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關鍵詞:能源與動力工程;人才培養;創新能力;校企合作
中圖分類號:G646 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2015)40-0153-02
一、引言
邵陽學院“能源與動力工程”專業始建于1977年,經過近40年的歷史,是湖南省“十五”、“十一五”、“十二五”重點建設專業、湖南省及教育部特色專業,2012年成為湖南省綜合改革試點項目,2013年成為教育部地方高校第一批本科專業綜合改革試點項目。為推進“能源與動力工程”專業綜合改革與發展,進一步改進人才培養模式,結合我院能源與動力工程專業的辦學定位、學科特色和服務面向等,我們在校企合作培養學生的創新能力方面做了一些研究與探索。
二、人才培養方案的改革
為了更好地滿足企業需求,在廣泛調研和研討的基礎上,構建了以能力培養為目標、突出企業參與的“做中學、學練合、校企聯”的工程人才培養模式(見圖1),著力提高了學生的工程意識、工程素質、工程實踐能力和創新能力,完善以人文素養為基礎、以專業能力為核心的“通識教育”、“專業學習”、“技能訓練”、“工程應用”四輪驅動漸進式應用型工程技術人才模式,如圖2所示。
三、教學方法改革
1.課程設置。設置了“科學+人文+藝術”的通識課程平臺、多學科交叉融合的學科課程平臺、“技術+特色+創新”的專業課程平臺[1],如圖3。
2.課程及教學資源建設。根據課程教學要求,明確了課程的能力導向目標,進行了綜合化和應用型的課程建設,采取了以下建設手段:以能力培養為主線,進一步優化教學內容,構筑公共基礎和專業基礎課程平臺,設置靈活適應社會和學生自主擇業需要的專業課程模塊;進一步推動精品資源共享和視頻公開課程建設,鞏固精品課程建設成效,強化專業核心課程和特色課程建設。以精品課程建設為龍頭,帶動核心課程建設,形成一批國家、省、學校不同層次的核心課程,制定并實施教材編寫規劃和措施。加強特色教材尤其是加強校企聯合編寫實用性強、突出應用性的教材編寫工作,并繼續加大對教師編寫教材的支持鼓勵力度。規范教材選用制度,嚴格教材選用審核,精選一批適應中國能源與動力工程發展戰略的近三年出版的新教材和國家或部省規劃教材,積極引進國外優秀教材進行雙語教學或作為教學參考資料,拓展學生的專業視野。
3.教學方式方法改革。深化教學研究,更新教學觀念,注重因材施教。注重加強培養學生的學習能力、創新能力、實踐能力,激發學生學習的主動性和積極性。改進教學方式,依托信息技術、完善教學手段,積極探索啟發式、探究式、討論式、交互式教學。促進科研與教學互動,支持和鼓勵本科生參與科研活動,及時把科研成果轉化為教學內容。采用“啟發式、討論式、探究式”教學方式方法,《工程預決算》、《工業爐與保溫技術》、《供熱工程》和《專業英語》課程根據教學大綱中的知識點,采用了學生參與的啟發式、討論式、探究式教學,如表1所示,提高了學習的主動性,活躍了課堂氣氛,挖掘了學生潛力,收到了較好的成效。
積極推動科研優勢轉化為教學優勢,學科優勢轉化為人才培養的優勢,鼓勵教師把科研成果轉化為教材建設成果,把科研內容轉化為教學內容,把科研方法滲透到教學方法中,提升人才培養質量。
四、實踐教學改革
結合專業特點和人才培養要求,從實踐教學體系、實踐教學內容、實踐教學共享平臺等方面進行建設。
1.強化實踐環節。強化實踐教學力度,除了有2周頗具特色的結構拆裝實習外,在生產實習環節還增加了3周的綜合技能實訓。
2.加強實踐教學條件。利用省部共建資金,使實踐教學條件得到了極大改善,創建省級大學生創新訓練中心,為學生提高實踐及創新能力提供了平臺。深化了與現有合作基地企業的合作,又新建了多家校企合作人才培養基地。
3.探索實踐實驗教學方法。主要體現在以提高學生工程實踐能力和工程素質為主線,按由淺入深、由基礎到綜合的認知規律,構建適應大學生工程實踐能力和創新能力培養的分層次的實驗教學體系和教學方法,對于不同層次學生能力培養采用與之相適應的教學方法[2]。
4.師資隊伍建設。學生創新能力水平的提高,師資隊伍是關鍵。實施“請進來和走出動”的互動協作模式,著力提升教學和管理隊伍的教育理念、學術水平、教學科研和管理能力,建設一支教學、科研和技術兼容并勇于創新的高素質教學團隊[3]。從國內“985”、“211”高校或國家重點學科專業或國外知名大學引進碩士、博士研究生或成熟教師,充實教師隊伍,不斷改善實驗隊伍的年齡結構、學緣結構、學歷結構和知識結構。對現有的骨干青年教師有計劃地進行脫產專業進修,包括以訪問學者身份、在職攻讀博士學位等方式。每年選派專任教師到合作企業和領域進行一線學習交流,接受工程實踐訓練。完善團隊教師培養機制,加大青年教師培養力度,制定了新進青年教師培養考核辦法,促進青年教師快速成長。
五、研究取得的成果
1.形成富有特色的創新型人才培養方案。形成一套地方本科院校能源與動力工程專業校企合作培養創新精神的工程技術應用型人才培養模式,建成一批優質教學資源。建立的新的人才培養方案、特色專業建設方案和配套的專業建設參考規范、新的課程體系、實踐教學體系和工程模式專業實驗室。
2.建立科學新型的創新型人才培養。建立一套高效、互贏、緊密的校企辦學合作模式,建立“全程參與式”的新的聯合培養工程應用型人才機制,使理論與實踐、課堂與課外有機結合,實現生產實習、社會實踐、科研訓練、課程設計、綜合實驗、畢業設計等實踐教學工程化。
3.培養一批能源與動力工程專業急需的具有創新精神的高級工程技術應用型人才。在新的培養模式下,學生獲得創新能力、實踐能力和職業能力,提高了擇業競爭力。
4.實現學校、學生和企業三贏。整合利用雙方優勢資源,資源共享,成為一個開放式的創新實踐基地,校企雙方共同步入良性發展軌道,實現學校、學生和企業三贏的局面。
六、結語
邵陽“能源與動力工程”專業經過了多年的探索,在校企合作培養創新能力的能源與動力工程專業人才方面取得了一些成果,學生的創新創業能力明顯得到了提升,近五年來,學生獲省級及以上大學生創新創業訓練計劃項目5項,積極參與“大學生機械創新設計大賽”、“大學生節能減排社會實踐與科技競賽”、“大學生工程訓練綜合能力競賽”、“大學生力學競賽”等各項大學生學科競賽、技能競賽,共獲省級以上獎項20余項,其中國家級一等獎1項、二等獎2項,三等獎6項。
在實踐過程中,也有一些不足,如因實施時間短,有許多成效或不足都還沒有顯現出來,同時由于經費限制在校內外實踐基地的建設上步子邁得不夠大,等等。我們將邊實踐邊總結邊改進,鞏固現有的探索成果,進一步進行國際化應用型創新人才實踐教學模式和方法研究與實踐,加強課外科技創新活動,學生課外素質拓展綜合訓練,探索出一條基于校企合作培養具有創新能力人才的特色之路。
參考文獻:
[1]楊建華,曾周亮,袁文華.地方院校人才培養方案的優化研究[J].中國大學教學,2007,(12).
