优化选用（通用5篇）
优化选用 篇1
刀具材料、几何参数、切削用量的选择是一个综合性课题, 至少应结合工件材料、工件状态、工艺特点、经济性、环保性等相关因素考虑, 这样才能形成清晰的选择思路。同时经过长期对各类知识的积累, 才能逐渐达到运用自如、信手拈来的程度。具体操作基本应遵循:合理工艺确定、理论化刀具选配、环保、经济性确认的程序进行。
1 确定科学合理的工艺
选择刀具材料应首先根据工艺系统、工件材料状况, 选用最优的、合理的、准确的切削工艺。
切削液能起到润滑和降低切削温度的作用, 也有利于断屑和排屑, 但切削液的使用、存储、保洁和处理等都十分繁琐, 且成本很高, 同时切削液对环境和操作者身体健康的危害很大。据美国企业统计, 在集中冷却加工系统中, 切削液占总成本的14%~16%, 刀具成本只占2%~4%。因此如果采用干式切削加工, 总的制造成本可降低约10%。所以, 未来加工的方向应是较少采用切削液, 对环境有利和降低制造总成本的干式加工方法将逐渐得到推广应用。
超高速切削的切削力低、热变形小、加工精度高、材料切除率高, 可以进一步提高加工效率降低加工成本, 同时可用于加工难的材料, 并且在节能减排方面效益显著。在日益重视环保的今天必定会产生巨大环保效益, 因此在工艺系统许可的情况下应尽可能采用。
2 根据工艺及加工材料适应性选择搭配刀具材料
确定加工工艺后再针对加工对象材料和工艺特点, 依据环保性和经济性原则选择合理的刀具材料。
2.1 干式加工
干式加工的刀具材料应具良好的耐热性、耐磨性、减磨性和导热性等机械物理性能, 排屑和散热也是干式加工中需要解决的重要工艺课题。涂层刀具是在高强度和韧性的基体材料上涂上一层耐高温、耐磨损的易涂覆材料。涂层刀具有两种分类:1) 软涂层类, 这类刀具可以减少摩擦因为其表面的摩擦因数较低, 所以切削力和切削温度也会降低, 这类刀具也叫自润滑刀具。2) 硬涂层类, 这类刀具的特性是耐磨性相对较高, 硬度高。
干式切削时, 由于刀具与切屑接触部位温度过高, 刀具材料易与当前加工材料产生亲合作用易发生元素扩散流失等状况, 造成磨损加剧, 因此在高速干切削情况下应注意规避含易高温扩散型材料的刀具。
2.2 粘结、扩散因素控制
粘结、扩散的主要原因在于刀具材料与工件材料中含有相同的成分因而造成粘结。如普通高速钢切削加工钢材类也容易产生粘结, 形成积屑瘤对加工质量影响很大, 使切削力和切削过程不稳定。用YT类硬合金刀具切削含Ti不锈钢时, 也容易造成刀具磨损加快, 因此在选择刀具材料时要注意不可选择易于工件材料粘结的刀具材料, 最主要是应规避刀具材料与工件材料含有相同成分。
2.3 切削力影响
如果中低速系统或粗加工、断续加工场合通常就选择尺寸较大, 整体材料刀头。因为中低速切削一般切削用量较大, 需要较大尺寸刀头。同时由于切削时压力大, 而涂层刀具基体材料硬度不足易产生变形, 从而导致涂层分离, 刀口变形等刀具失效形式, 不易发挥涂层刀具优势。而超细晶粒硬质合金在硬度有所提高的情况下, 抗弯强度提高了2倍以上, 因此整体式超细晶粒硬质合金刀具是合理的选择。
在连续性切削和切削力不大的场合, 尤其是高速切削应尽力选用涂层刀具。刀具涂层采用高性能材料, 辅以自润滑、减磨等技术, 所以在连续切削场合表现更好, 也更环保。
2.4 超高速切削
超高速切削加工要求刀具材料与被加工材料尽可能不含有相同的化学成分、亲合力要小, 并且要具有优良的热稳定性和耐磨性。高速、超高速切削加工刀具可选化学亲合力小的涂层刀具或陶瓷刀具。
陶瓷刀具具有优良的高温性能, 能够以比硬质合金刀具高3~10倍的速度进行切削加工。它对黑色金属抗黏结和抗扩散能力强、摩擦系数低。另外, 它的硬度很高、材质细, 刃口更锋利, 加工表面质量好。
2.5 超硬刀具材料
金刚石刀具硬度最高, 耐磨性和导热性好, 非常适合高硬度材料或高速、高精度加工, 但是由于与黑色金属亲和的原因只适合有色金属和非金属材料加工。
立方氮化硼 (CBN) 刀具是在硬度面仅次于金刚石的刀具材料, 热稳定性好, 在大气中可以加热到1 000℃也不发生氧化。CBN对于黑色金属不具有亲和性, 因此最适合加工淬硬钢, 高硬铸铁等加工材料的。
