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關鍵詞:風機翼型 數值模擬 鍋爐仿真
1.熱能動力工程的研究方向
熱動主要研究熱能與動力方面,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。目前我國有120多所院校開設有該專業,它由舊本科的九個相關專業合并而成,包括了原來的熱力發動機(080311)、熱能工程(080501)、流體機械及流體工程(080313)、熱能工程與動力機械(080319W)、制冷與低溫技術(080502)、能源工程(080506W)、工程熱物理(080507W)、水利水電動力工程(080903)、冷凍冷藏工程(081409)專業。
熱動主要學習機械工程、熱能動力工程和工程熱物理的基礎理論,學習各種能量轉換及有效利用的理論和技術。專業通過理論力學、材料力學、工程制圖、機械設計、電工與電子技術、工程熱力學、流體力學、傳熱學、控制理論、熱工測試技術以及專業方向課程的學習,使我們具備工程熱力學、流體力學、傳熱學和熱工測試技術等熱能與動力工程領域的基礎理論、實驗技能和基本專業知識,掌握制冷空調設備、制冷裝置、動力機械與動力工程、流體機械等設計、制造和實驗研究的基本技術。在此基礎上,它是一個寬口徑的專業,拓展空間很大,就業方向很廣,有電廠熱能工程及其自動化方向、工程熱物理過程及其自動控制方向、流體機械及其自動控制方向、空調制冷方向等。同時,熱動還是現代動力工程師的基本訓練,可見熱動是現代動力工程的基礎。
2.熱能工程技術在能源方面需要解決的問題
能源問題在當今社會舉足輕重,熱能與動力工程專業在國民經濟中的地位可想而知。
能源動力工業是我國國民經濟與國防建設的重要基礎和支柱型產業,同時也是涉及多個領域高新技術的集成產業,在國家經濟建設與社會發展中一直起著極其重要的作用。
風機是一種裝有多個葉片的通過軸旋轉推動氣流的機械。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。風機廣泛應用于發電廠、鍋爐和工業爐窯的通風和引風,礦井、隧道、冷卻塔、車輛、船舶和建筑物的通風、排塵和冷卻等[1]。尤其是在電站,隨著機組向大容量、高轉速、高效率、自動化方向的發展,電站也對風機的安全可靠性提出了越來越高的要求,鍋爐風機在運行中常發生燒壞電機、竄軸、葉輪飛車、軸承損壞等事故,嚴重危害設備、人身安全,也給電廠造成巨大的經濟損失[2]。此外,風機一直是電站的耗電大戶,電站配備的送風機、引風機和冷煙風機是鍋爐的重要輔機,降低其耗電率是節能的一項重要措施。
3.熱能專業中工業爐的發展
工業爐是在工業生產中,利用燃料燃燒或電能轉化的熱量,將物料或工件加熱的熱工設備。
中國在商代出現了較為完善的煉銅爐,在春秋戰國時期,人們在熔銅爐的基礎上進一步掌握了提高爐溫的技術,從而生產出了鑄鐵。1794年,世界上出現了熔煉鑄鐵的直筒形沖天爐。后到1864年,法國人馬丁運用英國人西門子的蓄熱式爐原理,建造了用氣體燃料加熱的第一臺煉鋼平爐。隨著現代化管理水平的提高,計算機控制系統的不斷完善,現代連續加熱爐也應運而生. 現代連續加熱爐爐型可以歸入兩大類:推鋼式爐和步進式爐。兩類爐型的根本區別,僅在于爐內的輸料方式。
4.爐內燃燒控制技術
其燃燒控制是步進爐的核心技術之一,手動控制已被自動控制方式所取代。目前大規格鋼錠推鋼式加熱爐可選用的燃燒自控方式通常有:
(1)空燃比例連續控制系統,該系統主要由燒嘴、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等組成。工作原理是由熱電偶或氣體分析裝置檢測出來的數據傳送到PLC與其設定值進行比較,偏差值按比例積分、微分運算輸出4-20 mA的電信號分別對空氣/燃氣比例閥和空氣/燃氣電動蝶閥的開度進行調節,從而達到控制空氣/燃氣比例和爐內溫度之目的。
(2)雙交叉限幅控制系統,該系統主要由燒嘴、燃燒控制器、空氣/燃氣流量閥、空氣/燃氣流量計、熱電偶等組成。工作原理是:通過一個溫度傳感器熱電偶把測量的溫度變成一個電信號,該信號表示測量點的實際溫度,該測量點的溫度期望給定值是由預存貯在上位機中的工藝曲線自動給定的。根據這兩個溫度值偏差的大小,PLC自動校準燃氣/空氣流量閥的開度。該閥通過電動執行機構定位。空氣/燃料比控制,借助于孔板和差壓變送器來測量空氣流量,燃氣的流量是借助于一臺安裝在燃氣支管上的質量流量計來測量,使精確的溫度控制得以實現。
5.軟件仿真鍋爐風機翼型葉片
由于鍋爐葉輪機械內部流場非常復雜,并帶有強烈的非定常特征,進行細致的實驗測量非常困難,目前尚沒有完善的流體力學理論解釋諸如流動分離、失速和喘振等流動現象,這就迫切需要可靠詳細的流動實驗和數值模擬工作來了解機械內部流動本質。將利用軟件對鍋爐風機翼型葉片進行二維的數值模擬,研究空氣以不同的方向流入翼型葉片入口所造成的流動分離。根據數值模擬的一般步驟:創建二維模型,進行網格劃分,設定邊界條件和區域,輸出網格,再利用求解器求解,對不同空氣來流攻角角下的流動進行二維數值模擬。在得到模擬結果后,對不同攻角下模擬所得到的速度矢量圖進行比較分析,得出鍋爐風機翼型邊界層分離和攻角的關系。(作者單位:遼寧工程技術大學)
參考文獻:
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【關鍵詞】能源與動力工程 課程體系 教學內容
【中圖分類號】G64 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089(2013)09-0253-02
能源動力是國民經濟的支柱產業。進入21世紀,世界經濟迅猛發展,化石能源日趨枯竭,能源短缺以及環境問題日益嚴峻。提高能源利用效率,保護環境,開發新能源和可再生能源,保證能源的可持續供應,對能源科技提出了新的挑戰。能源科技發展需要一大批合格的專門人才。高等學校能源與動力工程專業應不斷進行課程體系改革和教學內容優化,為能源動力行業培養出滿足行業要求的專門人才。根據高等教育教學改革的要求以及行業發展趨勢,中國礦業大學能源與動力工程專業在人才培養模式、課程體系設置和教學內容優化等方面進行了一系列改革,積累了一些經驗,在此成文,與同行交流。
一、能源與動力工程專業課程體系改革面臨的挑戰
1.能源動力學科領域的拓展對人才知識結構提出了新要求
2012年,教育部對本科專業的招生門類、專業目錄進行了調整,熱能與動力工程專業更名為能源與動力工程。從2013年起,全國本科專業將按照2012版教育部新頒布的本科專業目錄招生。專業名稱的改變,并不僅僅是改變了稱謂,而是隨著時代的發展,該專業內涵發生了很大的改變。原來的熱能與動力工程強調的是熱能與動力的轉換,而現在能源與動力工程專業涵蓋的范圍則更寬廣了,由過去傳統的能量轉化與利用領域,發展到今天的能源生產、燃燒污染治理、新能源的開發與利用等多個領域,與化學、環境工程等學科的交叉關系越來越密切。近些年來,新能源與可再生能源的開發利用方興未艾,形成了龐大的研究隊伍和產業,如太陽能、風能、垃圾發電,脫硫脫硝等行業,為畢業生提供了廣闊的就業市場,急需高校能提供這方面的人才。現有的專業培養方案中課程設置和教學內容已經不能滿足能源動力行業時展的要求,需要做出相應的調整。然而,在目前培養計劃中總學分壓縮、課程門數減少的情況下,增加新領域課程,必將會對原有的課程設置造成沖擊。
2.人才培養的“寬口徑”和“零距離”之間存在矛盾
能源與動力工程專業是一個寬口徑專業,涵蓋了原來的熱能工程、熱能工程與動力機械、熱力發動機、制冷及低溫工程、流體機械與流體工程、水利水電動力工程、工程熱物理、能源工程和冷凍與冷藏等,這些專業在內涵上存在很大的差異。“寬口徑”培養模式避免了過去那種專業面過于狹窄的問題,使人才具有寬廣的知識面,增強了就業的適應性,這也直接產生了不利的方面。在目前專業課程門數和學時都有限的情況下,畢業生在哪一方面都不專,不能滿足企業對人才知識結構的要求,在工作現場還要經過很長時間的理論學習和實習過程,很難滿足用人單位的要求。由于缺乏完善的崗前培訓和有效的繼續教育制度,我國國有大中型企業一般不樂意接受“寬口徑”的畢業生,希望畢業生一畢業能盡快勝任工作崗位,甚至是“零距離”對接[1]。