【關鍵詞】:熱能與動力工程;相關問題;科技創新
如今,隨著全球性能源緊張的擴散,利用和開發非再生能源成為當前需要解決的主要問題之一。就長遠來看,能源取之有盡、用之有竭。因此,怎樣對新能源有效地利用,強化環境保護,是當前重要的課題。筆者在本文中試圖以能源與動力工程為視角,研究再次利用新能源,通過新技術的使用降低環境污染,以便于保障國家的可持續發展。
1 、熱能與動力工程
從實際情況來看,熱能與動力工程直接關系到電力企業的經濟效益,而且在對于解決能源利用的問題有重要貢獻。這一工程涉及到的學科非常廣泛,而且學科相互之間的聯系非常復雜和系統,因此,要科學地發展熱能與動力工程,通過能量轉化產生經濟效益,促進經濟發展。從專業構成的角度來看,可以將熱能與動力工程的相關內容劃分為幾個專業模塊,進行合理的分析、開發和研究。這些模塊分別為:以熱能轉換和利用為基礎的熱能動力及其控制工程;以內燃機及其驅動系統為基礎的熱力發電機和汽車工程;以電能轉化為機械能為基礎的流體機械和制冷低溫工程;以機械功轉化為電能為基礎的火力火電和水利水電動力工程。
2 、熱能與動力工程的現狀
中國的能源與動力工程是在20世紀50年代形成的。在當時,國外社會發展體制的影響,形成在熱能與動力工程專業包括電站鍋爐、火力發電、內燃機、渦輪機、風機、壓縮機、制冷、低溫、加熱、通風及空調工程、冷凍、冷藏、水電工程、水電站、水電站動力設備、水動力、自動化、機械、機電排灌工程、水力發電和提水工程和工程熱物理幾十個,形成了以工業產品生產人才培養目標的基本模式,在我國發展有著相互適應的時間和范圍。隨著改革開放的進行,我國國民經濟體系發生了很大變化。社會對人的培養提出了新的要求。為了滿足這一要求,國家發展了很多關于熱能與動力工程的提案,即熱能工程,熱能和動力工程機械,熱發動機,制冷和低溫工程,流體機械和流體工程,水利水電工程,工程熱物理等。這說明,在短短的十年時間里,熱能與動力工程的發展是突飛猛進的。
3 、熱能與動力工程對環境的影響研究
熱能與動力工程在日常生活中的使用會產生很多負面影響,比如空氣污染、噪音污染、熱污染等等,最明顯的就是現在全球變暖,海平面升高,這些都是應為熱能與動力工程應用的結果。熱電廠中使用熱能與動力工程最多,同時對空氣的污染也是相當嚴重的,很多廢氣廢物排放到外界會嚴重污染環境,種種問題我們能夠看出熱能與動力工程存在的問題還是較多的,及時解決這些問題我們才能更好的生活。
4 、熱能與動力工程科技創新探究
4.1 調節節流的技術創新
調節節流是火力發電廠生產中非常關鍵的過程。特別是汽輪機運行時,通過調節節流,能夠在工況發生變化的情況下減少溫度變化對生產的影響,而如果汽輪機運行狀態良好,則能夠通過調節小容量機組與大容量機組的工作時間等變量,減少發電過程中的資源浪費,提升火力發電廠的經濟效益。通過對活力發電廠進行調節節流,能夠有效改善汽輪機運行的狀態和運行效果,提高熱能與動力工程的運行條件,改善熱能與動力工程的技術水平。
4.2 熱能與動力工程在鍋爐與熱電廠中的技術創新
為了進一步提高熱能與動力工程在鍋爐和熱電廠中的應用效果,作為相關研究人員應該不斷進行技術創新。在鍋爐中的應用應該考慮如果做好燃燒過程中的轉化工作。目前鍋爐的作業方式已經實現了智能化,進一步提高了鍋爐運行的穩定性和安全性。由于鍋爐燃燒過程中所產生的熱量和溫度控制有密切關系,所以可以通過預設值來實現合理檢測鍋爐性能。而且操作人員還可以通過模擬實驗的方式,準確評估鍋爐內部氣體的流動情況,同時評估不同速度下所產生的效果,然后建立仿真鍋爐風機葉片,并作為相關研究的參考數據。在熱電廠中的技術創新主要是對汽輪機機組的效能進行研究,分析出最佳的運行效果。
4.3 降低濕氣損失
在熱電廠的實際運行過程中,不可避免地會產生濕氣,當濕氣過多,會給熱電廠的運行過程造成許多潛在的威脅。例如,隨著溫度的變化,濕氣會凝結成小水珠,這些水珠可能影響汽流的流速,造成不必要的動能損耗。此外,若蒸汽的溫度過低,濕氣同樣會加重。針對這種現象,有關人員可以安裝祛濕裝置,以便減少濕氣,進而降低濕氣所帶來的損失及其對整體機組的影響力。要注意的是,一定要定期檢查和更換祛濕裝置,保證這一過程的效果,也避免一些意外情況。不過,會增加成本支出,因此有關人員可以在此過程中增加熱循環,以此提高熱電廠在運行過程中的經濟適用性。
4.4 優化調節節流過程
熱能與動力工程在實際運行的過程中會出現節流調節的問題,首先是缺少節級,在首級可以全周進氣,但是之后就比較困難。其次是在變工況的過程中,會出現一定的節流損失,這樣就會大大降低經濟效益。這兩個節流問題的解決需要了解節流的適用條件,當機組容量較小,帶基本負荷的大機組的時候才能適用節流,如果機組的級數越多則其數值就越小,弗雷格爾公式可以對機組的各級壓力進行計算,得到互相之間的壓差,從而來判斷熱能與動力工程的效率和各個零部件之間的荷載情況。
總而言之,熱能與動力工程在社會中的作用是巨大的,解決熱能與動力工程中的一些問題是提高熱電廠工作效率和經濟效益的最佳途徑,應該重視對熱能與動力工程的研究。現在科學技術的水平大大提高了,熱能與動力工程也是促進了社會各行各業的發展,但是在現階段的熱能與動力工程的使用中還是存在很多問題,只有對這些問題不斷的解決才能實現利益的最大化。
【參考文獻】:
1)新型傳動型式新型傳動形式包括液力機械傳動、機械傳動、靜液壓傳動和電傳動等傳動形式。這些新型傳動形式提高了傳動效率,從而達到了節能的目的。以靜液壓傳動為例,靜液壓傳動裝置是以液壓泵和液壓馬達為主組成,附加各種變量控制單元和傳動元件(減速器或變速箱),成為一種無級變速的傳動裝置。它與純機械傳動和液力機械傳動相比,具有高效區寬、布局靈活、無級變速、換向方便、控制方式多樣和功率利用合理等眾多優點。工程機械合理運用靜液壓傳動裝置,則能改善機構性能,提高生產效率,節省能量消耗,使機器的品質上升到一個新的階段。隨著該項技術的發展和所用元件的完善,采用靜液壓傳動裝置的工程機械會愈來愈多,市場前景良好。2)DDC直驅液壓技術(圖4)相比采用傳統的負載敏感(LS)系統的液壓挖掘機,在相同的工作條件下,采用DDC直驅液壓技術的挖掘機節能39.7%,而效率提高12.9%。
2新能源與工程機械
新能源作為一種新興的動力技術,在汽車上的成功應用與技術優勢為工程機械的節能研究提供了較好的借鑒思路。然而,由于工程機械(以液壓挖掘機為例)和汽車運行工況和環境的顯著差別,汽車動力系統的負載工況變化較平緩,且無明顯的周期性,而挖掘機的負載變化劇烈,周期性強。因此,汽車領域的新能源動力相關共性技術不能直接移植到工程機械領域,必須針對工程機械的特點,發展適用于工程機械的新能源動力系統。
2.1新能源技術在工程機械領域中的應用山河智能裝備股份有限公司是最早將新能源技術應用在工程機械領域中的企業之一。山河智能研發了以液化石油氣發動機為動力源的叉車,相比于汽油發動機,液化石油氣發動機能大大減少廢氣排放,CO排放減少8%,HC減少75%,NOX也明顯下降。山河智能還推出了蓄電池式電動挖掘機(圖5),移動性能好,實現真正意義上的零排放,適合在封閉半封閉區域作業。山河智能還推出了線纜式電動挖掘機。Terex外插式電源驅動挖掘機(圖7)采用外插式電源供電,適合于小范圍連續施工條件,零排放,環境友好。
2.2工程機械中的混合動力技術混合動力技術被認為是目前工程機械最具應用前景的新能源技術。混合動力工程機械產品類型涉及到挖掘機、裝載機、起重機、推土機、叉車、牽引車等多種工程機械產品。液壓挖掘機混合動力系統的研究尤為引人注目。2004年5月,小松研制出了世界上第一臺混合動力液壓挖掘機的試驗機。該樣機采用并聯方案,柴油機輸出的能量主要用于驅動負載,多余或不足的部分能量由發電機或電動機轉化補充。相關報道稱,該機型與普通型液壓挖掘機相比可降低約25%的能源消耗。山河智能開發的SWE230S油電混合動力液壓挖掘機在典型的定點挖掘并回轉90°裝車的工況中,回轉制動回收的能量高達回轉所需40%;整機節能效果在20%以上,并可有效的提高工作效率。此后,山河智能又推出了多款基于油液混合動力的節能型挖掘機。此外,卡特彼勒推出了336EH油液混合動力挖掘機,油耗比標準機型降低可達25%,而在性能、動力、力量、速度和生產方面與標準機型無異,幫助客戶實現大幅節省燃油的需求;Manulorraine公司的ECO’energy系統應用在Atlas的180型輪式挖掘機上。混合動力技術也在其它工程機械上取得了較為廣泛的應用。沃爾沃在2009年巴黎INTERMAT展展出了油電混合動力裝載機;Kawasaki在2011年拉斯維加斯展展示了油電混合動力裝載機;STILL和徐工也分別研發了油電混合動力叉車以及油液混合動力裝載機。
3混合動力技術在國內發展的幾點思考
3.1中國混合動力工程機械產業化的必要性1)發展混合動力對縮小與國外挖掘機差距的重要意義國內工程機械的核心技術大部分掌握在國外的一些配套企業,從關鍵元件到系統大部分都是從國外引進。其主要原因是國外對相關元件及技術研究有了幾十年甚至上百年的積累,而國內企業大部分都是從上世紀90年代甚至更晚才開始著手這方面的工作,其差距不是短時間內能消除的。然而,混合動力作為一種新興技術,對挖掘機的節能減排起著十分重要的作用。國內對于這項技術的研究并不比國外晚很多,并且從目前來看,在技術上的差距也是比較小的,可以說是在同一起跑線上。因此,這對于國內的工程機械生產廠商來說是一次難得的機會,是一次與國外同行同臺競技的機會,對于縮小與國外工程機械產品差距與提高自身產品競爭力具有十分重要的意義。2)發展混合動力對激發行業自主創新意識的重要意義混合動力技術作為一項新型的能源模式,具有對制造及工藝水平的依賴相對較小、中國主機廠家企業的創新余地大、創新成本相對較低且見效快等特點,這將有利于國內主機廠家投入資源進行創新研究,有利于激發行業的自主創新意識。只有不斷實現自主創新,掌握具有自主支持產權的核心技術,才能使我國工程機械行業在與國外工程機械產品的激烈競爭中立于不敗之地。
3.2中國混合動力工程機械產業化進程中亟待解
決的問題近年來,我國混合動力工程機械行業發展迅速,以山河智能為代表的部分企業和院校已達到世界領先水平,但我國混合動力工程機械行業距離產業化仍有一定距離。首先,我國混合動力工程機械目前基本上都處于試驗樣機階段,混合動力技術不夠成熟,許多核心的關鍵的技術還未掌握。如何達到產品的性能要求,特別是可靠性要求,以及如何被市場所接受成為商品,將是主要技術問題。其次,我國混合動力工程機械行業缺乏相應的產品標準,急需相關標準來提高該產品的安全性(約束儲能元件的種類、電壓等級等);需要標準規范其使用、報廢及回收等流程;需要行之有效的標準真正的檢測整機的油耗,反映整機的節油指標。另外,由于國外對相關元件及技術研究有了幾十年甚至上百年的積累,工程機械配套件基本都從國外進口,不但價格高,而且供貨還得不到保證。而國內目前基本上都沒有工程機械產品配套件的生產經驗,考慮到工程機械配套件數量一般比較少,因此國內配套件生產成本無法壓縮,嚴重制約了混合動力工程機械行業的發展。更為重要的是,大部分廠商在混合動力工程機械工程化、商品化上謹慎投入,加上用戶環境保護意識不夠,對節能產品的認識不夠,往往只重視設備的初始購置成本,忽視節能產品在后期使用中帶來的經濟效益,這已成為了制約我國混合動力工程機械進一步產業化的瓶頸。