超硬材料刀具的耗能量相对较低, 尤其凸显在以车代磨、以铣代磨等方面, 耗能低、效率高, 这样可以缩短工程的周期, 减少时间上的浪费。超硬材料刀具不仅仅是加工高硬度材料的理想刀具, 更适用于高速精密和自动化加工。
3 环保原则校验
要设计绿色刀具, 首先要选用绿色刀具需要的配套材料, 选用绿色的刀具所需材料虽然不能保证一定可以制造绿色刀具产品, 但是在设计绿色刀具时选用所需的专用材料是设计的基础。关于绿色刀具材料的选择也不是简单的事情, 是有着系统性和综合性的, 材料的选择还是颇为复杂的, 当今社会下对绿色材料的等级还没有做到一个极为明确的划分, 也没有系统的分析此类问题的方法, 所以这给材料的选取者带来了一定程度上的困难。在材料选取的过程中要注重情况相近的材料, 这些情况极为相似的材料中价格较低的环保性能会更好一些。选取材料时的小技巧就是首先选择无污染、低能耗的绿色材料, 也要考虑到很多废品的回收再利用, 尽量做到材料消耗与自然环境之间的相互协调。具体情况主要表现在2点。
1) 材料具有的环境负荷值的高低是通过该材料全生命周期中对环境污染或破坏的大小来判断的。造成污染或破坏严重则该材料的环境负荷值高;环境污染或破坏小或者不造成环境污染则该材料环境负荷值低。
2) 所选材料的循环利用率相对较高, 可再生能源的好处是可以节约在生产材料的过程中所产生的资源浪费, 也可以在一定程度上减少生产材料给环境带来的污染, 材料在使用的过程中可循环利用的次数越多, 对环境造成的污染就越小。面向可拆卸设计技术, 面向可回收设计技术, 刀具产品回收的经济性是零部件及材料能否有效回收的关键因素。零部件材料回收的前提条件是能方便、经济、快捷、无损害地从产品中拆卸下来。因此, 可回收刀具的结构必须具有良好的拆卸性能, 以保证回收的可能性和方便性。
4 智能刀具选择系统研发
新刀具研发、选用所涉及因素较多, 新型材料的不断采用对切削加工不断提出新的要求, 针对新的加工工艺和新的刀具材料应运而生。刀具材料设计涉及参数众多且很多无现成参数, 因此急需一套成熟的系统及测试积累成熟数据库辅助设计;在刀具选用上, 由于刀具品牌众多、相互又存在成分、性能差异, 选择与材料工艺最佳匹配的刀具也显得越来越困难、越来越不易, 因此开发快捷实用的智能数字化刀具选择系统成为十分有必要解决的问题。
现有的研发方向有“基于实例推理”的刀具材料选择系统和“基于模糊综合评判”的刀具材料选择系统研究方向, 对比看来“基于模糊综合评判”的刀具材料选择系统适应性可能更广、更可能精确一些。有了成熟的刀具材料选择系统, 辅以先进的刀具几何形状设计系统和优化的智能工艺制定系统, 人类的制造工艺水平才能出现质的飞跃。
摘要：合理选择刀具材料至少应结合工件材料、工件状态、工艺特点经济性、环保性等相关因素综合考虑, 形成清晰的选择思路。恰到好处的选择, 从而保证加工精度、加工效率、经济性、保护工艺系统及环保各方面产生显著的提升效果。
关键词：刀具材料,工件材料,环保原则
伴热介质的优化及合理选用 篇2
伴热作为一种有效的管道保温及防冻凝措施在石化行业中一直被广泛应用。其工作原理是通过伴热媒介散发一定的热量,通过直接或间接的热交换方式补充管道的热损失,以达到加热、保温和防冻凝的目的。
石化行业中输送、储存的物料一般有两个温度点需要考虑[1]。一个是最低允许温度:冰点、结晶点、凝固点等;另一个是最高允许温度:闪点、沸点、分解温度等。一般的输送、储存温度应该在这二者之间。既不能过高也不能过低。
目前,伴热大致可分为蒸汽伴热、高温水伴热、电伴热及其他介质伴热等。
1 蒸汽伴热
石化行业的生产装置中习惯使用外热式蒸汽伴热,常用1.0 MPa蒸汽、0.3 MPa蒸汽作为蒸汽伴热的热源。也有内伴热等类型,虽然热量利用率高,但伴热线泄漏后不易被发觉,极易污染物料,且难以处理,应用较少。
1.1 蒸汽伴热的优点
1)蒸汽的高热输出性适用于加热或伴热高凝点油品。
2)蒸汽伴热为管道提供了大量热量。伴热线和管道之间有非常高的导热率,即使保温有破损,对伴热系统和被伴热物料的影响也不是很大。
3)石化行业中一般都会有季节性的过剩蒸汽,尤其存在大量品位较低的蒸汽,这大大提高了蒸汽伴热的经济性。
1.2 蒸汽伴热的缺点
1)蒸汽伴热的供汽、回水系统复杂,安装工程量大,日常维护工作量大。
2)管道泄漏、疏水器故障等不稳定因素影响了蒸汽伴热的经济性、安全性、可靠性和稳定性。