3.課程體系設置模式不能滿足大學生的個性化發展需求
大學生在成長的過程中,形成了不同的人生觀、價值觀,對自己未來所從事的職業有喜好厭惡,如有的喜歡動力機械,有的喜歡制冷空調,還有的喜歡熱力發電;另外,對個人的發展方向也有不同選擇,如有的要考研,有的要就業,還有的要創業。高等教育應該支持大學生個性化發展,在培養方案和課程體系設置上應該提供他們可以自主選擇的空間,使他們能夠按照自己的興趣愛好去選擇發展方向和未來從事的職業。目前課程體系設置模式單一,所有學生四年學習的課程幾乎都一模一樣,教學內容差別不大,學生幾乎都是一個培養模式,不能滿足不同類型學生的需求,限制了學生的個性發展,也不利于創新精神的培養。
4.實踐教育環節與課程教學之間存在沖突
為全面落實《國家中長期教育改革和發展規劃綱要(2010-2020)》,深入貫徹總書記在清華大學建校100周年上的講話精神,為了培養具有較強實踐能力和創新精神的高素質人才,高校強化了實踐教學環節,內容不斷豐富,形式不斷拓展,在實踐育人工作總體規劃、深化實踐教學方法改革、系統地開展社會實踐活動、加強實踐育人基地建設等方面取得了很大的成績。但是實踐育人特別是實踐教學依然是高校人才培養中的薄弱環節,與培養拔尖創新人才的要求還有差距。在總學分和學時減少的情況下,如果一味地強化實踐教學,增加實踐教學學分,則不得不壓縮理論課程的學分和學時,甚至得減少理論課程門數,這樣培養的人才很難做到“厚基礎”, 違背了人才培養目標。另一方面,實踐教育環節和理論教學環節相脫節,必然影響實踐教育環節的效果。此外,在教學內容方面,也應及時更新。國外高水平大學能及時更新教學內容,反映本學科新的研究領域和前沿技術。如美國佐治亞理工學院將MEMS技術引入了換熱器課程,將先進的能量轉化技術,如燃料電池、生物質能轉換、熱電轉換等引入了熱力學課程。和國外相比,我們教學內容就顯得陳舊,不利于人才培養。
二、課程體系構建與教學內容優化措施
1.增設新領域核心課程,完善人才知識結構
能源與動力工程專業課程體系改革,要根據能源動力學科新的拓展領域,廣泛深入調研,充分了解能源動力專業的發展趨勢以及涉及的主要學科領域,掌握新領域的學科內涵和新興行業對人才培養的需求,以確定未來人才必備的知識結構。在滿足總學分和學時限制的條件下,補充完善培養方案中的課程設置,優化教學內容,將新領域的課程與原專業課程整合,制定適應學科領域擴展、滿足未來人才市場需要的課程體系,使畢業生具有完善的知識結構,增強畢業生就業競爭力。
2.按專業大類統一基礎課程設置,分設專業方向模塊
在課程體系設置中,為了解決學生專業知識結構寬泛而不專的問題,還是要分設專業方向[2]。但為了防止回到以前的老路,防止專業面過于狹窄,不同專業方向的通識教育課和專業大類基礎課程應統一設置。在此基礎上,根據不同的專業方向設置不同的模塊化課程,每個專業模塊化課程的門數不宜過多,設3-4門,10個學分左右即可,同時設置大量應用性強的專業選修課,強化實踐環節,這樣就解決了“寬口徑”和“零距離”之間的矛盾。
3.建立柔性的課程體系,滿足大學生的個性化發展需要
建立柔性的課程體系,使課程體系構建多樣化、課程設置分層次,以滿足不同類型學生的個性發展需求[3]。通過設置不同的專業方向模塊,學生可以按照自己對未來從事行業預期和職業喜好加以選擇。培養計劃分研究型和應用型。“研究型”培養計劃的學時分配適當向基礎課、專業基礎課傾斜,實踐教育環節要注重學生創新能力的培養。“應用型”培養計劃的學時分配應適當向傳授專門應用技術的專業課傾斜,實踐教育環節注重培養學生應用所學專業知識的能力。同時,增加選修課程門數,選修課程也分研究型和應用型,滿足畢業生繼續深造和就業的不同需要。
4.優化教學內容和方法,理論教學和實踐環節相結合
在強化實踐環節的同時,一定要保證理論課程有足夠的學分和學時。在總學分減少和實踐學分增加的前提下,可以適當壓縮德育課程學分,保證專業基礎理論課程學分。同時,改革應用性很強的專業技術課程的教學內容和方法,這類課程都設置課程設計環節,學生在課程學習的同時開展課程設計,通過工程設計將理論教學和實踐環節有機結合起來。另外,及時修訂教學大綱,與時俱進,及時將本學科最新的研究領域、前沿技術在教學內容上得到反映。
三、結束語
課程體系改革和教學內容優化是一項長期艱巨的任務,需要在高等教育實踐中不斷探索、完善。能源與動力工程專業人才培養要解決的問題,有和其它專業共性的方面,也有其特殊性。能源與動力工程專業課程體系改革要滿足國家高等教育人才培養目標的總體要求,可以借鑒其它專業成功的改革經驗,還要結合專業自身的特點,探索出更多行之有效的措施。
參考文獻:
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關鍵詞:能源動力;人才培養模式;應用型本科;創新
作者簡介:徐有寧(1962-),男,遼寧沈陽人,沈陽工程學院能源與動力學院院長,教授;關多嬌(1978-),女,錫伯族,遼寧沈陽人,沈陽工程學院能源與動力學院,副教授。(遼寧 沈陽 110136)
基金項目:本文系遼寧省高等教育教學改革研究項目資助的階段性研究成果。
中圖分類號:G642 文獻標識碼:A 文章編號:1007-0079(2013)26-0015-03
在我國,許多地方本科高校是由高職高專層次的院校升級來的,此類高校應是以培養應用型人才為主,它不同于學術型(或基礎型)人才,也不同于技能型人才。辦學層次的提高要求高校人才培養的目標也隨之提高,更注重培養學生在生產或工作實踐中具體應用專業理論知識解決實際問題的能力,強調理論、知識、方法、能力的協調發展。同時,這類高校原來“按專業培養”的模式使專業口徑小,學生知識面狹窄,不能滿足企業對多元化人才的要求,也越來越不適應教育部對國內本科教育提出的培養目標“知識面寬、基礎扎實、能力強、素質高”。沈陽工程學院是應用型本科院校,能源與動力工程學院在為地方經濟服務的辦學實踐中,根據地方和行業人才的需求,在人才培養目標與模式、人才培養模式的實現方面進行了探索和改革。
一、明確人才培養目標
人才培養必須先明確人才培養目標、人才培養模式。能源與動力工程學院能源動力類專業優勢突出,其培養目標定位于面向市場,以職業為取向,與國際接軌,為能源電力行業、裝備制造業培養應用型工程技術人才。綜合我院目前已經形成的熱能與動力工程專業、建筑環境與設備工程專業、風能與動力工程專業和核工程與核技術專業(以下稱“專業群”),培養的能源動力類工程應用型人才未來都要從事專業技術領域以及相關專業領域的與系統、設備緊密相連的設計、制造、安裝、調試、運行、檢修、管理和服務等工作,因此我們必須把“具備全面系統的工程意識,務實求是的工程素質,綜合的工程知識結構,較強的工程實踐能力,自主獲取知識的能力的高素質應用型專門人才”作為四個專業共同的人才培養目標。
二、改革人才培養模式
對于人才培養模式的改革主要集中在以下幾個方面:
一是基于人才培養的基本要求,構建模塊化的教學體系,進行各專業方向的理論教學體系和實踐教學體系的深層融合與優化。
二是對理論知識體系下的課程設置進行調整。立足于專業基本知識,適度拓寬學生的專業知識面,滿足學生的未來發展需要,特別是滿足學生就業后的發展需要,為學生由單一專業型人才轉變為復合型專業人才奠定結實的專業理論基礎。
三是對實踐教學體系下的實踐教學內容進行深化和拓寬。整體工程素質的培養,使學生掌握基本實驗中的驗證性內容,個性化工程素質的培養,努力讓學生參與科研訓練和科研項目,在實踐中開發培養能力的新的實驗、實踐內容,實現教學層次從“驗證性”到“綜合性”、“設計性”的遞進。
四是對四個專業方向人才培養基本要求相同或相近的部分進行課程內容、教學資源的有機融合和拓展,并構建共同的專業大類的基礎課程平臺。這種模塊式人才培養模式的框架如圖1所示。