3.3政府對混合動力工程機械產業化的促進作用1)市場引導加大政府干預力度,通過合理的市場導向,提高節能型產品的市場接受度,鼓勵行業內部通過不斷的資源整合和擴大,實現技術成果共享,實現企業強強聯合,加速能耗高、排放差的產品的升級換代化,引導企業走正確的轉型升級之路,真正實現混合動力工程機械產業化。2)項目扶持加大工程機械節能產品的項目扶持,加強協調與引導,通過政策支持等一系列的扶持措施,幫助混合動力工程機械行業迅速成熟壯大。同時,積極引進相關專業人才,鼓勵和促進科研機構和高等院校培養高素質技術人才,為今后的混合動力工程機械行業的發展進行人才儲備計劃。3)廣泛宣傳加大工程機械環保節能方面的宣傳,既能增強廠商研發混合動力工程機械的信心以增加研發投入,又能加強用戶的環境保護的意識,加深用戶對節能型產品的理解,擴大節能型工程機械的市場需求,從兩個方面推動混合動力工程機械的產業化的進程。4)補貼政策對混合動力產品出臺相應的扶持補貼政策,一方面能改善企業在關鍵技術上的投入狀況,避免企業陷入資金鏈上的困境,另一方面能鼓勵消費者主動購買節能型產品,反過來又能刺激企業加大研發關鍵技術的自己投入,以獲得更好的經濟效益和社會效益,這將是使企業、用戶、環境三贏的舉措。
4結語
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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[4] 張燕.為大學新生開設“專業概論課”的探討[J].教育與職業,2014(11):154-155.
關鍵詞:新能源;工程機械;新能源與工程機械
隨著我國環境形勢的不斷嚴峻,新能源工程機械的研究被我國政府所重視,并且在政策和技術上我國政府也給予新能源工程機械的相關支持。另外,從實際應用的角度來說,工程機械本身在工程作業過程中會產生較大的污染,且對能源消耗力度較高,對環境工程危害較大,新能源工程機械本身比傳統燃料工程機械要更為環保,因而開發新能源工程機械是工程機械可持續發展的必然方向之一。
一、新能源工程機械的發展現狀與特點
當前,我國對于新能源工程機械的研究所涉及的程度并不深,在工程機械制造與設計方面的成果還不是很多,但研究方向主要選擇為清潔無污染的能源開發為主,比如目前在我國多數城市所普及的電氣混合動力公共汽車,國外一些工程機械廠家所推出的純電動工程機械等等,下面本文將對當前果奶外對于新能源工程機械的研究形式,進一步分析新能源工程機械的發展現狀與特點。
(一)純天然氣工程機械的發展現狀及特點。
目前,以天然氣作為新能源燃料的工程機械的發展比較迅速,純天然氣工程機械的發展類型主要分為兩種:壓縮天然氣和液化天然氣,在實際應用中,我們可以發現,液化天然氣的續航能力更高。以天然氣作為主要動力源的工程機械的結構特點為其內部擁有一部燃氣發動機,并擁有一組或者單個液化天然氣儲氣瓶,接入相應的汽化裝置以及管路;液化天然氣在作為發動機動力時,為提高其燃燒力度,需先把液化天然氣變成液態,然后由管路傳輸到燃氣發動機內,在發動機裝置中進一步調整,調整后在發動機內燃燒,對外輸出的轉速、功率、扭矩等傳遞到耗功裝置,實現動力輸出。經過測試,能源消耗費用節省30%~40%。目前,國內知名的工程機械廠家已經推出了相應的天然氣機械產品。
(二)動力電池工程機械的發展現狀及特點。
從本質上來說,動力電池工程機械的動力源為電池,即為純電動工程機械,純電動過程機械在我國早有研究,但研究方向更多的是趨向于小汽車,由于電池技術以及其他因素的限制,目前我國對于動力電池工程機械的研究也比較初步。當然,國外一些品牌推出的純電動工程機械較多,比如日本日立品牌所推出純電動挖掘機。電動工程機械消耗的電能較大,因而大多數電動工程機械工作過程中需要接入380V電網以保障其能發揮出強勁的性能。一般來說,純電動工程機械的智能化程度以及自動化程度較高,其控制器與變頻器進行數據通信,根據負載變化對電機進行變頻調速,并控制電磁比例閥,對斜盤變量泵的吸收功率進行調整,實現最優功率的匹配;回轉時,直接應用回轉電機,通過控制器與回轉電機變頻器進行數據通信,對回轉電機進行變頻調速。純電動工程機械在工作過程中具有噪音低,環境污染低的特點。
(三)混合動力工程機械的發展現狀及特點。
混合動力技術在工程機械中也得到了一定的應用,目前在工程機械中所采用的混合動力的方式主要集中為:油電混合、油液混合、油電液混合等三種方式。目前,混合動力方案普遍采用的是油電混合的解決方案,借助蓄電池、超級電容等儲能元件,實現柴油機輸出功率和扭矩的均衡控制,達到用功率較小的柴油機來驅動大噸位挖掘機的目的。比如山河智能開發的 SWE230S 油電混合動力液壓挖掘機在典型的定點挖掘并回轉 90°裝車的工況中,回轉制動回收的能量高達回轉所需 40%;整機節能效果在 20% 以上,并可有效的提高工作效率。另外,油液動力混合的方式在工程機械中也得到了一定的應用,比如工程機械知名品牌――――卡特彼勒推出的 336EH 油液混合動力挖掘機,其在營業過程中比標準機型降低了25%的能耗,但在性能、動力以及生產成本方面與標準機型并沒有差異。
二、新能源工程機械的研發趨勢分析
(一)注重解決新能源工程機械的動力性能。