3)蒸汽伴热系统对温度的控制能力很差,只能就高不就低,不适用于低闪点、易变质物料。管道和伴热线接触的区域伴热效率会很高,但在近点过热补偿的同时,远点也许热补偿不足。
4)蒸汽伴热的热量利用率低,浪费大量能源。蒸汽伴热系统总能量消耗通常是保持伴热所需温度实际能量的20倍左右[2]。不仅蒸汽伴热线本身就消耗掉过量能源,同时供汽、回水系统也浪费大量能源。
2 高温水伴热
石化行业的生产装置中也常用外热式高温水伴热。可以根据物料性质、季节变化等实际因素,及时调整高温水温度,以满足日常安全生产的要求。
2.1 高温水伴热的优点
高温水伴热适用于维持操作温度不高的管道或储罐。比如仪表伴热、冰点较高的溶剂(或含水溶剂)伴热、凝固点不高的油品储罐加热及由于介质自身性质限制而不能采用蒸汽伴热的场所等。高温水伴热不仅能有效利用余热,节约大量蒸汽,而且可以控制被伴热物料的温度,能防止物料变质,易于操作。
2.2 高温水伴热的缺点
高温水的温度可能要远高于物料所需维持的温度,这样往往会造成能源浪费。高温水伴热系统类似于蒸汽伴热系统,有供给、回收两部分,安装工程量大,日常维护难度较大,同样也浪费了大量的能源。
如果高温水伴热线日常维护不当,尤其是在伴热线分叉、汇合处,极易发生高温水偏流、走短路现象,冬季时易冻线影响装置正常生产。
冬季停用蒸汽伴热、高温水伴热时,必须采取吹扫、低点放空等手段尽可能地将伴热线中的存水放尽,以防止伴热线被冻裂,操作较为困难。
3 电伴热
电伴热是指利用电能补充物料在输送、存储过程中的热损失,使其温度维持在一定的范围内。值得注意的是,在石化行业中,电伴热一般不用于提高物料的温度,它主要应用于防冻、防凝和管线保温[3]。另外也可间断性投用,用于融化附着在管道内壁的物质,保证管道畅通。
电伴热在石化行业可用于瓦斯、油品等物料管道和储罐的防冻、防凝和伴热保温,也可应用于仪表、间断输送物料的伴热保温等。但由于石化行业中存在大量可以利用的低品位蒸汽和高温水等余热,使得电伴热在石化行业中的应用不太广泛。另外,由于石化行业中易燃易爆介质的存在使得电伴热的应用也有一定的局限性,一般不应用于包括厂房在内空气流通不畅的密闭空间。
4 其他介质伴热
酮苯脱蜡装置回收系统中有压力0.2 MPa、温度195℃左右的混合溶剂(丁酮和甲苯)蒸气;也有温度在80℃左右的混合溶剂液体,这些溶剂都需经过回收系统中一系列换热降温,以使溶剂温度降到15～40℃之间,满足结晶系统正常生产。
4.1 溶剂伴热的优点
1)混合溶剂冰点低,达到-80℃以下,溶剂伴热线可以间断投用,停用后不需将其中的溶剂吹扫置换出来。即使在北方的冬季也完全不用考虑冻线问题。
2)溶剂腐蚀性小,伴热线能够长期使用。
3)降低了蒸汽、高温水消耗,降低了伴热系统冻线概率。
4)降低了空冷器、水冷器负荷,可以优化溶剂回收系统,减少电、循环水消耗,降低装置的能耗。
4.2 溶剂伴热的应用
4.2.1 溶剂伴热在酮苯脱蜡装置脱蜡助滤剂项目中的应用
酮苯脱蜡装置于2010年8月准备添加某型号脱蜡助滤剂,该助滤剂凝点≥18℃、安全存储温度≤60℃。所以,助滤剂设备必须设有伴热线,同时必须选用合适的伴热介质。由于助滤剂性质的限制只可以选用电伴热、高温水伴热等允许操作温度不高的伴热。由于酮苯脱蜡装置投用年限久、设备旧,溶剂不可避免地存在一定的“跑”、“冒”、“滴”、“漏”等现象,应用电伴热存在安全隐患。助滤剂设备附近没有高温水伴热可以接线使用,只能长距离引线,存在焊口泄漏、冬季防冻等一系列问题。另外,助滤剂只在酮苯脱蜡装置处理润滑油HVI400料时使用,一般情况下,每月处理润滑油HVI400料10 d左右,伴热线为全年间断性伴热,在停用助滤剂时,也须停用伴热线,以防止助剂缓冲罐中存留的助滤剂挥发,影响下次使用。冬季停用高温水伴热线时,操作难度大,易冻裂管线。
考虑到助滤剂设备附近有回收系统中干燥塔底经过的高温混合溶剂线(约80℃),从该溶剂线上引线给助滤剂设备伴热,保证了助滤剂不凝线,满足了安全使用条件;该伴热线还可以间断投用,降低了操作强度。
4.2.2 溶剂伴热在酮苯脱蜡装置废氨回收系统中的应用
