一個學(xué)期的理論結(jié)合實際的學(xué)習(xí)后,大部分學(xué)生對相關(guān)計算機(jī)軟件有了了解。進(jìn)入課程設(shè)計階段,指導(dǎo)老師引導(dǎo)學(xué)生把學(xué)過的軟件應(yīng)用到課程設(shè)計中。計算機(jī)軟件輔助課程設(shè)計可以起到事半功倍的效果,幫助學(xué)生順利完成課程設(shè)計。
3.培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊合作能力。在《化工原理》課程設(shè)計過程中,學(xué)生是以分組的形式進(jìn)行的,每組4~5人,并任命一名品學(xué)兼優(yōu)的學(xué)生為組長。為了方便工作的進(jìn)行,組長根據(jù)組員的特長進(jìn)行適當(dāng)?shù)姆止ぃ热缬械耐瑢W(xué)負(fù)責(zé)查閱資料,編輯文檔,有的同學(xué)編程計算,有的同學(xué)負(fù)責(zé)繪圖。但是這并不意味著每個人的工作是獨(dú)立的,課程設(shè)計的工作一環(huán)扣一環(huán),相互關(guān)聯(lián),需要全組同學(xué)發(fā)揮出自己的特長,相互幫助,齊心協(xié)力合作完成。設(shè)計過程中每個同學(xué)都有自己的個性和特色,難免在處理一些問題的時候產(chǎn)生分歧。對同一個問題產(chǎn)生分歧的時候,作為指導(dǎo)老師要求大家采取公開討論的方法,相互傾聽對方的意見,然后對比各種方法,最后選擇最適合本設(shè)計的最佳方法。通過課程設(shè)計,團(tuán)隊中的每一位成員都經(jīng)歷了一次合作鍛煉,團(tuán)隊合作能力得到提高,這也是課程設(shè)計的另一寶貴收獲。
4.撰寫正規(guī)的課程設(shè)計說明書。為了達(dá)到鍛煉的目的,我們在設(shè)計之初就要求每組學(xué)生按著設(shè)計院或者設(shè)計公司的標(biāo)準(zhǔn),編制一份正規(guī)的設(shè)計說明書。說明書主要包括三大部分:設(shè)計的文字說明書、設(shè)計項目的流程圖、2~3個關(guān)鍵設(shè)備的剖視圖(A3圖紙)。課程設(shè)計結(jié)束時,每一個小組課程設(shè)計說明書都要裝訂成冊,之所以這樣要求,其目的是鍛煉學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鲬B(tài)度。
三、鼓勵表現(xiàn)突出的團(tuán)隊參加設(shè)計比賽
結(jié)合現(xiàn)今高等教育的培養(yǎng)計劃,國內(nèi)化工學(xué)會每年都組織大型的化工類的課程設(shè)計大賽,參賽對象來自全國各大高校的化工專業(yè)。根據(jù)這一情況,我們指導(dǎo)老師從設(shè)計之初就鼓勵學(xué)生爭取把自己優(yōu)秀的作品展示給化工領(lǐng)域的專家和同齡人。到目前為止,我們指導(dǎo)的課程設(shè)計至少已經(jīng)有三屆學(xué)生參加過了國家級的設(shè)計大賽,并獲得了獎項。這說明課程設(shè)計是對學(xué)生獨(dú)立思考能力的一次綜合訓(xùn)練。
《化工原理》課程設(shè)計中,學(xué)生不僅認(rèn)識到了“扎實的基礎(chǔ)理論知識,良好的工程設(shè)計思維”的重要性,也從中學(xué)習(xí)到了“理論與實際融會貫通”的精髓。從老師的角度來看課程設(shè)計不僅培養(yǎng)了學(xué)生綜合運(yùn)用知識的能力,同時也為學(xué)生后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)、生產(chǎn)實踐及畢業(yè)設(shè)計打下了良好的基礎(chǔ)。
參考文獻(xiàn):
[1]孫蘭義,張月明,李軍,等.Aspen Plus在化工原理課程設(shè)計教學(xué)中的應(yīng)用[J].廣東化工,2009,36(12):173-175.