三、人才培養模式的實現
在應用型創新人才培養的實踐中,我院按照能源動力類崗位群和市場經濟對人才的需要,確定崗位群的基本要求(能力),明確培養目標,按照教學規律,提出了“一條主線、兩個體系、三級平臺”這種人才培養模式,如圖1所示。這樣的框架結構既考慮各專業方向(熱能與動力工程、建筑環境、風能、核能)的共同基礎,又兼顧各專業方向特色,這是我們搭建模塊、設置課程體系的依據,各模塊在教學中所占比例根據相關要求和市場對人才的需求動態調整,達到對于人才培養目標的總體最優。一條主線就是將“培養具有創新素質的應用型工程師”這條主線貫穿于整個人才培養過程;兩個體系就是實踐教學體系和理論教學體系,兩大體系相對獨立,又相互支撐、相互滲透;三級平臺就是通識教育平臺、學科大類基礎教育平臺和專業(方向)技術教育平臺。以我院的專業群建設為例,它們同屬于能源科學、能源工程的專業背景,可以通過共享前兩級平臺的資源,淡化專業方向的概念,培養學生的“大工程觀”意識,使每個專業的口徑都可以在現有基礎上有所拓寬。
1.課程體系改革
(1)專業課程內容應能靈敏、動態、開放地反映科技進步和社會發展的現實,把學科發展的最新成果作為課程內容的重要選項,做到靈活、動態地調整模塊里課程體系的內容和各模塊在教學中所占比例。
(2)在通識課程階段將專業概論性的課程融入,以漸進式的授課內容安排講授概述性的專業知識。使學生在學習基礎課和專業基礎課時,就對專業有較明確的認知,做到學習目標明確。
(3)在課程中及時補充、更新相關的行業標準和工程通用標準,解釋標準中條文的原因和意義;以課程設計和主題討論的形式進行學習,使學生及時學習最新的工程知識和行業專業知識。
2.實踐教學體系改革
實踐教學內容在設計時既要考慮實踐教學的承繼性和可持續性,兼顧行業和企業對人才實踐技能的要求,確保培養出的人才具有前沿的知識和先進的技能,也要確保實踐教學能順利開展,以系統性觀點合理安排各種實踐性環節,形成新的實驗與工程實踐教學體系,如表1所示。
具體的改革措施包括:集中的實踐教學平臺——建設動力工程實踐教學中心;產、學、研互相融合,以科研項目、省市重點實驗室平臺和工程實踐中心為依托,培養專業實踐和創新能力;加強基于課程的實驗環節的課時和內容,實現實驗內容從“驗證性”到“綜合性”、“設計性”的遞進;將各專業獲得的多項與專業知識相關的技術發明專利和成果,通過課程和畢業設計傳授給學生,增加專業設計性內容和新的科研成果;開展多種形式的工程實踐教學,如校內的仿真機培訓、安裝檢修實習以及在電廠的頂崗實習等;組織指導學生參與多種科技活動比賽,鍛煉學生的專業實踐能力、工程應用能力,培養學生的創新素質。
3.教學方式、教學方法改革
(1)興趣性引導學習。對低年級學生安排專業教育,在實驗室參觀、了解專業內容、發展趨勢、先進技術和本專業成績,提供動手操作條件,增加其專業知識學習興趣。對二年級學生開放實驗室,在動手實踐中產生興趣、提出問題,從而引導其進一步學習。
(2)項目教學法的運用促進理論、實踐的融合。將理論講解和主題課程設計等實踐環節相融合,以知識的系統性、整體認知性作為教學的主要目標,加強知識的理解和應用能力培養。以現場實際問題作為課程主題教學的題目進行討論式、問題式教學,也將其作為課程設計的題目,鍛煉學生分析解決實際問題的能力。
(3)專業技能課程使用“分層教學”方法,使基本理論和新技術有機融合。“一層”的知識包括基本概念、理論、主要設備結構、系統和設備運行常識,此層次內容所有學生必須掌握;“二層”的知識主要是設備的故障原因分析、排除手段,設備運行的主要規律,訓練學生在工作崗位所需的技能;“三層”知識更加注重定量計算與問題分析方法、前沿技術等內容,訓練學生分析、解決問題的能力,拓展專業視野。
4.課程考核方式改革
在學習效果評價方式上,計劃合理運用網絡教學平臺,融合實踐考核手段,采取有助于學生掌握、運用基本理論與基本技能,綜合考核學生素質能力的“全方位過程考核”方式。在考核中,強調理論結合實踐能力的考核,注重實際能力和素質的考核,突出過程考核,以促進學生對知識的理解和應用。根據課程特點,不同的課程采取不同的考核方式。以熱能與動力工程專業下的課程體系為例,機械基礎類課程在以往的基礎上增加工程標準專題討論內容,熱力設備類和電氣設備類課程增加了網絡教學平臺測試、工程標準專題討論等環節,等等。
能源與動力工程專業課程體系的設置情況如表2所示。
5.教學團隊建設
近年來,通過每年選派2-3名教師到電力企業進行工程實踐,利用現有的省、市級重點實驗室與我專業有良好合作關系的國內外知名院校進行合作科研,引進實踐能力強的教師或聘請兼職,為年輕教師提供指導學生參加大學生科技競賽的機會等多項重要舉措,已初步建立了一支適合應用型人才培養的,具有較強的實踐能力、工程應用能力、工程創新能力,具有較高的專業教學水平、專業素養,適應專業技術發展、適應創新型專業特色人才培養需求的專職和兼職教師隊伍。
四、結論
沈陽工程學院能源與動力學院能源動力類專業是以能源與動力工程專業為核心的專業群,經過幾十年的建設和發展,教學條件、師資隊伍、實驗條件都上了一個新臺階,為東北乃至全國的電力行業的人才培養和技術服務作出了重大貢獻,得到了發電行業的充分肯定,2012年被國家電網公司確立為全國6所電力本科院校之一。創新應用型本科院校能源動力類專業人才培養模式,可以系統化知識體系,多元化就業渠道;可以實現學生的遞進式能力培養,理論與實踐的統一;可以整合教學資源,提高教學質量和辦學水平;可以加強專業群建設,提高專業建設水平和質量。隨著國家經濟建設的高速發展,對電力高校提出了越來越高的要求,我們將通過構建全新的、具有能源動力類專業特色的人才培養模式,逐步探索應用型本科院校實現培養目標的最優化、最合理的途徑。
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論文關鍵詞:特色專業;熱能與動力工程;能源動力;質量工程
為適應國家經濟、科技、社會發展對高素質人才的需求,引導不同類型高校根據自己辦學定位和發展目標,發揮自身優勢,辦出專業特色,“十一五”期間教育部、財政部將擇優重點建設一批高等學校特色專業,通過優化專業結構,提高人才培養質量,辦出專業水平和特色,為同類型高校相關專業建設和改革起到示范和帶動作用。
華北電力大學熱能與動力工程專業創辦于1958年,原名為電廠熱能專業,歷經五十多年的建設和發展,現已成為本校師資力量最強、就業形勢較好、招生人數較多和學生成才率較高的專業之一,本專業累計畢業生人數已達10616人,在校生人數2647人。尤其最近幾年,在兩大電網公司和五大發電集團共同組成的校理事會的支持和幫助下,學科實力得到了質的飛躍,畢業生就業形勢一直保持在全國各專業的前列。華北電力大學能源與動力工程學院已經成為我國發電領域最重要的人才培養基地,得到了發電行業的充分肯定,在我國發電領域具有重要的影響。
華北電力大學熱能與動力工程專業緊密結合國家經濟和社會發展需求,以培養“厚基礎、重實踐、強能力”的熱動專業技術人才和管理人才為目標,改革人才培養方案,加強課程體系和教材建設,優化師資隊伍,強化實踐教學,具有鮮明的“熱能與動力工程”專業特色和“電力行業”特色,取得了一系列顯著效果。
一、建設思路與改革措施
1.建立并形成熱動專業人才培養調研機制
通過校理事會定期開展能源動力、發電(火電、氣電、風電和核電等)、環保等相關行業的人才需求形勢調研和畢業生就業狀況研討與分析,根據國家的人才需求,制定適應不同專業方向的模塊化、層次化人才培養方案。
2.以本科教學水平評估所形成的規范性課堂教學、實踐教學和教學管理模式為建設起點,加強精品教材的培育和建設
課程教學體現相關領域的最新發展,普遍采用國內外高水平的新版教材,繼續組織編寫高質量的適用教材,形成深入開展教學研究的有效機制。
3.加強師資隊伍建設,改革教師培養和使用機制
有計劃地選派青年教師到企業進行鍛煉,到國內外高水平大學或研究機構做訪問學者或短期合作研究;鼓勵和支持教師參加企業的短期高級技術培訓、生產一線觀摩、調研和相關會議;聘請一定數量的具有企業生產和管理經驗的人員兼職授課,形成學校和企業、學校和國內外大學及研究機構的定期人員交流機制。