酮苯脱蜡装置冷冻系统需经常处理液氨中的废油,先用高压气氨将相关设备中液氨和废油的混合物压至氨废油罐中,通过氨废油罐夹套的热源加热罐中的混合物,将其中的液氨加热为气氨,同时通过负压系统抽走,以达到液氨与废油分离的目的。改造之前是用0.3 MPa蒸汽作为热源,但由于氨废油罐顶抽出线是连在-42℃氨制冷系统中,该系统最低可以将介质的温度降至-30℃以下。为了防止夹套被冻裂,0.3 MPa蒸汽必须常年投用,但几乎每年都发生夹套被冻裂的事故。分析原因主要有两点:
1)当氨废油罐中液氨过多时,由于液氨蒸发吸热量大,蒸汽冷凝速率过快,导致疏水器负荷过大,不能及时输送凝结水;
2)蒸汽伴热线疏水器故障、回水压力大等原因造成回水不畅,最终凝结水结冰导致氨废油罐夹套、伴热线被冻裂。
采用引回收系统中干燥塔底的高温混合溶剂(约80℃)作为氨废油罐夹套的热源,虽然溶剂携带的热量没有0.3 MPa蒸汽的高,延长了液氨蒸出时间,但经过实践证明可以满足生产需要。该溶剂伴热线可以间断投用,降低了操作强度。
5 结束语
石化行业中,几乎每套装置都有低凝、低黏介质循环或产品输出,这些都需经过一系列的换热降温以达到所要求的温度,如果能够将这些热源引为伴热,替代部分蒸汽、高温水伴热,可用于给冰点较高的介质伴热、凝点不高的油品储罐加热及由于介质自身性质限制而不能采用蒸汽伴热的场所伴热等等。还可用于将这类伴热预设在一些管道中,正常生产时停用,非正常情况下可以立即投用,保证安全生产。
伴热可以间断投用,停用后,原介质可以留在伴热线中,不需吹扫置换,降低了操作强度。还可以保证被伴热物料的性质在控制指标范围内;降低了伴热系统冻线概率;降低了蒸汽、高温水消耗,降低了空冷器、水冷器负荷,减少了电、循环水消耗。最终保证了装置安全生产,节能降耗。
但应用伴热也存在一定的缺陷。由于石化行业中低凝、低黏的循环介质或产品几乎都有易燃易爆的性质,在设计该类伴热线时应充分考虑到该性质的限制,避免周围存在高温、明火等设备或管线,同时应充分考虑到该伴热线泄漏时的处理方案。
参考文献
[1]杨万挥,苏洪钉.化工生产伴热方式的比较[J].化学工程,1995(4):70.
[2]杨受丽.浅谈如何经济地选用蒸汽伴热与电伴热[J].内蒙古石油化工,1998(1):86.
长大隧道施工通风系统选用与优化 篇3
关键词：长大隧道,施工通风,有限元模拟,优化
1 工程概况
鹤大高速TX01标段二密隧道工程全长3 160 m, 隧道位于长白山西南麓支脉山区, 隧道最大埋深约200 m。隧道穿越围岩类别有Ⅱ级、Ⅲ级、Ⅳ级、Ⅴ级, 其中Ⅲ级围岩7 725 mm, 占48%, 设计断面81.4 m2。隧道出口计划掘进1 675 m, 开挖方法为钻爆法, 采用内燃装载机装碴、自卸汽车无轨运输出碴, 通风效果的好坏对掘进影响很大。
2 通风系统的选用
第一阶段考虑采用压入式通风, 通风距离为1 000 m以内。
第二阶段在掘进深度较大时, 排烟时间过长, 因此采用混合通风方式, 采用抽出式风机将靠近掌子面的烟尘尽快排除。
第三阶段在掘进一定深度后现有压入式风机的风压会存在不足, 根据隧道开挖断面大的特点, 在拱顶位置设置射流风机 (根据需要可设置多台) , 以保证提供足够风压。
3 通风系统实施效果检验
隧道施工初期采用压入式通风阶段能够保证掌子面附近烟尘很快得到排除。采用混合式通风阶段, 虽然增加了抽出式风机, 但由于功率过小, 在靠近抽出式风机附近烟尘积聚严重, 但在掌子面300 m范围的工作区域内基本能够满足工人正常生产, 在掘进1 300 m时, 虽然在掌子面附近和第一台衬砌台车前各增设了1台NSL-100U-4P-41射流风机作为辅助通风, 但通风效果不理想。掌子面附近的烟尘排除时间过长, 尤其在出碴期间, 洞内工作不得不间断进行, 导致作业循环时间过长。
4 通风系统的局部模拟分析与改进
运用MSC.Marc程序中的流体分析 (FLUID) 功能对隧道通风系统中几个重要组成部分进行三维数值模拟分析, 以揭示掌子面附近的通风流动规律, 为改进通风系统提供依据。
4.1 局部分析模块的选取
隧道施工中在掌子面150 m范围内为工人工作频繁区域, 原隧道通风系统压入式风筒末端距掌子面约30 m, 2台射流风机分别位于距掌子面40 m和70 m的施工用简易台车上。首先将掌子面工作区间按不同工序进行了划分, 见图1。其次, 对工作区域内的风筒末端和射流风机通风情况以施工实际的几何尺寸和风机安装位置为计算依据通过有限元计算方法进行三维模拟分析。
4.2 隧道射流通风分析
4.2.1 计算模型
