设计利用论文

设计利用论文（精选12篇）

设计利用论文 篇1

摘要：针对城市水资源的短缺, 提出了雨水利用的必要性、论证了可行性;在借鉴国内外先进雨水资源利用技术的基础上, 提出适合我国的城市雨水利用技术。为城市雨水资源的综合利用、有效的控制城市雨洪提供了研究的思路和方法。

关键词：城市水资源,雨水利用,渗透,雨水利用

20世纪80年代以来, 由于人口增加和乡村人口向城市转移、水资源污染、地下水位持续下降、取水成本增加甚至于缺水等对水资源的压力越来越大, 人们对资源、环境、生态问题也越来越关注, 观念也发生了重大转变, 重视人与自然的和谐, 提倡循环经济和可持续发展, 城市雨水利用由此引起人们的兴趣和重视。包括德国、日本在内的许多国家开展了相关的研究并建立大量不同类型和规模的工程。

我国城市雨水利用虽具有悠久的历史, 但真正意义上的城市雨水利用的研究与应用却从20世纪80年代开始, 并于90年代发展起来。但总的说来技术还较落后, 缺乏系统性, 更缺少法律、法规保障系统。20世纪90年代以后, 我国特大城市的一些建筑物已建有雨水收集系统, 但没有处理和利用系统。比较典型的有山东的长岛县、大连的獐子岛和浙江省舟山市葫芦岛等雨水集流利用工程。

1 城市于水利用的必要性

水资源问题早已成为世界各国所关注的一个重要问题。1977年联合国水事会议就已提出警告:“石油危机以后的下一个危机就是水的危机。”1987年联合国发表了《世界水资源综合评估报告》, 向全世界发出了淡水资源短缺的警报, 指出“缺水问题将严重制约下个世界的经济和社会发展, 并导致国家间的冲突, 甚至爆发战争。”这些警告或警报今天看来决不是危言耸听, 已经向人们一步步逼近。

我国水资源紧缺, 大多以城市为中心的地区成为矛盾的焦点。全国700多个地级市以上的城市中, 有近400座城市缺水或严重缺水, 大部分分布在我国北方及西北半干旱、干旱地区。其中华北地区水资源紧缺已是制约国民经济发展的重要障碍, 对我国的可持续发展构成了直接的威胁。目前, 全国每年超采地下水和跨流域、跨地区引水造成的直接经济损失达数千亿元。

2 城市雨水利用的可行性

近年来大部分城市工业、农业、生活节水已取得很大成效, 水资源保护和污水处理改善水环境的各项措施正逐步实施, 唯有用水源头问题因涉及问题较多, 原因复杂, 至今尚在研究并进行可行性论证。从外流域调水虽然可行, 但由于耗资巨大, 且涉及社会经济、生态环境、地区间协调等众多因素, 在本市污水资源化等内部挖源未达一定水平前, 大多恐难实施。根据各缺水城市自然特点, 千方百计提高有限水资源的利用程度, 采取措施拦蓄雨水加以利用, 减少暴雨径流, 就地开源是一项近期缓解水资源紧缺状况的重要措施, 也为远景调水奠定高效用水的基础。利用汛雨回补地下水, 实现地面水和地下水的联合调节运用, 以丰补歉, 把补源和防洪相结合, 寓资源利用于灾害防范之中, 是雨水利用的思路和根据。借鉴国外城市雨水资源化及其科学利用可在如下几个方面进行实用型技术的开发研究。

3 结合城市规划

城市雨水利用是一个系统工程, 必须全盘考虑, 合理规划。需要掌握当地水资源状况、可利用的雨水资源及季节分配;城市规划和给排水基础设施, 如不透水面积、城区发展、排水体制、污水处理厂、目前节水技术设施等;地下水位和地质条件;雨水水质及处理要求;水利设施及旱涝情况;雨水利用与现有水资源的合理调配等。这些必要的基础研究和资料是合理开发利用雨水的前提及技术保障。