目前大多數新能源工程機械所面臨的制約因素主要包括持續作業時間短,動力性能不夠強勁,相對于燃料能源工程機械來說,新能源工程機械在動力性能方面,仍然存在一定的差距,這與工程機械內部結構的設計與優化具有一定的P系,以天然氣為動力的工程機械為例,由于燃氣發動機的燃燒動力輸出上可能要略遜于燃油發動機,因而動力性能較弱,因而一般以天然氣為動力的工程機械并不能適用于大功率作業現場。也正是因為新能源機械在應用過程中,沒有傳統然后工程機械的適應性更強,所以也就導致一些新能源汽車在普及與推廣過程中受到了一定的制約。由此可見,解決新能源工程機械的動力性能問題,應該成為未來工程機械研究的重點。
(二)重點解決新能源工程機械相關的配套基礎。
新能源工程機械難以得到較快發展的另一制約因素在于新能源工程機械的發展時間比較短,其配套供能設施嚴重不足,導致其并不能得到廣泛的推廣與應用。能源補給站相對較少每個新能源的推行都是一個漫長的過程。新能源工程機械在使用過程中因加氣或供電等能源補給困難而影響其正常運行使用。因此,針對于目前新能源工程機械的發展來說,所需要重點解決的還是新能源供應方面的問題,如果確保新能源工程機械在實際應用時能夠得到穩定的能源供應是解決新能源工程機械推廣的重點內容。
三、總結
總的來說,新能源工程機械的發展空間比較大,在本文的分析中,我們也不難看出,目前針對于新能源工程機械的研究,國內外已經獲得了不同的研究成果。雖然,當前所推出的新能源工程機械類型在實際應用時也達到了相應的節能減排的效果,但是,目前新能源工程機械在發展過程中仍然存在很多的制約因素需要解決。由此可見,新能源工程機械的發展之路還很漫長。本文重點研究了當前國內外新能源工程機械的發展現狀及特點,并簡要闡述了未來工程機械發展過程中所需要解決的技術問題以及發展問題,通過對新能源工程機械的認識分析奠定了我國新能源技術的施工基礎,對新能源建設有著重大的作用。
參考文獻:
[1]張藝莎,王普琰.混合動力工程機械關鍵技術探討[J].工程機械文摘,2011,04.
[2]董寧寧,殷晨波,張子立,朱斌. 混合動力工程機械與氫動力發動機的研究進展[J]. 機電工程,2011,11.
新能源科學與工程專業簡介
新能源科學與工程是中國普通高等學校本科專業。
該專業培養具備能源工程、傳熱學、流體力學、動力機械、動力工程等基礎知識,掌握新能源轉換與利用原理、新能源裝置及系統運行技術、風能、太陽能、生物質能等方面的新能源科學領域專業知識,能在國家風能、太陽能、地熱、生物質能等新能源領域開展教學、科研、技術開發、工程應用、經營管理等方面的高級應用型人才,跨學科復合型高級工程技術人才,和具有較強工程實踐和創新能力的專門人才。
新能源科學與工程專業課程
工程力學,空氣動力學,電路,電機學,電子技術基礎,自動控制理論,電力電子技術,機械設計基礎,風能資源測量與評估,風力機理論與設計,風力發電機組原理,風電機組調節與控制,風電場電氣部分,風電場規劃與設計等。
新能源科學與工程專業就業前景
新能源基本用來發電。分別有風能,太陽能,生物能,潮汐能,地熱等。但現在技術上比較成熟的還是前兩者。不過其中風能的缺點就是在國內并網比較困難,風能應用最好的是歐盟。太陽能的話,其制造過程污染很大。總的來說新能源前景絕對光明,只是道路可能有些曲折,還要看國家政策的側傾力度。
本專業畢業生就業前景廣闊,可在風能、太陽能、生物質能等新能源和節能減排領域的企事業單位、高等院校和政府部門從事技術研發、工程設計、新能源科學教育與研究、新能源管理等相關工作。
專業培養在風能、太陽能、地熱、生物質能等新能源領域從事相關工程技術領域的開發研究、工程設計、優化運行及生產管理工作的跨學科復合型高級工程技術人才,和具有較強工程實踐和創新能力的專門人才。專業學生主要學習新能源科學與工程的基礎理論和基技能,受到新能源科學與工程方面的基訓練,具有獨立思考能力、動手能力和工程實踐能力。
新能源科學與工程科必備能力
1.具有較扎實的數學、物理、化學、機械、電子等學科基礎知識;
2.較好的人文社會科學基礎和管理科學基礎知識;
3.掌握新能源科學與工程的基知識和基理論;
4.具有綜合分析和解決實際問題的基能力;
5.能比較熟練地閱讀專業的外文資料;
關鍵詞:熱能與動力工程;鍋爐;應用
中圖分類號:TK229文獻標識碼: A
引言
目前全球都面臨著嚴重的能源危機,這是一個不爭的事實,如何積極開發新能源,提高現有能源的利用效率,減少能源資源浪費成為了世界各國關注的焦點。熱能動力工程作為一種研究熱能源與動力工程的學科,其專業領域中的很多研究都與能源資源利用有關,通過熱能功利工程的相關技術來提高能源利用效率,并且其在很多工程領域中也都發揮了一定的功能作用。鍋爐作為工業生產中的一項重要生產設備,在熱能動力提供上發揮了關鍵作用。如何提高鍋爐的運行效率,增大鍋爐爐內燃燒率,減少鍋爐排放的環境污染問題,是當前鍋爐應用中亟待解決的問題。
一、熱能與動力工程以及鍋爐構成的概述
熱能與動力工程研究的領域主要包括熱能工程、熱力發動機、流體機械、流體工程、能源工程、制冷技術、工程熱物理、冷藏冷凍工程等方面,總的來說即是研究熱能與動力的相互轉化。[1]其中鍋爐方面主要應用的技術是熱能工程、熱力發動機、動力機械、工程熱物理、能源工程等技術。熱能與動力工程作為利用能源的工程,首先要解決的即是能源方面和環保方面的技術問題。如今,雖然我國的煤炭資源較為豐富,但在一些企業毫無節制的開采之下,儲存量也日益減少,而且由于我國的人口基數大,所以人均占有量較低,為世界人均水平的 60%左右。此外,煤炭資源也會產生二氧化碳、二氧化硫、一氧化碳、一氧化氮等對動植物生存、土壤環境產生威脅的有害氣體。所以如何努力研發出脫硫等技術以減少有害氣體的產生和對環境的污染,將煤炭資源較為高效地轉化和利用,成為一項十分艱巨的任務。首先要做好階段性目標和總體目標的規劃,這樣才能在充分了解熱能與動力工程的基礎上規避風險;其次要充分了解用戶的需求提出可行性的設計方案,有的放矢地進行建設;最后要提升熱能與動力工程的運營標準,嚴格把關,這樣才能有效避免資源和時間的浪費。