模拟分析的射流风机选取隧道实际采用的NSL-100U-4P-41型射流风机, 计算模型选取风机前端50 m和后端10 m, 有限单元网格划分见图2。
4.2.2 计算结果与分析
1) 在风机附近会产生涡流, 引起射流风量的损失。因此射流风机工作面安装位置很重要, 施工中应注意避免射流风机附近的这种涡流出现在工作区内。2) 图3显示了风机附近轴向铅垂面的速度分布云图。从中可见在风机下方形成较明显的低速回流区, 在很短距离内沿隧道纵向扩散完成后在区段的出口段后半部分就已经达到均匀流状态。因此在安放射流风机时, 要充分考虑这些因素的综合影响, 确定合理摆放位置。同时可以观察到在均匀流区段内每个断面内的风速分布规律为中间最大, 向四周逐渐衰减, 为了减少正面阻力损失, 一方面减少障碍物, 另一方面洞内设备摆放要尽量靠近巷壁。
4.3 风筒末端通风分析
1) 计算模型。
以二密隧道原施工通风系统风筒末端的状态参数为主要研究对象, 对此处的局部损失进行了三维模拟, 暂未考虑出碴工序各种设备工作情况。
2) 计算结果与分析。
a.风筒末端风流出风筒后进行了速度的重分布, 继续向前风流较小, 大部分风流形成回流流向区域后端。b.愈接近风筒末端风速愈高, 由于风流断面突然加大, 会产生较大的阻力损失, 此处气流压力会急剧下降, 但进入隧道不远就完成了风流的降压过程, 在区段出口附近逐渐形成稳定流动。c.隧道施工中, 掌子面爆破和出碴工序是洞内污染的主要来源, 而且装碴作业时间长, 因此宜将风筒末端引至此作业面中, 利用风速的回流作用将此处的污染气体冲淡和带走。
4.4 对原隧道施工通风系统调整
通过对原通风系统模拟分析, 我们对通风系统在保持原有通风设备不变的情况下进行了如下调整, 隧道通风系统调整后布置如图4所示。1) 为保证出碴区内有足够的风量, 将压出风筒至掌子面的距离控制在15 m范围内, 并采取有效措施对风筒加以保护。2) 将风机Ⅱ尽量靠近下导落底区, 也使射流风机形成稳定风流迅速到达其他工作区, 改善通风环境。3) 将射流风机Ⅰ移至第二组衬砌台车后面, 以补偿工作区域内由于作业工序较多而造成较大的阻力损失, 对风压及时进行动力调节, 最终将洞内有害气体全部排出。4) 减少工作区域内各种临时设备、材料的堆放, 对一些常用设备的摆放要尽量靠近隧道侧壁。
4.5 通风综合管理改进措施
1) 风管的改进。本隧道原通风系统采用软风管, 防漏降阻是实现长距离通风的技术关键。我们在靠近风机一端的高压差区段采用了硬风管进行改进, 以减少漏风现象的发生, 将破损软风管尽量靠近出风口端加以利用。风管的接长增大到30 m以上, 接头采用拉链方式, 以减少接头漏风和降低局部阻力。2) 加强通风管理。建立和稳定通风技术队伍, 加强现场检查和通风管理工作。同时加强施工设备的维修管理工作, 降低有害气体的排放量。
4.6 改进效果的检验
1) 通风排烟时间由2 h～3 h降到40 min以内, 且洞内作业区域的环境基本满足通风环境标准。2) 洞内可视度提高, 工作面装碴机司机和其他辅助人员可以连续作业, 连续装完一排碴只需5 h～6 h, 而过去出碴时间需8 h～10 h。3) 作业循环时间已控制在18 h～20 h以内, 比以前缩短6 h～7 h以上。
5 长大隧道施工通风系统优化小结
1) 在隧道施工中, 施工人员主要集中在掌子面附近区域工作。因此可根据不同作业活动区域特点按主控区域 (工作区) 和辅控区域 (非工作区) 区别控制通风, 合理匹配设备, 以突出重点、节省资源。二密隧道在通风系统设计优化时根据这一点, 充分利用现有通风设备, 满足了通风需要。2) 风机与风管的性能必须合理匹配。风机和风管组成了统一的通风系统, 该系统的性能由它们的工况点所确定。二密隧道施工中通过对实际通风数值模拟以及实践检验改进了施工通风系统, 在未增加设备投入的情况下也取得了较好的效果。3) 在长大隧道的施工通风中风压的损耗是非常大的, 目前采用的风管供风系统降低通风阻力的主要技术手段是采用大直径风管。二密隧道在施工中采取了120 cm的风管以减小阻力。4) 搞好隧道施工通风的关键在管理, 因此解决当前隧道施工通风技术难题主要应采取科学设计、合理布局、优化匹配、防漏降阻、严格管理等综合措施。
参考文献
[1]TB 10204-2002, 铁路隧道施工规范[S].