4 建造雨水蓄水和适当处理设施

利用城市建筑屋顶、庭院等不透水面收集雨水, 修建雨水蓄水设施, 汇集贮存城市雨水作为城市非饮用水的直接水源, 可用于冲厕、洗车、消防、浇洒绿地、洗衣服, 必要时可以用作工业用水, 这在一定程度上可以缓解城市供水压力, 减轻水体污染和城市洪涝压力。

屋面雨水的汇集、贮存装置系统是在雨水落水立管上装设不锈钢筛网过滤器, 当水流断面面积与落水管断面面积之比达到一定数值时, 下落的雨水只沿管壁流动, 流过滤网, 注入贮水池, 截留的杂质从过滤器下部排除。

5 利用雨水涵养地下水, 实现雨水渗透

采用绿色植被与土壤之间增设贮水层、透水层等办法减缓雨水地表径流的速度, 增加雨水渗透, 补充、涵养地下水源, 缓解地面沉降, 防止沿海城市的海水入浸。这对于我国许多以地下水为主要水源的缺水城市及广州、青岛等沿海城市均有特殊的重要意义。

根据方式不同, 雨水渗透可分为分散式和集中式两大类。可以是自然渗透, 也可以是人工渗透。

6 在建筑物层顶上设雨水收集和储蓄设施

在建筑物顶上设计雨水收集和储蓄设施, 将收集到的雨水直接用于消防、小区浇洒路面、植树用水、洗车、冲厕所等, 是实现城市雨水资源化的重要组成部分.我国西部许多缺水地区已成功实现了“收集屋面雨水, 解决人畜饮用”工程, 据有关专家估计, 按多年平均降雨量计算, 一间4 0m2的屋面, 每年可收集40m3以上的雨水, 可满足4~5口之家枯水季节的用水需要。在日本已利用雨水设施的建筑物有100多座, 屋顶集水面积达20多万m2。在我国, 随着城市化进程的加快, 城市大型建筑越来越多, 建筑物顶部面积越来越大, 建筑雨水收集大有作为。因此, 在我国要实现雨水资源化, 在建筑物上设计雨水收集和贮存设施, 达到直接将雨水用做“中水”的措施势在必行。

7 城市雨水利用前景

雨水是自然界水循环系统中的重要环节, 对调节、补充地区水资源和生态环境起着极为关键的作用。我国许多缺水城市, 一方面面临着水资源的短缺;另一方面, 城区不断扩大和完善, 不透水面积逐年增加 (径流系数增大) , 雨水的汇集、排出时间缩短, 高峰流量增大, 致使洪水风险增加, 雨水大量流失, 雨水的地下渗透量及地下水位下降, 地面井泉枯竭, 湖河常水量减少, 水分蒸发量下降, 空气干燥, 旱情加剧。因此, 雨水的利用是一个大有可为的领域

我国许多城市水资源缺乏, 已成为制约我国经济社会发展的重要因素。但同时, 城市雨水作为一种长期被忽视的经济而宝贵的水资源, 一直未得到很好的利用。以青岛市为例, 青岛作为一个严重的缺水型沿海城市, 由于水资源的紧张, 开源节流势在必行。受温带季风气候和海洋性气候的影响, 青岛雨量充沛, 市区面积102km2, 年平均降水量为775.6mm, 年平均总降雨量为8.55亿m3, 主要集中在7、8月份, 也正是用水高峰时期。如果年降雨量的20%产生径流, 则年平均径流量为1.71亿m3, 日均46.8万m3, 这部分径流雨水被收集利用将有效缓解水资源的短缺。

目前, 我国城市雨水资源化的系统研究及应用尚属于起步阶段, 但雨水资源开发利用的潜力极大, 前景极为广阔。

参考文献

[1]车武.我国缺水城市雨水利用技术的探讨[J].中国给水排水, 1999 (3) .

[2]王金亭.雨水开发利用潜力大[N].中国水利报, 2002 (8) .

[3]王琳.城市水资源短缺与雨水收集利用[J].给水排水, 2001, 27 (2) .

[4]邓风, 等.城市雨水的物化处理技术[J].中国给水排水, 2003, 19 (10) .