4.改革實踐教學,推進人才培養與生產實踐相結合
為了適應我國能源與電力發展對全新實踐型、創新型人才的需求,熱能與動力工程實驗教學中心整合相關實驗室資源,依托電站設備狀態監測與控制教育部重點實驗室為本科生設立的“能動之光”科技創新項目,建成了包含電廠實踐教學模塊、動力工程基礎實驗模塊、熱能動力工程實驗模塊、創新實驗模塊的集知識學習、技能拓展、工程訓練、創新能力培養為一體的實驗教學示范中心。涵蓋專業基礎實驗、專業實驗、綜合實驗、創新實驗,能夠滿足不同專業、不同層次學生的需要,實現理論與實踐、校內與校外的無縫鏈接,體現“厚基礎、重實踐、強能力”的人才培養特色。
二、建設成果
熱能與動力工程專業是一門跨學科、綜合性強、重實踐的學科,著重培養基礎扎實、知識面寬、能力強、素質高,德、智、體全面發展的,集現代信息技術與熱能動力工程知識為一體的高級專門技術人才和管理人才,要求學生通過四年的學習不僅要掌握全面的理論知識,而且必須具備較強的實際操作能力,以適應現代能源、電力行業相關領域對高級人才的需求。華北電力大學熱能與動力工程專業以國家能源電力需求為建設導向,從方向凝練、人才培養、教學體系構建、師資建設、教材建設、實驗室建設等方面進行全方位探索和實踐,取得了豐碩的成果。
1.專業建設別具特色,人才培養模式靈活多樣
為適應國家能源電力行業發展的需要,熱能與動力工程專業依托一級學科“動力工程及工程熱物理”博士點,在熱能與動力工程和電廠集控運行方向的基礎上,拓展專業方向,開設燃氣輪機聯合循環、核工程與核技術、制冷與空調工程、新能源等專業方向,覆蓋主要發電形式,具有鮮明的電力特色。通過與國家大型企業合作,采用“訂單+聯合”的培養模式,使專業教育符合社會的發展需求,滿足了國家對社會緊缺的復合型拔尖創新人才和應用人才的需要,進一步提高高等教育教學質量,推進人才培養模式改革。
2.加強基礎、突出能力、注重創新,構建高質量人才培養體系
按照“夯實基礎、突出能力、注重創新、全面發展”的指導思想制定熱能與動力工程專業人才培養方案,既加強培養學生厚重的基礎,又注重培養學生的創新精神和實踐能力。近年來熱能與動力工程及相關專業方向畢業生的一次簽約率超過98%,畢業生因“作風扎實、動手能力強、有較強的創新精神”深得能源電力行業及其他用人單位的廣泛贊譽。
3.優化師資隊伍結構、積極打造優秀教學團隊
高水平教師隊伍是專業建設的有力保障。近年來,熱能與動力工程專業按“博士化、工程化、國際化”要求進行師資隊伍建設,引進急需人才、培養未來人才、用好現有人才,新引進的教師均為名牌高校的博士或博士后,有數名教師在華北電力科學研究院進行為期半年的工程化訓練,有計劃、分年度派教師赴美國、法國、英國、丹麥、日本等能源和電力較發達國家的高校或研究機構做訪問學者。目前熱能與動力工程專業教學團隊教師隊伍職稱結構、年齡結構、學位結構合理,2007年被評為北京市優秀教學團隊。
4.以精品課程建設為核心打造課程體系,帶動教材建設
根據熱能與動力工程專業課程建設計劃,以創建精品課程為課程體系建設重點,核心課程全部建成精品課程,同時帶動熱能與動力工程專業的教材建設,有力推動了熱能與動力工程專業的建設水平。到目前為止,已建成1門國家級精品課程、7門省市級精品課程、3門學校精品課程;國家“十一五”規劃教材3門及其他教材12門。
5.建設特色實驗中心,構建分層次、模塊化的實驗教學體系
熱能與動力工程實驗教學中心構建了“專業基礎-專業-綜合-創新”分層次、模塊化的實驗教學體系,進一步豐富了華北電力大學“四模塊”(基礎實驗模塊、校內實踐模塊、仿真實驗模塊、校外實踐模塊)實踐教學體系的內涵。2007年8月熱能與動力實驗教學中心順利通過北京市教委組織的專家組評審,榮獲北京市高等學校實驗教學示范中心稱號。
三、鮮明特色
華北電力大學熱能與動力工程特色專業時刻以國家能源電力需求為建設導向,以其包容并蓄、均衡有道的精神,不斷派生出一批新專業和學科方向,并將繼續不斷強化內涵、擴展外延,滿足國家對能源電力不斷發展的新需求,具有鮮明的專業特色。
1.突出專業特色和行業特色
華北電力大學熱能與動力工程專業以為國家能源與電力工業培養熱動專業技術人才和管理人才為主要目標,專業建設緊密結合國家經濟和社會發展需求,具有鮮明的“熱能與動力工程”專業特色和“電力行業”特色。
2.支撐學校的大電力學科體系
近年來,熱能與動力工程專業針對國家能源結構調整和節能減排工作所形成的新的人才需求,調整和優化了專業方向的設置,從熱能與動力工程專業孵化出來的風能與動力工程、核科學與核技術等專業成為華北電力大學大電力學科體系的重要組成部分,進一步提升學校服務于我國能源電力發展的能力和水平。
3.理論與實踐教學體系完備,特色鮮明
從復合型人才培養角度出發,建立了以能力培養為主線,分層次、多模塊相互銜接的理論與實驗教學體系,課程設置實現了系列化、層次化、模塊化、厚基礎、寬口徑,增加學生學習的選擇性、自主性,體現“重實踐、強能力”的人才培養特色。
4.探索創新人才培養的新模式
積極進行人才培養模式、課程體系、教學內容和教學方法的改革,通過設立“創新人才培養實驗班”,采用校企聯合“訂單式”人才培養模式,為全校本科創新人才培養起到推動和示范作用。
熱能與動力工程專業創新人才培養實驗班從2007年開始試辦,選派優秀博士生導師做班主任,因材施教,2007級實驗班學生在大一第二學期末一次性全部順利通過國家四級英語考試。實踐證明創新人才培養實驗班是成功的。
【關鍵詞】 新能源;裝備制造;卓越工程師;人才培養模式
一、實驗區基本情況
新能源裝備制造業卓越工程師人才培養模式創新實驗區依托機電工程學院,以能源與動力工程和機械設計制造及其自動化的校級重點專業為基礎,以“貼近市場、服務社會、自主發展、開放辦學”為理念,通過校企共建,形成 “校企合作,產學研結合、資源共享,互惠雙贏”的人才培養特色。
在校企合作辦學基礎上,運用“三三六”校企合作人才培養模式,積極探索辦學結合行業需求、教學資源結合行業資源、學校培養結合企業培養的“三結合”,課程設置緊跟生產過程、教學設計緊跟崗位能力、教材選配緊跟任務項目的“三緊跟”,校企雙方共同制定專業人才培養方案、共同承擔教學任務、共同研發技術項目、共同編寫特色教材、共同參與教育教學管理、共同監控教育教學質量的“六共同”。由此構建 “強化專業技能、突出創新能力、提升人文素養”為主要內容的三位一體的校企合作人才培養體系,可保證學生綜合素質的不斷提高。
二、指導思想
1、教育理念(人才培養模式改革的思路和定位)
按照“厚基礎、強實踐、求創新、高素養、重責任”的人才培養目標,本實驗區的建設是以培養適應新能源裝備制造業發展的 “創新性應用型人才”,注重德育教育與專業教育協調發展,理論教學與實踐教學優化結合,豐富以學生科技活動項目為主體的課外實踐教學手段,強化與企業產學研密切結合的實踐教學環節,提高學生實際工程應用能力,辦學目標突出應用型、服務面向彰顯區域性、人才培養強化創新性、企業行業合作注重務實性。
2、實驗區人才培養模式改革思路
樹立創新教育教學思想,強化定位意識、區域意識、共建意識、素質意識、職業意識五種意識。建設培養新能源裝備制造業卓越工程師的特色專業群,以能源與動力工程專業(新能源裝備和環保機械等為方向)牽頭的能源動力類、機械類、自動化類相結合的專業群。
不斷深化創新性應用型人才培養模式改革。依托科技服務平臺,進一步完善“學程分段、方向分流、培養分類”的人才培養思路,構建符合建立現代產業體系的專業方向平臺課程體系。實踐并完善“三結合”校企合作辦學模式 “三緊跟”校企合作教學模式、“六共同”校企合作辦學管理運行模式,將其作為培養創新性應用型人才的基本途徑,為培養基礎扎實、吃苦耐勞、適應能力強的具備工程師素質的創新應用型人才創造良好條件。
三、培養方案
1、確定培養目標
(1)綜合培養目標。培養“厚基礎、強實踐、求創新、高素養、重責任”的適應地方特色經濟社會發展的新能源裝備制造業卓越工程師。