[2]JTJ 026.1-1999, 公路隧道通风照明技术规范[S].
[3]铁道部第二勘察设计院.隧道 (修订版) [M].北京:中国铁道出版社, 1999.
[4]赖涤泉.隧道施工通风与防尘[M].北京:中国铁道出版社, 1994.
[5]李玉柱, 苑明顺.流体力学[M].北京:高等教育出版社, 1998.
[6]金学易, 陈文英.隧道通风及隧道空气动力学[M].北京:中国铁道出版社, 1982.
[7]苏立勇.对隧道施工通风的几点看法[J].西部探矿工程, 2000 (3) :77-80.
[8]王日升.美菰林纵向通风公路隧道数值模拟与研究[D].北京:北京工业大学硕士学位论文, 2003.
优化选用 篇4
1 教学媒体的概念和分类
媒体指传递信息的中介物, 当媒体用于传递以教育为目的的信息时, 被称为教学媒体。我国教育界习惯将在教学中运用的粉笔、黑板、教科书、挂图、卡片、标本、模型等称为传统教学媒体, 而将幻灯片、投影、录音、电影、电视、语言实验室、激光视盘、计算机等称为现代教学媒体或电化教学媒体。现代教学媒体是指直接介入教育、教学活动过程, 并用来传递和再现教育信息的现代化信息传递工具。多媒体是现代教学媒体的集中体现。
现代教学媒体与传统教学媒体在教学过程中所起的作用有何不同?其教学效果是否一定优于传统教学媒体?笔者认为, 在医学检验专业课课堂教学设计中应根据各门课程特点, 合理选用不同教学媒体, 而不应一味追求最新、最先进的教学媒体, 这样才符合教育最优化的标准。
2 教育最优化的标准
教学设计包括对学习过程与学习资源的设计, 是现代教育技术研究范畴中的一个重要部分。而教育技术的根本目的就是追求教育的最优化。
所谓“最优化”, 并不等于“理想化”, 也不是一般所指的“最好的”, 它是指从某一特定的角度与标准来看, 是最佳的方案。最优化教学理论的先驱———前苏联教育科学院院士巴班斯基曾说:“教育过程最优化, 被理解为选择这样一种教学方法, 它能使教师和学生在花费最少的时间和精力的情况下获得最好的效果。”教学过程最优化的2个基本标准如下。
(1) 效果与质量标准。
这是指在具体的条件下, 尽可能获到最高的效率, 使学生获得最大的发展。
(2) 时间标准。
即教师必须在尽可能少的时间内完成教学要求。
具体可以用以下5个指标衡量:时间最短、教学量最多、教师和学生的负担最轻、教学成本最低、成绩最好。也就是说, 在教学设计中如何选用教学媒体, 应从以上5个方面加以考虑。
3 各种教学媒体在教学中的作用
(1) 教学媒体在教学中的作用不容忽视, 教育家戴尔曾提出经验之塔 (见图1) 。
戴尔经验之塔的主要观点:
(1) 经验之塔最低层的经验最具体, 越往上升, 则越抽象。
(2) 教育应从具体经验入手, 逐步到抽象。
(3) 教育不能止于具体经验, 而要向抽象和普遍发展, 形成概念。
(4) 在教学中, 应用各种教育媒体, 可以使学习更为具体, 从而造成更好的抽象。
(5) 电化教学媒体位于塔的中上层, 在教育教学中起重要作用。
(2) 根据戴尔的观点, 在教学中合理使用教学媒体一般具有以下作用:
(1) 学习效果更好。 (2) 学习效率更高。 (3) 学习的趣味性更强。 (4) 学习内容更标准。 (5) 学习更加个性化。 (6) 学习者的参与程度更高。
4 多媒体在医学检验专业课教学中的优势
诞生于20世纪90年代的多媒体技术, 是一种全新的信息表现形式, 它集文字、图像、动画、影视和音乐等功能于一体, 一经推广就迅速进入教育领域, 成为目前课堂教学中常用的现代教学媒体, 为传统教育带来了生机, 注入了新的力量。因此多媒体教学得到教师的普遍认同, 被越来越多地应用在各学科教学中。医学检验专业的微生物学及检验、寄生虫学检验、血液学及检验、临床检验基础学等专业课程的许多内容属于形态学课程, 而生物化学、生物化学检验技术和免疫学及检验技术则相对抽象, 因此, 在这些课程教学中应用多媒体, 提高了教学质量, 收到良好效果。总之, 在医学检验专业课教学中, 多媒体具有以下优势。
4.1 直观性