设计利用论文 篇2

教学内容：人教版小学数学教材六年级上册第59页内容及相关练习。

教学目标：

1、通过图案设计加深对圆的特征的认识。

2、在画图的过程中提高画圆的技能，发展学生的观察能力与操作能力。

3、学会欣赏数学的美，热爱数学学习的情感。

教学重点：利用圆设计图案。

教学难点：确定圆心与半径。

教学过程：

一、创设情境，导入新课

师：我们已经认识了圆，利用圆形可以设计出美丽的图案来，让我们一起去看一看吧。（课件出示图片）

师：构成这些图案的基本图形都是圆，你想用圆来设计一个美丽的图案吗？

【设计意图】呈现以圆为基本图形的各种设计图案，通过图形的美激发学生的兴趣，使学生迅速进入学习状态。

二、教学例题，探究画法

1、出示例题。

用圆可以设计出许多漂亮的图案。下面的图形就是用圆规和直尺一步一步画出来的。

2.详细介绍花瓣图案的画法。

a、怎样找到半圆的直径呢？

师：可以以圆心为交点，画两条互相垂直的直径。这两条直径分别与圆相交，所形成的4个交点，就是正方形的四个顶点。正方形的四条边就是四个半圆的直径。

B、怎样找到圆心呢？

师：利用直尺找到半圆的圆心。

【设计意图】作圆内最大的正方形以及利用尺规确定一条线段的中点，对于小学生来说还是相当困难的，尝试是为了激发他们的好奇心和探究的欲望。但仅有好奇是不够的，教师要发挥主导作用，进行组织、引导，适当的时候给予直接的帮助。

三、全课总结，拓展延伸

利用圆规和直尺可以设计出许多漂亮的图案，作图的关键是确定圆心和半径。有时为了设计方便，还可先添加一些辅助线。将它们分解成基本图案，这样复杂图形就变得简单了，找到这些基本图形的圆心、半径或直径，就能画出基本图形构成的图案了，再涂上不同的颜色，一幅漂亮而有创意的作品就诞生了。

设计利用论文 篇3

车轮经常被描述为人类历史上最重要的设计成果之一，并由此引伸出关于重复“发明轮子”的各种俗语。但是，如果没有新的设计，创新可能会停滞，所以设计师需要在两者之间取得平衡。

如今，还有很多工程企业没有意识到，当前的工程问题已经得到解决，或者通过现有设计和部件的再利用可以减少设计时间和成本。

“设计再利用”的整体概念接近于“循环利用”。再利用能够减少大量能源消耗，远远超出了材料成本的节约。

相比之下，因为涉及到产品设计，再利用被视为一种提供项目定义、需求、组件和装配再利用能力的策略。因此，设计再利用可以加快产品创新、缩短产品上市时间、提高质量以及仿真、模具及加工等下游应用的生产效率。

虽然“设计再利用”策略仍面临着一些挑战，但一些企业已经通过明智有效的部署，突破这些障碍，获得了相当的成功。

设计再利用的价值

“设计再利用”所带来的好处不仅限于节约成本和减少设计时间。例如，由于过分热衷于“为设计而设计”而不断更新设计，许多制造商一直承受着巨大的库存压力；而正确进行设计再利用之后，大量组件可以在各种产品中被定制和使用，进而大幅减少库存压力，并带来批量采购的优惠。

由于再设计之中包含了经过测试的零件，其耐用性和能力是已知的因素，也就提供了质量保证。

此外，以现成的设计或大量预先核准的组件作为起点，工程师避免了从头开始，他们还能获得坚实的基础以及规模经济效益。

事实上，AberdeenGroup的调查结果显示46％的企业都在追求更好的创建、获得并再利用产品知识的能力，并将其作为一种控制成本同时提高收入的方法。采取了这种方法的企业实现了高产品质量、加速投入市场以及增强成本竞争力的目的，已经获得了显著的经济效益，在全球市场上获得了竞争优势。