(2)業務培養目標。新能源裝備制造卓越工程師人才要求掌握能源、動力及其自動化相關領域的基礎理論和基本知識,經過能源動力工程師的基本訓練和實踐, 并具有創新精神,為我國建設創新型國家提供堅實的人才支撐和智力保障。畢業生應獲得以下幾方面的知識和能力。
(3)卓越工程師培養專業標準。專業培養標準是在國家通用標準的指導下,按照行業專業標準的基本要求,結合各高校能源動力類專業特色、辦學理念、人才培養定位以及制定的能源動力類專業的卓越工程師專業培養標準。
2、方案理念
新能源裝備制造卓越工程師人才培養創新實驗區創新性應用型人才培養方案,根據社會經濟的發展,結合機電工程學院教學、科研和地方新能源產業的特點,在總結近年來教學改革與實踐的基礎上,通過與企業的產學研密切結合,與企業共同設計如:創新教育理念,突出辦學特色;注重學科交叉,構建特色課程;校企密切結合,強化實踐能力;建設教學團隊,倡導雙師教育;有效整合資源,形成科學機制;創新管理體制,完善運行機制。
(1)通過健全規章制度,完善網絡化教學管理系統。以知識性、科學性、趣味性、綜合性、創新性的實驗和訓練內容吸引學生。引導學生自主實踐和創新,提高學生知識綜合應用能力、系統設計與創新能力、組織協調與合作能力。
(2)加強實驗區與企業產學研的密切結合及教學科研良性互動。成立有“新能源研發中心”;與太陽能、光伏的相關企業進行合作,建立實習基地;校企共建太陽能熱利用、新能源中央空調等實驗室。
(3)重視學校實驗區的建設。隨著國家“質量工程”的進一步開展,學校加大對教學研究的投入,增加機電工程學院的教研經費,為實驗區建設的高標準、高水平和高質量提供了保障。
四、校企合作
1、培養計劃
卓越工程師的企業培養安排在合作單位進行,為期1年(第四學年)。學生在企業培養期間主要完成認識實習、課程實踐、專業見習畢業設計(論文)和畢業實習5項任務,企業培養主要聘請合作單位的工程技術人員承擔指導工作,學校教師協助管理,共同保障教學質量。具體安排如下企業階段培養計劃表所示:
培養
環節 職能部門 培養時間 主要內容 責任單位 學期安排
認識
實習 生產部 2天 1. 了解太陽能產業現狀
2.了解生產過程,熟悉生產工藝及生產組織;
3.實地了解設計、測試、試驗流程; 企業
學校
學生 第一學期
技術研發部 2天
聽取講座 1天
關鍵詞:能源與動力工程 專業導論 教學方法 專業特色
中圖分類號:G642;TK0-4 文獻標識碼:A 文章編號:1672-3791(2015)11(b)-0171-03
Talking About Professional Introduction Course of Energy and Power Engineering
Li Jianzhong1 Yuan Li2 He Xiaomin1 Mao Junkui1 Zhang Jingyu1 Shi Bo1
(1.Nanjing University of Aeronautics and Astronautics, Jiangsu Province Key Laboratory of Aerospace Power System,Nanjing Jiangsu,210016,China;2.PLA University of Science and Technology, School of National Defense Engineering,Nanjing Jiangsu,210007,China)
Abstract:Based on training of professional talents and demand for talents of energy and power engineering,and also in view of school-running characteristics (aviation,aerospace,civil aviation) of Nanjing University of Aeronautics and Astronautics and course highlights of energy and power engineering,professional characteristics and training objectives of energy and power engineering were introduced and the necessity of establishing professional introduction course was analysed.The teaching methods of theory and practice for professional introduction course of energy and power engineering were discussed.
Key Words:Energy and power engineering;Professional introduction;Teaching method;Professional characteristic
高等學校是培養專業型人才的搖籃和基地,制定合理的培養方案、設置具有綜合體系的專業課程、配套相應的實踐教學平臺、改進教學方法、提高教師水平等是實現循序漸進地引導學生快樂學習、輕松了解和掌握專業技能及成為高技能專業型科技人才的保證。專業課程設置關系到如何讓學生“喜歡學”、如何讓學生知道“學什么”、及如何讓學生掌握“如何學”。專業導論課,是進行系統專業學習的先導和鋪墊,是引導學生了解所學專業和相關專業的入門課程,有利于幫助大學生盡早了解所學專業性質、培養專業興趣、掌握專業學習方法、規劃自身發展,能夠起到重要的導航作用[1]。
1 專業特色及培養目標
國家即將啟動以航空發動機/地面燃氣輪機為核心的高效動力裝置重大科技工程專項,明確提出要突破高性能動力裝置的核心關鍵技術,提升我國各類核心裝備、重大機械設備動力系統的自主保障能力。我國能源供需矛盾尖銳,結構不合理,能源利用效率低,一次能源消費以煤為主,化石能源的大量消費造成嚴重的大氣污染,霧霾天氣不斷,嚴重影響人類的健康。如何滿足持續快速增長的能源需求和能源的清潔高效利用,對能源科技發展提出重大挑戰。國家正在推進清潔能源開發與高效利用技術、節能減排技術、高效動力技術等為主的多項計劃,作為涵蓋能源、動力及環境領域的核心學科之一,能源與動力工程學科必將在新能源開發與綜合利用、高效低污染排放動力技術、節能減排技術等領域發揮關鍵的科學與技術支撐作用,為我國早日實現節能減排的宏偉目標提供強有力的技術保障,發展前景廣闊。國家重大計劃和實施綱要為能源與動力工程專業的發展提供了廣闊和美好地前景,該專業迎來了歷史性的發展機遇,同時也帶了巨大地挑戰,尤其在綜合素質高、創新能力強的能源與動力工程專業人才培養方面,對如何進一步辦好能源與動力工程專業、提高本科和研究生教學水平、做好高水平人才培育基地提出了更高地要求。
大部分剛踏入大學校門的新生對自己專業認知及畢業后從事工作崗位了解甚少,對大學生活和專業學習既好奇又迷茫,同時,中學階段被動式學習和吸收,學習時間緊,作業量大,承受具大考試壓力,而進入大學以后,很多學生像脫韁的野馬,擺脫了家長和老師的束縛,學生的自主學習、獨立學習積極性降低,失去學習目標。鑒于此,一般高校在大一期間都設置了專業導論課,不僅要指導學生解除在該專業一些問題上的困惑,還要能引導學生更好地適應大學生活,幫助學生領會大學的學習方法及提升自主學習能力,消除學生的不適應性以提升學生自立、自主學習的能力,幫助學生更好地規劃學習,實現學習目標。專業導論課教學內容一般包括:(1)介紹專業背景和專業特色。(2)專業人才培養方案的課程體系及相互邏輯關系。(3)涉及的基本專業知識、專業拓展及交叉學科。(4)本科和研究生學科的對接關系。開設專業導論課可以幫助學生了解未來的就業和發展趨勢,增強專業學習興趣,為順利完成大學學業奠定基礎。高中生進入大學后,常常因為不適應大學學習生活環境、不明確自己努力的方向而迷茫、放松自我約束,不能快速順利地完成由高中生向大學生的角色過渡,造成學習成績和思想滑坡。教學實踐表明,開設專業導論課程有利于學生了解專業,激發學生學習專業課的興趣,對以后學習專業及專業基礎課具有良好的導向作用。探索在本科低年級階段開設專業導論課程對教學質量的提高、學生素質培養具有重要意義[2]。高校應該在更新教育觀念、加強教學管理、集中優勢師資、編寫特色教材等環節著手進行改革,全面推進專業導論課的開設,切實提高人才培養質量[3]。