学生通常容易理解和记忆直观、具体的东西, 而多媒体能将教材中抽象的理论、某些生理现象, 以具体、形象、生动的形式展现出来;也可将人体内许多复杂、难以理解的生化代谢反应、免疫学效应机制等分步展示给学生, 特别是用文字和语言叙述难以准确表达的各种骨髓细胞和血液细胞的细微结构, 各种微生物、寄生虫的形态等。学生通过对课件中提供的各种显微摄影照片、图片进行观察, 在大脑中留下深刻的印象, 从而提高教学效果。
4.2 趣味性
由于多媒体把无声的教材内容变得有声有色、形象直观, 在学习抽象、单调、枯燥的医学检验知识过程中, 适度插入涉及重点内容的相关图片或视频画面, 可增加学生学习兴趣, 使课堂气氛生动、活泼。
4.3 高效性
借助多媒体可免除教师授课时大量的板书和反复更换挂图等工作, 增加了讲解时间;同时, 多媒体课件又可提供除课本之外的包括图片、文字、声音、影视等在内的大量资料, 使学生在有限的时间内获得更多信息。
4.4 回顾性
在多媒体教学过程中, 所有的教学信息以文件的形式存放, 可以利用多媒体技术强大的超链接功能, 将相关学科、章节中的知识点串联起来, 在授课或复习时, 任意回放或重播, 有利于帮助学生回忆授课内容, 温故而知新, 加深对知识点的掌握程度。
4.5 安全性
以多媒体教学取代粉笔教学, 教室更干净, 可使师生远离粉尘及其带来的危害, 减少教师慢性咽炎等职业病的发生。
5 多媒体教学中常见的问题
尽管多媒体在教学中表现出传统教学媒体所无法比拟的许多优点, 以致不少教师误以为它将完全代替传统教学媒体, 无论什么课、什么教学内容都可以使用多媒体教学。实际上, 多媒体只是一种辅助教学的手段, 并不能完全代替传统教学媒体的作用。如果多媒体使用不当, 不仅浪费资源, 教学效果反而不及传统教学媒体。
(1) 制作一个高质量的教学课件, 需要专业课教师掌握一定的制作技巧, 且往往花费很多精力和时间。由于制作水平和时间的限制, 有些教师制作的多媒体课件质量不佳, 使教学效果大打折扣。
(2) 有的教师在制作课件时, 由于一味增加教学内容, 没有突出重点, 加之授课速度过快, 学生只能紧盯着大屏幕上的大段文字, 根本来不及思考和记录, 听完课后对课堂内容印象不深。
(3) 某些教师过分依赖多媒体课件, 在教学时, 仅仅充当播音员和放映员角色, 依照课前准备好的内容, 按部就班地讲授, 不能根据课堂上学生的反应随时调整讲课节奏, 课堂上即兴发挥的东西较少, 课堂气氛呆板。
(4) 多媒体虽有多种表现手法, 但若不是根据教学内容需要, 一味追求热闹、花哨, 则会喧宾夺主, 分散学生注意力, 淡化了主要学习内容。
(5) 教师利用多媒体课件, 可以将收集到的大量图片资料展示给学生, 有利于学生掌握学习内容, 但若因此忽略了直接观察标本的操作训练, 将影响学生实际能力的提高。
(6) 多媒体教学在不同学科、不同课程、不同内容的教学中, 其作用有很大差别。在医学检验专业各门专业课教学中, 多媒体特别适合于图片多的形态学教学, 而对一般叙述性的教学内容则不适合。
(7) 使用多媒体教学有时还会遇到诸如突然断电、设备故障等突发问题, 这都需要教师事先做好准备工作, 以免影响教学。
6 合理选用教学媒体以达到教育最优化
多媒体较传统教学媒体虽然有许多优点, 但要达到教育的最优化, 应注意以下几点: (1) 没有一种人人适用、处处适用的“全能媒体”; (2) 每一种媒体都有它的长处, 对某一种学习特别有效; (3) 混合使用媒体比只用一种媒体的教学效果更好。
因此, 不能轻视传统教学媒体的作用, 合理选择、恰当使用才是最重要的。
摘要：阐述多媒体等教学媒体在教育教学中所起的作用, 以及在医学检验专业课教学中的利与弊, 提示教师应根据课程特点, 合理选择教学媒体, 以达到教育最优化目的。
优化选用 篇5
1 润磨机在润磨工艺中的工作特点
1.1 润磨工艺介绍
润磨工艺是在球团生产续烘干工艺后的一道重要工序,以润磨机为主要设备,通过对混合物料再此研磨、混合,显著改善球团的预热焙烧性能。
1.2 润磨工艺的作用
在氧化球团实际生产中,尤其是在配比硫酸渣生产氧化球团的生产线中,由于原料中膨润土及硫酸渣的混入,润磨已逐渐成为续原料烘干以后的必需生产工艺步骤,但在以往的球团生产线中并未配备润磨设备,所以大部分球团生产厂家在实际生产中往往以球磨机替代润磨机使用。