设计再利用的好处涉及多方面且显而易见，但这往往并非一个简单的过程：包含数百个相互关联功能的设计模型非常难以改变，设计再利用使得设计师将面临花费更多时间来解决问题的风险。有效的设计再利用面临的其他挑战包括：收集现有数据或找到之后临时修改这些设计的困难；無法开发和设计可重复使用的零件和模板，或無法改变设计以适应下游工序的有效及無缝的使用，也可能成为主要障碍。这些挑战体现在流程和技术方面，但能解决所有这些问题的解决方案已经存在。

适当设计方式实现有效设计再利用

有效的设计再利用主要源于工程师自身的思维方式和方法，但有几种技术可以帮助并简化这一过程。

虽然绝大多数生产厂商都力求采取再利用措施，他们之间仍然存在着巨大的能力差距。AberdeenGroup的研究表明，许多组织机构在将现有设计改变为新的设计时仍面临挑战。这个问题可以回溯到目前设计工具的基本工作方式。

要找到适当的设计，重点在于采用系统而有效的数据库和搜索工具。大多数数据库的常规搜索都是基于元数据或属性比较的，要遵循一致的命名方式才能搜索成功并严格遵循，导致现实生活中不易于使用。

相似零件的一个共同特点是，無论被如何归类或命名，它们都呈现出某种形状。将形状添加到搜索条件中，将更容易提高这些零件的再利用率，便于跨多个数据库的数据清理和搜索。一个强大的几何搜索工具可以为企业找到丰富的再利用机会，减少多达52％的库存。

一旦设计和零件容易找到，接下来必须解决的问题就是单一的设计是由相互依存的许多特征所组成。基于特征的CAD工具允许用户创建一系列单独的几何特征共同形成一个完整的设计。在这一系列特征中存在着强烈的相互依赖关系。这种强大的相互依赖关系可以为设计带来翻天覆地的变化，但它也有可能制约设计。序列前期的一个特征变化，可以强制其后的特征以致于创建無效的几何形状。事实上，Aberdeen的研究显示，48％的企业需要不断解决僵化模式面临改变而失败的问题。

解决这个问题的方法之一是加强培训，提高设计师的CAD技能，但是这样做代价高昂，还分散了对建立新型创新设计的关注。因此，一个可以利用本地和非本地数据的灵活而可互操作的设计软件或应用程序就成为关键。它允许设计者编辑几何图形，不论它是如何创建、应用和保存的，通过同步规则、特征和几何图形提供可预测的结果。

下一个问题是如何设计可再利用的零件和模板。由于往往很难预测模型如何改动，所以需要有计划的再利用。建立再利用库可以为迅速找到系统模板、零件库、产品模板等各种各样的可再利用设计对象提供一个公共平台，用户可以取出特定的对象并将它们拖放到自动化工作流程中。

最后，再利用策略绝不仅限于设计。为了获得再利用带来的所有好处，必须着眼于下游工序。企业必须扩展他们的再利用措施，包括再利用仿真和数控编程等内容。总之，正确的应用程序可提高仿真设计或快速制作所需几何形状的能力，从而使分析师可以迅速编辑并尝试多种设计方案。

不再重复“发明的轮子”

很明显，通过规划并实现系统化和技术成熟的设计再利用架构，结合搜索、设计和编辑工具，企业可以最大限度地提高生产力，同时降低设计成本。

未能进行有效设计再利用的产品开发组织落后于时代，并将渐行渐远。能够收集现有数据、进行临时改变、开发并设计出可再利用的零件和模板，修改几何图形以适应下游工序的有效及無缝的使用，为设计师提供了创新的自由，使他们再也不必重复“发明轮子”。

石化企业低温余热利用设计 篇4

某石化企业新建300万吨/年重芳烃加氢综合利用项目, 制氢装置、延迟焦化和常减压装置建成后, 在生产过程中产生大量的低温余热, 约15.69MW。如果通过循环水冷却, 需要增加循环水量约2000t/h, 这样既浪费了热量, 又增加了循环水场的规模及循环水场的电能和水处理费用 (如加药系统、过滤系统等) 。因此, 本项目设计低温热回收站, 低温热主要用于厂区建筑物的冬季采暖、罐区加热、除盐水加热等, 可以节约蒸汽 (1.0Mpa;250℃) 14.46t/h;在夏季和过渡期, 主要用于热水型溴化锂制冷机组为厂区办公楼及及其他建筑物空调提供冷水系统, 可节约用电700Kwh。