南京航空航天大學能源和動力工程專業傳承了本校的航空、航天和民航特色,長期致力于動力領域的基礎研究及相關技術,形成了高效燃燒組織、強化換熱理論及應用、復雜流動仿真與控制、新概念動力裝置設計等多個優勢明顯的特色方向。能源與動力工程專業緊密結合國家和江蘇省工業和國民經濟發展,以科學技術轉化生產力為目標,為國家和地方經濟發展提供重要技術支撐和人才儲備。南京航空航天大學的能源與動力工程專業在多年的專業建設和發展過程中,始終弘揚學校“負重奮進、獻身國防,唯實創新、志在超越”的辦學精神,把人才培養放在首要位置,研究能力持續攀升,產學研效果突出,素質教育特色出眾,創新型優秀人才培養成效突出,教學改革、課程群建設及國際交流不斷完善和進步。因此,南京航空航天大學的能源與動力工程專業以素質教育為導向的人才培養體系特色突出,國防特色鮮明,基礎研究能力和服務地方經濟發展能力出眾,師資力量雄厚、專業綜合實力強,具備了非常廣闊地發展前景。
專業課程群是優化學生知識結構、培養學生創新能力、提高學生工程技術能力的基礎,直接影響實驗實踐教學體系和師資隊伍的建設。借鑒國外著名大學中相關專業的培養方案及課程體系設立模式,在充分考慮南京航空航天大學能源與動力工程專業特色的現有培養方案基礎上,增加了實踐性教學環節在專業教學計劃中的比重,強調學生的應用知識和實施能力。該專業發展核心專業課程體系的核心指導思想為完善基礎類課程體系、優化課件,建立了開放式虛擬熱工基礎試驗系統,提升教學效果;建設了燃氣輪機動力系統、節能減排、新能源利用3個核心課程群,理順各門課程知識領域的相互關系,遵循教育教學規律,突出特色,逐步完善該專業的課程知識體系,以流體力學、熱工學為理論基礎,輔助以機電、計算機和控制等學科的理論知識,培養具有高尚人格品行和社會責任感,具備扎實的理論基礎和專業水平,熟悉能源利用、轉化及動力系統原理、應用技術的專業人才,可以從事能源動力、環境保護、新能源研究開發、動力系統設計、制造、控制和管理等的工作。
2 專業導論課的教學方法
專業導論課作為學科啟蒙課程之一,旨在促進低年級學生在較短時間內概略了解自己所學專業的概念、內涵、地位、作用、專業現狀、應用前景,增強新生學習目的性,激發學習興趣和動力,引導學生對該專業的人才培養計劃和培養目標、課程體系等了解,提高學生對所學專業的認知度,培養學生專業感情,有助于學生確立專業學習目標,促進學生以積極的心態投入未來的學習生活[4-6]。專業導論課從培養方案討論開始,讓學生總體了解大學的培養模式,了解課程設置的特點,了解每門課的作用以及各課程之間的關系等,幫助學生認識到其在低年級所學在高年級有所用。不僅有助于學生提高學習興趣,更有助于學生制定中長期學習計劃。
南京航空航天大學能源與動力工程專業導論課采取理論教學和實踐教學相結合的方式,培養學生對所學專業從宏觀上了解該專業的課程體系和課程結構。理論教學環節,專業導論課的授課采用多位教師和專家聯合授課的方式,通過專業負責人對能源與動力專業培養方案解讀和相關專業老師以航空、航天、民航及相關領域為背景進行具體的專業介紹,讓學生對所學專業有更深地了解。重點強調普適性教學,授課內容不包含具體方法、原理等,專業內容選擇上應全面,表現形式應具啟發性,且新穎、形象,具有一定的綜述性,深淺適當。課堂上創設更加寬松的學習氛圍,多些特色、多些思考、多些討論、多些實踐。專業導論課的教學目標設計成具有引導學生認識專業、了解專業,促使學生熱愛專業、明確個人發展規劃。實踐教學環節,安排現場參觀、實驗演示等,對提升學生的學習興趣、調動學生學習積極性具有作用積極。學生組隊專題討論,就某個同該專業領域相關專題開展調研和論述,合作撰寫論述報告,小組成員上臺講述并分別回答如下問題:選題同該專業有何聯系?目前發展狀態?未來發展趨勢?可能會涉及哪些知識?該專業哪些課程會涉及這些知識?該選題同哪些企業和研究機構相關等?南京航空航天大學能源與動力工程專業導論課以寬松、多樣化的教學安排調動學生學習的積極性和提升學習效果。為了實現能源與動力工程專業導論課在有效教學中的作用及其實施對策,在本科專業建設項目“能源與動力工程專業導論視頻課”的支持下,拍攝并制作了八個單元的能源與動力工程專業導論課程視頻,在學校網絡教學平臺上建成課程網站、上傳主要課程PPT、課程視頻、課程教學大綱等材料,學生可以更深入學習該課程和深入了解該專業。
3 結語
專業導論課是為大一新生能夠初步了解專業知識、掌握學習方法、做好職業生涯規劃的一門啟蒙和科普課程,啟發、調動大一新生的自主學習積極性,引導新生熟悉能源利用、轉化及動力系統原理、應用技術等知識,了解能源與動力工程專業涉及能源動力、環境保護、新能源研究開發、動力系統設計、制造、控制和管理等行業,引導學生熱愛所學專業、進行大學成長規劃及職業生涯規劃及實施,逐漸提高自主學習能力,有計劃地進行自我培養。能源與動力工程專業導論課教學模式是采用專業組長和同行專業教授配合理論教學和實踐教學的靈活性和多元化教學方法,使得專業導論課程能夠很好地激發學生的參與意識和學習興趣,幫助學生掌握專業學習方法,為高效地學習后續專業知識打下了堅實的基礎。專業導論課是引領大學生建立專業自信心和專業歸屬感、走入專業領域的向導,在大學一年級新生在大學的學習和成長過程中,具有重要的領航作用。
參考文獻
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[關鍵詞]熱能動力;應用;動力
中圖分類號:TK12 文獻標識碼:A 文章編號:1009-914X(2017)17-0035-01
引言
熱能動力工程對于整個中國社會的發展的貢獻是毋庸置疑的,就算是在科技信息技術飛速發展的今天我們仍然不能不承認,熱能動力工程仍舊在影響著我們社會生活的方方面面,而在經濟和生活的領域,熱能動力工程更是正在發揮著其不能取代的力量,人們越來越想要追求一種生態綠色的生活方式。本文就熱能動力工程的熱能動力工程,這個現代社會的文明動力技術進行了簡單的分析。
1、當前熱能動力工程的現狀
我國的煤炭資源總量相對豐富、石油資源日漸短缺、經濟發展對資源的需求增加、煤化工技術的發展進步等共同推動了煤炭深加工戰略的實施。我國煤炭資源人均占有量較低.僅為世界平均水平的60%左右:隨著物質文化生活水平的提高,對環境質量要求日益嚴格等,因此.煤炭的高效加工轉化利用任務艱巨。多能源互補與多功能綜合是當代世界能源動力系統發展的主要特征和趨勢。熱能動力多聯產系統是一個多種形式原燃料及電能等能源輸入、多種形式產品及熱能動力等能量輸出的復雜系統。在此過程中,原燃料、化工產品、熱能動力等能源存在不等價性,使得科學合理地評價化工熱能動力多聯產成為難題:而且原燃料、化工產品、熱能動力等具有不同品質.其多樣性又使得比較對照變得更加復雜。隨著經濟的發展,能源、環境問題日益突出,由此而誕生的能源、環境、經濟等綜合的評價準則受到重視。
2、熱能動力工程設計的基本要求
眾所周知,不管是什么項目工程的設計,都需要有專業高素質的設計人才和先進的設計技術為基礎,同時設計企業還需要對程設計的經濟效益進行考慮。
2.1 高素質的設計專業人才
熱能動力工程的設計需要專業的設計人才。在招聘設計人員的時候要通過各種方式選拔具有扎實的熱能動力設計基本功,有創新性、靈活的應變力的高素質人才。社會是不斷發展,科學技術日新月異,人們的需求也在不斷的改變。所以要定時的對熱能動力設計人員進行培訓,培養出能夠與時俱進的設計人才。
2.2 設計技術的先進性