在我國目前生產應用的鍋爐主要有工業鍋爐和電站鍋爐兩種,按不同的分類方式可以分為多種,例如按鍋爐本體的不同結構,可分為火罐鍋爐、水管鍋爐和水火管鍋殼式鍋爐;按外形的不同則可分為臥式和立式;按用途的不同可分為熱水鍋爐和蒸汽鍋爐等。鍋爐主要由外殼部分和燃氣鍋爐的電氣控制部分兩者組成,其中外殼部分分為面殼和底殼,面殼主要用來防止風沙和塵土的損害和侵蝕,而底殼則用于固定鍋爐的燃燒器,同時要在底殼上安裝輪回水泵、燃氣閥、膨脹水箱、三通閥、主熱交換器等配件,這些配件通過底殼的連接成為一個整體。[3]此外,對于鍋爐來說,最主要的硬件即是燃氣鍋爐電器的控制部分,它的主要作用在于控制風機、風壓開關、燃氣閥、輪回水泵、燃料燃燒、地暖溫度探測等裝置的運行。而時至今日,隨著科技水平的不斷進步,大多數公司企業都開始采用電腦控制的方法進行運轉,這樣可以更加精確的控制溫度,維持其均衡。
二、熱能與動力工程在鍋爐中出現的相關問題
1、鍋爐方面存在的問題
鍋爐的主要問題還是因為鍋爐內部的風機的問題,風機在鍋爐是熱能和動能相互轉換的一個器件,是鍋爐不可缺少的部分。風機的轉動會提升鍋爐內部的壓強從而把壓縮后的氣體運送到安裝制定好的機械中,而當氣壓回歸正常時壓縮氣體又開始膨脹從而產生機械運動的動力。風機是被安置在鍋爐內部但是有時候需要很強的動力會讓鍋爐造成超過負荷的運動,這樣才經常出現電機被燒壞的現象,在生產上造成了所遇額外的經濟損失,而這種現象也會對操作人員的人身安全產生威脅。所以現在非常需要提高鍋爐的安全性,避免出現傷及生命財產的現象。
2、熱能與動力工程在鍋爐風機方面出現的相關問題
我們知道鍋爐中的風機的主要作用就是將機械能轉化為人們所需要的動能。然而,隨著人們對能源的需求量的不斷增加,風機在運行的過程中極易損壞電機,在某些較為嚴重的情況下,還會給工作人員帶來生命危險,使企業的經濟效益大大下降,給企業帶來了巨大損失。所以我們很有必要針對鍋爐中風機出現的這些問題來改善和提高風機的裝備,促進熱能與動力工程的發展。
三、熱能動力工程在能源與鍋爐方面的應用
1、熱能動力工程在能源方面的應用
能源動力工業的發展直接影響著一個國家的經濟發展和國防的建設,所以它所涉及到的領域也是比較廣泛的,進而集成了眾多的新型技術產業,對經濟的發展具有積極的作用。熱能動力工程對于能源的應用,主要體現在風、電兩個方面,例如發電站的應用、風機的應用。對于風機的應用,它可以包括發電廠、工業爐窯以及供熱鍋爐等,以此領域的通風與引風為主,另外,還可以用在工業廠房、礦井、泠卻塔、隧道等處的通風、冷卻和排塵。隨著科學技術的不斷進步,電站和工業鍋爐的發展越來越追求機組的大容量、高效率、高轉速以及操作的自動化,所以對系統的安全性與可靠性提出了越來越高的要求。
2、熱能動力工程在鍋爐中的應用
目前的工業鍋爐是利用燃料的燃燒或者是電能轉化的熱量,對物料或者工件進行加熱。另外,在鍋爐隊熱能動力工程的應用中主要以軟件仿真鍋爐風機的翼型葉片與爐內燃燒控制技術為主,當前的爐內燃燒控制技術不再是手動控制已經變成了自動控制,其控制的方式可以是雙交叉限幅控制系統或是空燃比例連續控制系統兩種中的任何一種。鍋爐當中的風機,將氣體進行輸送或是壓縮,將機械能轉換成相應的動能,所以風機對鍋爐來說具有非常重要的作用。近幾年以來,人類對能源的需求不斷增加,造成眾多企業加大了鍋爐的工作量,導致部分鍋爐負荷工作引發了很多的問題,與此同時也造成了很多的損失,比如風機的長時間工作會產生大量的熱量將其燒壞,因而直接影響了鍋爐的正常運行。
四、熱能與動力工程未來的發展方向
目前,隨著各行各業的不斷發展,熱能與動力工程的發展方向是比較可觀的,它可以在多個領域發展。比如說可以發展熱能動力及控制工程、熱力發電機及汽車工程等多個方向。但是,需要注意的是,在發展不同的工程時,要掌握不同的熱能與動力工程的技術和原理知識,做到具體問題具體分析,更好地促進各工程的較好較快發展。此外,正是由于熱能與動力工程擁有較好的發展前景,因此我們更加需要不斷提高與該工程有關的技術水平,增強工作人員的專業素質,為該工程的質量提供良好的保證。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。目前將鍋爐的燃燒控制系統主要分為了以下兩種:
第一,目前企業比較常用的就是空燃比連續控制系統。該系統主要由可編程的邏輯控制器、比例閥、燃燒控制器等部分組成。目前,空燃比連續控制系統主要是利用鍋爐內部相關燃燒數據的分析傳入可編程的邏輯控制器,通過邏輯控制器對于向比例閥傳輸電子信號,對其開放程度進行調控,由此來控制鍋爐內部的溫度。
第二,目前應用比較普遍的雙交叉先付系統。雙交叉先付系統對于鍋爐的控制主要依靠溫度傳感系統來實現。通過對于溫度的準備測量,將溫度信號傳遞到邏輯控制器,然后通過邏輯控制器對空氣流量閥的打開程度進行調解。同時,對于燃料的進出口進行調解,精確的控制溫度。
結束語
總之,熱能動力工程是一門對工業動力能源應用非常有利的現代工程學科,其能夠促進工業鍋爐性能的提升,實現能源利用效率最大化。因此需要我們充分認識到熱能與動力工程技術在鍋爐領域里的不足,勇于創新并解決它,并且不斷實踐與學習,來挖掘熱能與動力工程技術在其領域中更多的潛力,就能更加高效有序地保證鍋爐的運轉,提高燃料的利用率。
參考文獻
[1]周正生.切向燃燒鍋爐爐膛結渣問題的研究[J].中國電機工程學報,2011(24):182-184.