二、低温余热回收利用原则

(1) 低温位热源≥158℃, 尽可能按发生≥0.4 MPa蒸汽设计;温位为80℃-158℃之间的热源可作为低温余热进行回收。

(2) 各装置低温热在尽量避免用循环水冷却的前提下, 首先考虑在本装置内使用, 多余的考虑送出装置统一回收。

(3) 各装置应采取措施 (如采用防腐材质;U型管型式;管与管板胀焊加工等) , 防止油品漏入热媒水系统。

(4) 热媒水供给各装置的温度按70℃设计, 压力按0.8Mpa设计, 装置内压降应小于0.3MPa。各装置供出的热媒水按95℃设计。热媒水系统补水为低压除氧水。

(5) 厂区、生活采暖采用热水;装置伴热、罐区加热等用途, 应优先使用热媒水, 热水温度95℃ (回水温度70℃) , 若热水温位不能满足要求时, 方可使用蒸汽。

(6) 使用热水伴热时, 要求在回水管线上安装恒温阀, 保证回水温度在70-75℃范围内, 防止大量热媒水走短路。

三、低温热负荷及用户热负荷

1. 低温热负荷

2. 用户及热负荷

四、低温余热利用方案设计

1.方案设计

根据上述负荷统计, 全厂低温热负荷共15.69MW, 制氢装置出来的低温热水温度稍高, 比较稳定, 主要供制冷站使用, 为保证制冷站的热水用量, 在全厂系统管网上设有旁通管, 制氢装置的低温热水不能满足制冷站的需求时, 旁通管阀门打开, 延迟焦化和常减压装置出来的低温热水补充过来。延迟焦化和常减压装置出来的低温热水主要供罐区加热、采暖用热, 剩余的低温热水用来加热除盐水, 作为除氧器预热。为使返回工艺装置取热的热媒水温度不高于70℃, 在热水循环泵后加循环水换热器冷却, 以保证返回装置的水温在各种工况下均维持在70℃。

2.工艺流程简介

从工艺装置来的95℃的热媒水, 一路去采暖系统和罐区加热;一路去制冷站;另一路经换热器加热除盐水。然后三路低温热水 (70℃~90℃) 汇集经过热水过滤器后进入热水循环罐定压补水, 再经热水循环泵升压至1.10Mpa后, 由循环水换热器冷却至70℃返回工艺装置。以此循环往复传递热量, 返回装置的水温在各种工况下均维持在70℃。

3. 低温余热回收站主要设备

设备投资主要是增加了脱盐水换热器、热水循环泵以及热水循环罐的费用。

五、效益分析

本项目在罐区加热、除盐水加热、冬季采暖方面, 可以有效节省蒸汽用量;制冷站采用热水型溴化锂制冷机组为夏季空调提供冷源, 可以节省用电。如果这些低温热不回收利用, 只能通过循环水冷却, 消耗大量的循环水。具体效益分析见下表:

注:蒸汽 (1.0Mpa;250℃) , 170元/吨计算;电费按0.75元/度计算;循环水按0.3元/吨计算;除氧水按0.5元/吨计算。采暖期按140天计算;全年空调期按5个月计算;其他按照每年8000小时计算。表中负号表示增加的消耗和费用。

低温余热回收站建设投资约600万元, 人工费、消耗等各种费用按250万元计算, 不到半年就可收回全部投资。

小结

低温余热回收是利用了低品位热能, 而节省了高品位燃料, 本项目不仅减少了冷却负荷及循环水的用量, 而且每年可节省1.35万吨标煤, 减少CO2排放, 降低温室效应, 同时还可减少烟尘、SOx、NOx的排放污染。低温热利用完全符合国家节能减排的政策要求, 减少环境污染, 同时提高了企业的经济效益。

参考文献

[1]《炼油厂设计热力工质消耗量计算方法》, 中国石化集团北京设计院主编 (SH/T3117-2000) .