1.3 润磨机在润磨工艺中的工作特点
在氧化球团生产中,由于润磨的工艺所需的润磨机转速低,往往10～15r/min即可,一般控制工艺时间也在3min～5min,工作状况与以往的球磨机22～30r/min不同,应用目的除了破碎还有一定的混料目的。
2 润磨机选用轴承的两种类型优缺点比较
以30万吨氧化球团生产线为例,润磨机选用Φ3.2×5.4m,每小时处理矿量37～40吨,转速要求12.6r/min(属低速运转)。
2.1 第一种情况:选用滚动轴承
(1)根据瑞典SKF公司摩擦力矩测试结果,滚动轴承的摩擦力矩约是滑动轴承轴承的1%,换言之,用滚动轴承后,理论计算的摩擦功耗减少约99%,考虑到制作、安装、润滑等实际工况。润磨机主轴承使用滚动轴承后摩擦功耗比同比下降90%左右。
(2)中空轴的制造尺寸及进、出料、轴承座、轴承尺寸结构一样,已标准化,非常有利于设计、制作、安装。
(3)滚动轴承传动效率高,发热量小,消耗润滑剂少,便于实际使用时的密封维护,而且耗材中不需要有色金属。
(4)滚动轴承使用维护方便,工作可靠,起动性能好,在中等速度下承载能力较高。与滑动轴承比较,滚动轴承的径向尺寸较大,减振能力较差,高速时寿命低,声响较大,滚动轴承中的向心轴承(主要承受径向力)通常由内圈、外圈、滚动体和滚动体保持架4部分组成,内圈紧套在轴颈上并与轴一起旋转,外圈装在轴承座孔中,在内圈的外周和外圈的内周上均制有滚道,当内外圈相对转动时,滚动体即在内外圈的滚道上滚动,它们由保持架隔开,避免相互摩擦,推力轴承分紧圈和活圈两部分。紧圈与轴套紧,活圈支承在轴承座上,套圈和滚动体通常采用强度高、耐磨性好的滚动轴承钢制造,淬火后表面硬度应达到HRC60～65,保持架多用软钢冲压制成,也可以采用铜合金夹布胶木或塑料等制造。
2.2 第二种情况:选用滑动轴承
(1)与滑动轴承相比,振动与噪音较小,同体积的载荷能力较大。
(2)由于轴瓦的存在,间隙可调,不易损坏。
(3)同样由于轴承合金瓦的顺应性、嵌藏性、易饱和,实际操作中制作加工困难,需精细研磨,更换轴瓦耗时多,劳动强度大,维护费用高,而且由于出轴处密封不严,常因此造成“拉瓦”,润滑不到位,因此造成磨损破坏或“烧瓦”。
(4)对岗位工人操作要求高,必须随时观察润滑及冷却系统工作情况。
3 润磨机选用滚动轴承实例分析
由于在混料生产氧化球团生产线中使用润磨工艺在国内尚属新工艺,以下我们以国内目前在球磨机领域内采用滚动轴承代替滑动轴承作为说明。
(1)内蒙古包头杨柯楞等水泥厂先后采用Φ1.83m×7m,Φ2.4m×8m球磨机用于水泥磨粉,在采用滚动轴承之后装机容量下降15%～25%,运行电流下降16%～22%,节约润滑油70%,节约冷却水90%,综合节能效果达到20%以上,相应的匹配的电机功率减小以后,相应的减速器规格及电控部分、电线电缆容量均降低,减少了操作工的日常劳动强度,免除了一年一次的轴瓦维修工作。
(2)陕西省金堆城钼业股份有限公司硫酸厂为消化硫酸渣,配比一定量的磁铁矿生产氧化球团项目中,为达到物料润魔的目的,选用Φ3.2×5.4m的滚动轴承润磨机,即适应了工艺需求低速运转,更经计算节能效果达到了30%左右,并且在维护保养时避免了滑动轴承的刮瓦工作,降低了操作维修工人工作强度,实现了企业节能目标。
4 结语
(1)在润磨机中使用滚动轴承代替滑动轴承,在轴承设计规范上,是切实可行的。
(2)使用润磨机中使用滚动轴承代替滑动轴承,可节约大量的维护时间及人力,有利于生产,也有利于环境保护(巴氏合金系重金属,浇注及刮研污染环境),具有良好的社会效益。
(3)更重要的是,目前国家对设备节能指标要求日益严格,使用滚动轴承的润磨机能更好的起到节约能源的作用。
摘要：目前在国内氧化球团生产线中,润磨机的使用已被广泛接受,本文依照氧化球团生产线工艺要求,并借鉴以配比硫酸渣生产氧化球团的生产设计经验,分析比对在润磨机中使用滚动轴承和滑动轴承的优缺点,寻找一种更合理的润磨工艺轴承选用方案。
关键词：润磨机,滚动轴承,滑动轴承,节能
参考文献
[1]王鸿飞,梁秀山.机械设计基础[M].北京石油大学出版社,2001.
[2]邱宣怀.机械设计(第4版)[M].北京高等教育出版社,2002.