關鍵詞:地方產業;創新;實驗教學體系
高校工科專業的實驗教學是重要的實踐教學環節,承擔著培養學生興趣、鍛煉學生思維能力、加深學生理論理解、熟練學生設備操作等使命。對地方高校的工科專業來講,實驗教學體系的構建和地方行業相結合更是提高學生實踐技能的有力措施之一,德州學院坐落在中國太陽城和新能源之都,在專業建設中和當地企業緊密結合走出了一條特色之路,特別是在熱能與動力工程專業的實驗教學中心建設中,結合當地行業和企業優勢,大膽進行實驗教學改革和探索,形成了一整套較為完整的創新實驗教學體系。
一、實驗教學定位及規劃
(一)實驗教學理念
新能源產業,作為國家和山東省重點學科專業領域,近幾年迅猛發展,新能源人才普遍匱乏現象也越來越突出。德州學院能源與動力工程實驗教學中心以新能源產業的發展為需求,形成了為區域經濟建設服務的實驗教學理念:按照“厚基礎、強實踐、求創新、高素養、重責任”的人才培養目標,采用“校企共建,資源共享”的模式,以培養學生工程實踐能力、綜合應用能力、系統設計能力和創新實踐能力等“四個能力”為著力點,通過“構思-設計-實施-運行(CDIO)”的工程教育模式,將工程實踐環境作為工程教育環境,培養學生的職業道德、工程實踐能力、學術知識和運用知識解決問題能力、終身學習能力、團隊工作能力、交流能力和大系統掌控能力等,并通過校企合作的形式開展聯合教育培訓,開展科學研究活動,不斷提高教學質量。
(二)實驗教學定位及發展規劃
實驗中心教學定位:中心按照“以人才培養為中心,通過基本實踐技能的培養、綜合實 踐能力和工程應用能力的訓練、科技創新精神的養成,實現知識、能力和素質的全面協調發展” 的指導思想,開展實踐教學工作。重視學生“應知應會”的基礎性實驗,培養學生的基本實驗技能;通過改革教學實踐內容和方法,強化綜合性、設計性、創新性等實驗教學環節;將工程 訓練系列課程貫穿于本科教育全過程,突出工程能力的養成和工程素質的培養;開展各類科技競賽活動,培養學生的創新精神和能力。
實驗教學規劃:結合中心承擔的實踐教學課程的特點,根據高等工程教育、能源與動力工程學科發展的要求,不斷改革現有的課程體系,優化理論教學和實驗教學的內容,構建更為合理的實踐教學體系;采取可行且有效的措施,提高教師的實踐教學能力和水平;以實驗室設備為基礎,爭取多方支持,進一步改善實驗教學條件,提高實踐教學水平;整合資源、優化配置、提高設備的使用效率,建設開放服務的實驗教學環境。
二、實驗教學改革思路及方案
(一)實驗教學改革思路:堅持“實踐教學是提高教學質量的關鍵”的理念,以“傳授知識、培養能力、注重創新,提高素質” 的為宗旨,積極開展教學改革與實踐;根據人才培養和技術進步的要求,統籌協調理 論教學與實驗教學,構建科學、合理、多層次的實踐教學體系。
(二)具體方案:
1.整合教學內容,建立符合創新性應用型人才培養的實驗教學體系,能源與動力工程是綜合性學科,除了傳熱學等課程的課內實驗外,還包含各種實習及設計環節,因此中心把這些內容全都納入其中。在與校外實踐基地的共同研討下,優化實驗教學內容,構建了“基礎理論與實踐技能平臺設計應用能力平臺綜合實踐能力和工程應用能力平臺科技與創新能力平臺”的“漸進式四平臺”實驗教學體系。
2.改革實驗教學模式,加大綜合設計型及研究創新型實驗比例
中心堅持以實驗—理論—再實驗的原則進行教學和教學指導,可以以工程實際問題為牽引,開展實驗和課程設計,在理論教學引導的基礎上,讓學生在實驗中學習和掌握,實現了以學生為主體的轉變。加大實驗室開放力度,以全國大學生節能減排科技作品競賽等各級各類大賽為平臺,加強對學生的指導,學生自主設計制作作品參賽,并根據獲獎級別給予相應的學分。
3.加強實驗教師隊伍建設,提高教育教學水平
“中心”實行基礎實驗課程負責人制和項目負責人制,具有高級職稱同時兼有科研課題和設計項目的教授、副教授、高級工程師作為實驗室主任和課程、項目負責人,中青年骨干教師及企業單位技術骨干人員擔任實踐環節主講教師,專職實驗人員負責實驗室的日常維護管理。鼓勵教師在新的教學理念指導下編寫圖文并茂的紙質實驗教材和生動的聲響立體教材并實行互動式教學,以問題為中心,在教師引導和啟發下,學生自主提出問題、設計問題、解決問題,加強教師技能的培養,積極開展實驗教學改革和實驗技術研究,鼓勵教師走進企業,讓老師在實際工程實踐和研究中拓展教師的技能水平。
4.完善實驗教學考核制度
進行實驗教學質量考核,是強化實驗教學過程管理,進行實驗教學質量監控的必要手段,是完善和加強實驗教學的重要措施。中心根據實驗項目的層次,設定了行之有效的多層面,立體化的實驗教學考核體系,主要強調實驗教學環節的考核和創新創業能力的培養。對于綜合設計型及研究創新型實驗考核時,由校內外專家組成考核小組,對產品的性能、社會價值、應用前景等做出綜合評價,評價結果也作為指導教師教學水平評定的依據,提高了師生的綜合能力。同時校外專家的介入,也增加了學生與企業的聯系,增強了就業競爭能力及學校知名度。
5.完善實驗室管理制度,健全運行機制
為了保障實驗教學質量,在學校一系列管理制度的基礎上,“中心”根據自身實際,制定了《實驗室管理條例》、《學生實驗課成績考核辦法》、《實驗室人員崗位職責》、《儀器設備維護及使用管理辦法》、《實驗室安全制度》、《學生實驗守則》等規章制度,為規范實驗中心管理、保證實驗教學改革的有效推進提供了制度保障。同時,建立了實驗教學管理部門的監督和評價機制。通過評價結果與課時津貼和年終分配掛鉤、獎勵和懲罰并舉等措施,建立實驗教學質量監督與評價體制、完善實驗實踐教學質量評價標準。
6.立足地方,實驗教學為地方經濟服務,加強校企共建
【關鍵詞】熱力動力工程;能源;鍋爐仿真