[2]《锅炉房实用设计手册》 (第2版) , 锅炉房实用设计手册编写组编。机械工业出版社, 2001.1.

[3]《综合能耗计算通则》, 中国标准出版社出版 (GB/T2589-2008) .

《废纸巧利用》教学设计 篇5

同学们，在我们的校园里每天见到的生活垃圾最多的是什么？其实，自从我们智慧的祖先发明了纸，人们和纸制品就结下了不解之缘，每天都离不开它。纸制品给我们的生活带来了方便的同时，也带来了环境污染的严重后果。因此，研究废纸就成了一件很有意义的事情。

二、活动目标：

知识与能力： 通过本次活动，使学生认识到作为废物的纸张对环境污染的危害，了解在自己身边废纸污染的情况。过程与方法：通过相互交流寻找到一些减少废纸，变废为宝的金点子，培养学生的创新能力，想象能力，动手能力。情感态度与价值观：通过活动增强保护环境的责任感，养成良好的环境道德和环境行为习惯。

三、活动对象： 四年级

四、活动时长： 2周

五、活动过程设计：

第一阶段：《废纸巧利用》选题指导课

一、指导目标：

学生学会围绕主题提出问题，并能根据根据所提问题制定研究方案。

二、活动准备：

1.看看班级垃圾桶里最多的垃圾是什么？ 2.看看家里垃圾桶里最多的垃圾是什么？ 3.你今天有扔过废纸吗？ 4.你有好好利用纸张吗？

三、指导时间： 1课时

四、指导过程： 1．确定活动主题《废纸巧利用》，引导学生围绕主题生成子课题，根据子课题分组，选组长。2．各小组制定活动方案 子课题

组长

组员

研究内容

研究方法

组内分工

研究过程中所遇到的困难

指导点：

活动方案是否可行？ 研究方法是否合适？

组内分工是否合理？

五、课堂总结

第二阶段：《废纸巧利用》中期指导课

一、指导目的：

1.学生在调查自己、家里、班级产生的废纸时，用合适的方法将调查结果记录下来。2.访谈人们对待废纸产生的态度时，访谈对象的面要广、问题要直白、要能层层深入。3.观察废纸的产生要有心、要持续、要及时记录。

4.探究减少废纸的产生，要采取用观察、访谈、查资料、体验等多种方法。

二、指导准备：

学生围绕废纸开展下列活动：

1.调查一周自己、家里、班级产生了多少废纸？

2.访谈：人们怎么对待产生的废纸？同学、社会上的人。3.观察：生活中废纸是怎么产生的？ 4.探究：如何减少产生废纸？ 生活中人们如何处理废纸？

三、指导时间：一课时。

四、指导过程：

1.导入：由前期开展的《废纸巧利用》谈起，回顾各组开展的活动。2.分组交流：

a、调查：一周自己产生了哪些废纸？

一周家里产生了哪些废纸？

一周班级里产生了哪些废纸？ 教师指导：

① 用合适的方式进行记录： 表格的设计：

数据的统计：

数据的分析：

②要坚持、不遗漏。

b、访谈：人们怎么对待产生的废纸？同学、社会上的人。指导点：访谈对象的面要广、问题要直白、要能层层深入。指导点：要有心、要持续、要及时记录。d、探究：如何减少产生废纸？