設計技術先進性的考量標準是要符合客戶的需求,要符合國家的相關標準,技術水平要達到甚至超越當前的國際水平。同時在工程系統的設備選型和組合方式等設計內容也要具有先進性。要確保在后期設計的修改和完善的過程中,系統工程可以自行維護。在具體的電廠熱能動力設計中,要根據自己廠里面實際情況引進先進的技術和設備。
2.3 經濟效益的合理性
在市場經濟不斷發展的今天,企業的競爭就是經濟實力的競爭,所以在電廠熱能動力工程中要以取得經濟效益為目的。在熱能動力系統工程的設計中要綜合考慮工程建設的費用,設備的費用,維修的費用,以及其他的一切系統資金費用。要是經濟效益達到合理性。工程系統費用要在合理的范圍之內,保證在取得足夠的經濟效益的同時,能夠提高工作質量和保證安全。
3、熱能的特點以及利用
3.1 熱能的特點
現階段當中,人類所使用的熱能,主要是通過一次能源的轉換而得來的,所以,分析熱能的特點,需要從以下三個方面來入手進行:(1)太陽能及其能量的轉換。太陽能,通過對植物的照射,進而使植物的內部存有的葉綠素,發生一系列的能源轉換以及光合作用,進而將太陽能轉換成為生物的質能,而太陽能的光,則是經過熱量的轉換以及點的轉換,進而成為我們所使用的能源物質;(2)燃料化學能及其轉換過程。燃料化學能的轉換,主要是通過燃燒的方式,將存在于其中的化學能,轉換成為熱能,進而再通過相關的技術手段,將其轉換成為人類生活和生產所需要的機械能,例如常見的汽輪機等,其工作的方式,就是首先將化學能源,轉換成為蒸汽的熱能,進而再通過相關的設備以及技術,將汽輪機之內的熱能轉換成為機械發動所需的機械能;(3)熱能的轉換,其中主要包括兩種能量的形式,即電能以及機械能,電能包括熱電發電機,而機械能,則主要有汽輪機以及內燃機。
3.2 熱能的利用
熱能在我國許多行業當中都有著廣泛的運用,并且,在國民經濟當中,也占據了核心的地位。總的來講,熱能的相關利用,在以下幾個行業當中最為廣泛:電力工業,熱能動力工程在其中有著非常重要的應用,在核發電、火力發電等裝置設備的使用之中,熱能動力工程及相關的技術,是其工作的基礎;鋼鐵工業,尤其在高爐煉鐵、煉鋼以及軋鋼等工藝當中,應用極為廣泛;相關的有色金屬工業,其中包括有鋁、銅等有色金屬,其冶煉,均使用的是熱能;化學工業,在化學工業的相關應用之中,合成氮、酸堿等的相關生產工藝程序,主要使用到的是熱能動力工程之中的技術手段,以其基本的原理來作為理論依據;石油工業,其中包括石油的采集、冶煉、運輸等等多個環節,都運用到了熱能動力工程當中的相關技術理論;機械工業以及相關的建筑工業,包括材料的生產、材料的制造、相關工藝鍛造、焊接技術以及鑄造等,都有熱能的利用;交通運輸領域當中,包括汽車、輪船、飛機等的使用;農業生產以及水產養殖等方面,也有著廣泛的運用,包括蔬菜的溫室培養、魚池的加溫加熱、電力方面的農業灌溉等方面,均有著廣泛的使用。同時,在人們的日常生活之中,熱能也有著廣泛的使用,例如冬天之時的供暖設備等。根據上述的分析,可以看出,熱能及其相關的動力工程,在人們的生活以及生產當中,發揮著非常重要的作用,是一項極為重要的能源,下文將針對熱能的特點,進行深入細致的探究,幫助在日常的使用過程當中,發揮出更大的效應。
4、電廠熱能動力工程系統的修改和完善
電廠熱能動力工程系統安裝完成之后要對電廠熱能動力工程系統的總系y和分系統進行檢驗測試,測試各方面的功能是指標是否滿足國家的相關技術規定,如果不滿足或者不完全滿足相關的規定要及時的對其進行修改。熱能動力系統的建設一般都要經過立項、設計、施工、安裝、調試、評估和驗收這個周期,所以說熱能動力系統的建設是一個長期的工程。
5、結束語
本文重點地分析了相關熱能動力工程設備裝置的使用、工藝流程,并且針對熱能的特點、利用以及對于環境的污染、節能減排工作的重點等進行了分析,力求更加全面地掌握熱能動力工程的實際狀況,更好地加以運用,逐步地提升生產的質量和效率,為相關的節能減排工作做出突出的貢獻。
參考文獻
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關鍵詞:熱能;動力工程;熱電廠
中圖分類號:TM621文獻標識碼: A
引言
目前我國很多電廠都已經開始重視能源動力工程在電廠生產中的應用這是提高電廠生產效率,實現節能環保的重要途徑。也就是說,在電廠的供熱機組運行中河以利用熱能轉化為電能并利用剩余的熱能來為供熱系統提供一定的能源。但是這種電熱聯產的生產方式目前還處于剛剛起步階段在實際的生產中效率相對較低,且存在一定的問題需要盡快解決。
一、熱能與動力工程
熱能與動力工程的結合是我們工業的主要創新,也是我們社會進步發展的不可缺少的一部分,我們的社會發展需要我們的自然資源的支持,那么,應該如何將我們的自然資源轉變成我們的能源利用呢?這就需要我們的工業創新者對我們工業形式進行變通,也就是對我們的工業項目進行結合創新。熱能的運用本身就是一種新的技術革新,更加是我們社會需要大力發展的關鍵,我們的社會需要我們不斷的發現新的技術來填充工業的發展,熱能與動力工程的相互轉化是我們目前對熱能研究的重點,也是我們在今后的工業研究中需要重點探索的內容。在我們的熱電廠的發展過程中,我們需要將熱能和動力工程的運用加以結合,形成一種全新的發展生產模式,將我們的熱電廠發展成為一種創新的,高效的工業生產,這種工業生產在發展的過程中可能會遇到困難,但我們總會找到解決困難的措施,這也是我們前進的必要趨勢。
二、熱電廠熱電機組變工況的原因
1、原因
(1)電大量儲存,加上外界所需的用電功率時刻在變化。電能的大量儲存是我們在進行熱能研究上的一個重要方面,我們可以將電能轉化到我們的熱能研究的主要方面上,讓電能的作用發揮到我們的熱能研究中來,使得我們的電力得到儲備,使得我們的熱能得到來發和利用。
(2)鍋爐燃燒不穩定,使進入汽輪機的蒸汽參數發生動態的變化。鍋爐的燃燒也是我們獲得熱能的一個主要方面的來源但是鍋爐的燃燒有著其不穩定的因素,經常會使得汽輪機的變化得不到很好的保障和發揮,這也是我們在研究電能的過程中需要注重的內容和發展。
(3)凝汽設備工況變化,使凝汽器壓力產生變化。在機組工況發生較大的波動時,就要綜合考慮以上各個因素,具體情況具體分析。在部分進汽的級中,噴管分組布置,可分為工作弧段和非工作弧段,鼓風損失發生在非作弧段。
(4)旋轉的動葉片每一瞬間都會處于噴管工作弧段或非工作弧段。在非工作弧段,動靜軸向間隙中充滿了停滯的蒸汽,當動葉片轉到非工作弧段時,會像鼓風機一樣,將這些停滯的蒸汽從葉輪的一側鼓到另一側,這要消耗部分有用功,這部分能量損失為鼓風損失。
2、變工況的特點
(1)兩次調頻
所謂的兩次調頻,其實是相對的,在電網運行時,由于其系統中負載產生大的波動,單次調頻難以滿足平息波動的需要,而再次進行頻率控制。我們只能采用兩次調頻的方式來進行頻率控制,具體的方式有兩種,包括手動操作與自動操作。
(2)非自動調頻
非自動調頻也稱手動調頻,是指在電能產生的過程中,技術維護工依據裝置的改變來調整機器的狀態,維持其頻率穩定,但其據點顯得易見,響應遲緩,面對大的調頻情況時,通常難以實現。這就需要我們在一定的時候進行手動的調頻,做到合理的調節頻率的變動。
(3)自動調頻
利用自動控制技術來實現自動調頻是當前的主流技術,它是依靠在發電設備與控制系統中加裝自動調節設備,從而解決整個運行中產生的頻率波動,能將其變化幅度控制在很低水平。自動調頻和手動調頻是相對的,也是一種調節頻率的重要方式,更加是我們在生
產運用的過程中一定要注意的方式。
(4)壓力控制的特征
第一,提高了整個系統的可靠程度,增強其負載適應能力;第二,使整個系統在一定負載時有較好的效益;第三,滿負載時,壓力調節效益較差;第四,能應用于單個機組運行時,單個機組的運用是我們工業選擇的結果,也是我們在壓力控制的主要特征,單個機組在具體實施利用方面不同于復合機組,它具有絕對的單個性,同時這也是我們選擇的原因。
三、熱電廠中熱能與動力工程的應用
1、噴管調節的特點及適用場合包括這樣的幾個方面