熱能動力工程專業的應用性增強,它主要是以機械工程學和跨熱能動力工程作為理論基礎,通過熱能和機械能的轉換,來產生動力。而鍋爐正是能量轉換的工具,只有在鍋爐進行合理的設計,才可以達到一定的使用效果,最近幾年,我國鍋爐的種類逐漸增多,但在鍋爐的制造和使用方面,還存在很多問題,這樣導致能源的利用率較低,所以怎樣才能提高能源的利用率是目前國家熱能動力工程方面需要研究的問題。
1.我國當前動力工程的情況以及發展趨勢
1.1我國當前動力工程的發展情況
我國熱力動力工程專業形成于20世紀50年代,興起于蘇聯,主要包括的學科有鍋爐、電廠熱能、內燃機、壓縮機、制冷、低溫、供熱通風與空調工程等幾十個小專業。而在我國,改革開放之后,我國由幾十個小專業壓縮為九個,隨即不久,就從原來的幾十個專業合并為一個專業,目前我國已有120多所高效舍友熱能與動力工程專業。
對于熱動主要研究的方面是熱能與動力,是一種應用性強的專業,主要學習的基礎知識有:機械工程、熱能動力工程和工程熱物理,還要學習能量轉換以及有效利用的理論和技術,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。這個專業在很多領域上有著很廣泛的應用,同時也是我國科技發展的基礎方向。隨著我國的經濟發展,市場經濟的建立,社會需求和經濟分配狀態以及科技發展的趨勢等都成為我國現階段的挑戰,也是當前本專業在我國教育發展的主要方向,而且熱動也是當前動力工程師的基本訓練。
1.2我國當前動力工程的發展趨勢
首先是在動力控制工程方向發展,主要掌握熱能與動力測試技術、鍋爐原理、汽輪機原理、燃燒污染與環境、動力機械設計、熱力發電廠、熱工自動控制、傳熱傳質數值計算、流體機械等知識。其次是在熱力發動機及汽車工程方向上主要掌握內燃機原理、內燃機的結構、設計、測試、燃料和燃燒,還有熱力發動機排放、環境工程概論以及內燃機電子控制、熱力發動機傳熱和熱負荷等方面的知識。在制冷低溫工程和流體機械方向上,需要掌握制冷、低溫原理、人工環境自動化、暖通空調系統、低溫技術學、熱工過程自動化、流體機械原理、流體機械系統仿真與控制等方面的知識。使學生掌握該方向所涉及的制冷空調系統、低溫系統,制冷空調與低溫各種設備和裝置,各種軸流式、離心式壓縮機和各種容積式壓縮機的基本理論和知識。除此之外,在水利水電工程方向上主要掌握掌握水輪機、水輪機安裝檢修與運行、水力機組輔助設備、水輪機調節、現代控制理論、發電廠自動化、電機學、發電廠電氣設備、繼電保護原理等方面的知識,以及水電廠計算機監控和水電廠現代測試技術方面的知識。
2.工業爐的發展
工業爐的作用是將燃料燃燒產生的熱量,用來對物料和工件加熱。工業爐是工業加熱的關鍵設備,廣泛應用于國民經濟的各行各業,量大面廣,品種多,影響極大。我國在很久以前就出現了很完善的煉銅爐,隨著技術的發展,煉銅爐發展迅速。而發展到現在,據不完全統計,全國12個行業縣以上企業,工業爐裝備11萬臺以上,機械行業占7.5萬臺(占爐窯總數66%)。工業爐中燃料爐約6萬臺,占爐窯總數55%以上,電爐絕5萬臺。也就是說大部分地區都在使用工業爐,而燃燒爐又是工業爐中使用最多的,所以對于工業爐發展對于我國的工業發展有著很重要的作用。
3.關于爐內燃燒控制技術的運用
對于燃燒控制技術是當前步進爐發展的核心技術之一,而當前控制技術已逐漸由原來的手動控制轉換為自動控制,而當前加熱爐選用的自控方式主要有空燃比例連續控制系統以及雙交叉限幅控制系統。
3.1空比例連續控制系統
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,由此得到的偏差值按比例積分、微分運算分別對空氣/燃氣比例閥和空氣/燃氣電動蝶閥的開度進行調節,可以達到控制空氣/燃氣比例和爐內溫度之目的。
3.2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。
4.仿真鍋爐風機翼型葉片
對于鍋爐的葉輪機械內部,流場復雜,有著非定長特征,所以在實驗檢測方面就會有很大的困難,而目前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,需要流動實驗和數值模擬了解機械內部流動本質。
5.熱能工程技術在能源方面發展
5.1在能源方面出現的問題
對于當今世界,各個國家都很重視能源的問題,而能源動力工業又是我國國民經濟與國防建設的重要基礎和支柱產業,所以在國家各方面的發展上起到了很重要的作用。對于風機,是一種能源利用中產生的機械,它本身裝有多個葉片,通過軸旋轉推動氣流,這種風機主要廣泛應用在發電廠、鍋爐和工業路遙的通風和引風,對礦井、隧道、冷卻塔、車輛、船舶和很多大型的建筑物實現內部通風,同時實現排塵和進行冷卻。對于在一些發電站里,隨著機組的發展,電站需要向更安全、更可靠地方向發展才行,所以電站對風機也提出了更高的要求,解決掉一些安全問題,像鍋爐經常出現燒壞電機、竄軸、葉輪飛車等事故,這種事故嚴重危害到設備的使用以及工作人員的生命安全,同時在經濟方面也有大量的損失。
5.2在能源方面的發展前景
能源是人類社會賴以生存和經濟可持續發展的重要物質基礎,所以怎樣讓能源更合理的開發和使用就會很大程度上推進世界經濟和人類社會的發展,而我國經濟發展同樣離不開能源,當前我國在能源發展方面主要以“新能源、核能、只能電網、常規能源、節能減排”為主要發展方向,而熱能與動力工程專業正是符合國家的能源戰略發展方向,通過結合很多門專業課程的學習,來培養能適應國家能源領域快速發展要求的高級研究應用型人才。
6.結語
本研究主要根據我國熱能動力工程在鍋爐方面的應用和發展做了一些研究,在鍋爐的燃燒控制方面,在燃燒方式、風機的旋轉問題以及資源利用率方面做出了一系列的分析和闡述,總結出熱能動力工程無論在鍋爐的發展或是其他方面都起著很重要的作用,通過結合和利用一些理論知識能夠轉換成實際的應用,將更利于熱能動力工程的發展。
參考文獻