首先,各調節閥所通過的最大流量不一定相等,其次,有著調節級的作用,且時間隨調節閥開啟數目變化而變化,第三,部分負荷時,比節流調節效率高,第四,工況變化時,調節級汽室溫度變化大,負荷適應性差,第五,適用于各種類型的汽輪機能平移調節系統靜態特性線的裝置稱為同步器。這些特點的主要作用有以下幾個方面,單機運行時,啟動過程中提升機組轉速到額定值,從而熱能與動力工程在熱電廠中的應用就更加廣泛和獨到。
2、節流調節的特點及適用場合包括這樣幾個方面
第一,沒有調節級的作用,導致在第一級的層面上全周進汽。使得節流的作用不明顯,并且使得我們分流級的劃分得不到很好的利用,這是我們在社會熱能研究方面的不足和需要改進的地方。第二,變工況時各級溫度變化較小,導致負荷的適應能力得到進一步的發展。負荷的能力體現在變化能力和適應能力兩個方面,所謂變化能力就是使得我們的變工況得到很大的變化。第三,變工況存在損失,節流的特性使得經濟性變得較差。所謂節流的特性就是在節流方便所具備的特征和特性,也是我們在研究熱能的過程中所要注意的一個很大的方面。第四,適用于小容量的機組和帶基本負荷的大機組。級組的臨界壓力是指當級組中任一級處于臨界狀態時級組的最高背壓級組包含的級數越多,其數值越小,也即臨界壓力比的數值越小,其數值越大,臨界的壓力比表現的也就越大,這就導致壓力的數值過大,從而造成一系列損失的發生。
四、熱電廠中熱能與動力工程的聯系與發展
1、調壓調節增加了機組運行的可靠性和對負荷的適應性。調壓調節是繼續的重要調節方式,也是我們在熱能和動力工程研究中的重要調節手段,壓強的大小能直接影響熱能的釋放,熱能和動力工程的轉化也是機械能守恒的主要應用,調壓能力的變化更是影響我們熱能轉化為其他能源的充分度,也就是能源的可以利用的最大程度。
2、在軸流式汽輪機中,通常是高壓蒸汽由一端進入,低壓蒸汽由另一端流出,從整體來看,蒸汽對汽輪機轉子施加了由高壓端指向低壓的軸向力,從而使得熱能的釋放和動力工程的研究得以順利進行,汽輪機的原理是我們蒸汽機的主要運用,同時也是蒸汽對于動能熱能研究的主要涉及方面,這是我們需要關注的,熱能與動力工程的聯系研究不僅僅是說它們之間的直接聯系,更加重要的事它們的內部研究特征。
3、熱電廠中熱能的發展離不開動力工程的保障,動力工程是我們現代社會工業發展的主要方面,也是我們熱電廠在熱能發展研究中所主要研究的內容之一,沒有熱電廠的熱能研究,我們的動力工程也得不到很大的發揮,沒有動力工程提供的保障條件,我們的熱電廠的熱能研究也不能有著其很好的保障性因素,這是我們社會發展的必要需求和必然趨勢。總之,熱電廠的熱能發展是我們社會動力工程發展的保障性因素,也是我們發展的主要側重方面。它們的這種對應關系不僅僅體現在生產的過程中,更加體現在未來熱電能發展的方方面面,因此,我們需要著重的注意這方面的內容和發展的趨勢研究。
結束語
在我們熱能與動力工程實施的過程中,我們遇到許多的阻礙和困難,但同時我們也在這些困難中找到了解決問題的辦法,使我們的熱能與動力工程的運用在熱電廠中得到了很大的提高,使我們的技術得到很大的上升,也使得我們的運用得到了更加理性和合理的分析利用,這對于我們熱能與動力工程的實施都是至關重要的。
參考文獻
[1]陳崇山.分析熱電廠中的熱能與動力工程[J].科技資訊,2013,(04).
關鍵詞熱能與動力機械基礎;課堂教學;考核方式
中國分類號:G642.421
基金項目:上海市高職院校085重點學科建設,項目編號:B-5107-11-0001。
“熱能與動力機械基礎”是熱能與動力工程的一門專業必修課,總共40學時。本課程是熱能與動力機械專業本科生的重要技術基礎課,其任務是使學生基本認識和系統了解能源動力工程中主要機械、設備、裝置的組成、結構、工作原理和性能,同時對新能源和可再生能源的利用有所了解,獲得熱能與動力機械方面的技術基礎以及新發展的技術基礎知識,為繼續深入學習專業知識和適應畢業后工作的需要奠定基礎[1]。
上海海洋大學食品學院的熱能與動力工程專業是以制冷與空調工程為基礎、以食品冷凍冷藏為特色的學科。該專業的畢業生有的進入制冷與空調行業進行設備的研發,空調系統的設計和其它相關行業,有的進入食品冷凍冷藏行業進行研究或應用方面的工作。該課程的開設為本科生奠定了熱力機械方面的基礎,學生畢業后無論是向熱能類的專業轉行或者是進一步深造,都具備了一定的基礎。
作者自2008年開始教授本課程,已經有近四年的教學實踐和體會,結合學生學習過程中的接受情況,對本課程的問題有較深的認識。具體而言,針對本校的專業特點和學生的學習情況,主要有以下幾點體會。
一、 教材的選用和教學內容的選擇
《熱能與動力機械基礎》主要內容包括熱能的基礎知識、鍋爐結構及原理、渦輪機及噴氣發動機、熱力發電與核電、內燃機動力系統與裝置、制冷與空調、新能源與可再生能源利用(含太陽能、風能、生物質能、地熱能、水能、氫能與燃料電池)、換熱與蓄熱裝置、熱能與動力系統輔助機械等。
如果單純采用一本教材,則教學內容過于寬泛,每章的內容相對比較獨立,關聯度不大,深度不夠。目前本課程選用王中錚編著的《熱能與動力機械基礎》(機械工業出版社,2008年2月第2版)作為教材,以及蔡兆麟主編的《能源與動力裝置基礎》(中國電力出版社,2004年6月第1版)、翁史烈主編的《熱能與動力工程基礎》(北京:高等理工出版社,2004年第1版)、蔣德明主編的《內燃機原理》(機械工業出版社,1994第1版)作為輔助教材。然而以上教材均存在教學內容上不合理的問題:王中錚版的教材內容過于寬泛,面面俱到,深度上不夠;蔡兆麟版教材內容過于深,不適合我校的熱能專業學生,翁版和蔣版的教材是專門針對內燃機專業的學生所編著,也不適合我們制冷專業。綜合考慮后,選用王中錚編的教材作為教學的主要教材,其它教材作為有機的補充,在需要深入的地方,采用補充講義的方式。
二、 教學活動的組織
1) 多媒體教學與黑板板書相結合
隨著國家對教育經費的投入越來越大,高校的教育條件也逐步在改善。目前,大部分高校已經可以實現多媒體教室的普及化。然而,并不是所有的課程都適合多媒體教學。本課程對于第一章熱能的基礎知識部分和鍋爐的燃燒部分采用以板書為主的講解方法,而對于鍋爐的結構、內燃機的工作原理的演示以及發電系統的講解,則利用多媒體結合FLASH來進行講解。
教學結果表明,原理的部分采用板書,可以讓學生有時間對所講內容進行消化吸收,還可以激發學生思考的積極性。多媒體教學則容易激發學生的學習熱情,讓學生有更直觀的感受,同時,采用多媒體教學時,還應該做黑板上提綱挈領的對說講的主要內容、重點、難點等進行強調,讓學生建立起比較好的全局觀和條理性[2]。
2) 書本理論知識與實物模型相結合
對于比較復雜的設備和系統,即使采用多媒體教學,學生還是很難有實際的體會。而本課程以講授主要設備和系統為主,如果對所學的系統能有機會進行實際操作和觀摩則對于學生的學習和理解具有很大意義。為此,實驗室采購了鍋爐、發電系統、蒸汽輪機等教學模具,在授課過程中,在先講解完理論部分后,會把學生帶到實驗室,一邊演示一邊講授,讓學生獲得更直觀的感受,大大提高和講課效果和效率。學生均能達到一講就透,一操作就明白。
3) 教師課堂講授與學生興趣小組相結合
為了進一步激發學生學習的能動性和參與性,采用教師課堂教授與學生興趣小組結合的方式。本課程講授采用課時內以教師講授為主,課下以學生討論和講解為輔的教學手段。由于學時的限制,課堂上教師對所講課程的主要內容進行講解,課下會組織和鼓勵學生對自己感興趣的內容進一步進行深入和展開。學生可以通過查資料、文獻對自己想了解的內容進一步進行深化,并以PPT的形式在興趣小組內進行報告和討論,教師也參與其中。考察學生的學習情況,并對學生的表現酌情計入平時成績。
實踐表明,學生積極性很高,參與度也很高。
三、 考核方式靈活多樣
課程的考核采用期末閉卷考試和其中PPT和小論文相結合的手段,發揮學生的能動性和課堂上的參與性,給學生選擇的空間,提升其學習的積極性。
期末考核方式打分如下:
結果證明,較單純的閉卷考試考核方式相比較,學生更具有學習的動力和積極性,同時,對所學的內容印象深刻,也培養了學生初步的查閱科技文獻、做報告和寫科研小論文的能力。
參考文獻