指导点：要采取用观察、访谈、查资料、体验等多种方法。3.拓展与延伸：

生活中人们如何处理废纸？ 交流

随便一扔；回收；二次设计运用。设计利用。

第三阶段：组合笔筒的制作

——废纸巧利用 教学目标： 知识与技能：

1.初步了解废纸盒可以再利用，学习并掌握组合笔筒的制作方法，并能灵活运用此方法创作废纸作品。

2.通过对废纸盒的改造，培养学生的创新能力、动手能力和分工合作能力。过程和方法：

通过小组合作探究将废纸盒改造成组合笔筒。情感态度与价值观：

通过对废纸盒再利用研究兴趣的培养，提高学生的环保节约意识，在制作作品的过程中，提升学生合作与创新能力。教学重点：

了解废纸盒再利用的重要性，并掌握组合笔筒的基本制作方法。教学难点：

设计利用论文 篇6

【关键词】废旧材料 设计意识 审美能力 综合能力

随着物质生活的不断提高，生活中产生的废旧材料越来越多。而那些拥有精美图案或漂亮颜色的包装盒，就可以在美术课中得到有效利用。如果教师平时有意识地收集这些材料，在美术课堂中让学生根据这些材料的自身特点，发挥想象力设计制作精美的美术作品，既能提高学生的动手能力，又能提升学生的美术素养。正如《义务教育美术课程标准（2011年版）》（以下简称《课程标准》）中指出的，要让学生“感受各种材料的特性，根据意图选择媒材，合理使用工具和制作方法，进行初步的设计和制作活动，体验设计、制作的过程，发展创新意识和创造能力”。具体可从以下几点来展开。

一、开展主题设计活动，培养学生设计意识

要培养学生的设计创造能力，首先要培养的是他们的设计意识。在日常的美术教学中，我们常常会看到学生对作品的设计缺乏独立的构思，教师怎么说他们就怎么做。让学生联系生活中的各种废旧材料进行自主的设计，如根据不同物品包装盒的外观特点和功能，按照主题设计并制作精美的包装纸盒作品，可以有效培养学生的设计意识。

《包装盒设计》一课是浙江人民美术出版社六年级下册的学习内容。在这堂课上，教师没有限制学生的创作主题，而是让学生根据自己所带来的材料的特点，进行自由设计。有的学生根据牛奶盒的特点想设计一个牛奶糖的包装盒，有的学生带来了红色的废纸，经过巧妙的构思想设计一个非常喜庆的喜糖包装盒。也有的同学想为本地特产——杭白菊，设计一个包装盒。由于学生课前准备的材料形状各有不同，所以学生制作的纸盒样式也各有不同。

学生根据自己所制作的纸盒的样式结合自己之前的设计主题，再讨论用什么方法来表现自己的主题。结合学生讨论的结果，教师再有目的地进行指导。比如在杭白菊包装主题设计时，学生把自己所带材料和杭白菊的特点有效地结合在一起。利用剪和画相结合的方法，创作出了一个简洁美观的杭白菊包装盒。

学生先观察生活中的包装盒的特点，再经历主题式的自主设计包装盒。在这个过程中教师不仅要关注学生的设计想法，更要重点对学生在设计中所画的平面展开图进行细致的指导，让学生能够顺利地将自己的设计付诸实现，增强学生开展自主设计的自信心。

二、开展多元设计活动，提高学生审美能力

《课程标准》中指出：“运用对比与和谐、对称与均衡、节奏与韵律等形式原理以及各种材料、制作方法，设计和装饰各种图形与物品，改善环境与生活，并与他人交流设计意图。”

《公共汽车站》一课是浙江人民美术出版社六年级下册的学习内容。公共汽车站台的外观体现了一座城市的审美价值取向及文化底蕴。因此，这节课的教学，就可以让学生设计公交站台，从而拓展和丰富学生的创新思维。

公交站台是人们生活中最常见的公共设施之一。学生在欣赏、评析不同样式的站台时，会发现站台的设计要根据位置的不同作出变化，力求与周围环境相协调。不管站台的样式怎样变化，它的设计要素是不变的。有学生为乌镇景区设计了一个公交站台，这位学生能够很好地结合乌镇的水乡特色 ，再利用课前准备的深浅不一的旧纸板，制作出古朴大方的公交站台模型。有的学生利用手中色彩亮丽的纸盒为桐乡的世贸中心设计了一个时尚前卫的公交站台模型。也有学生为我们石门镇设计了一个公交站台，石门镇是漫画大师丰子恺的故乡，这位学生利用旧的《缘缘漫画》杂志上的丰子恺漫画为设计元素，制作了能够代表石门形象的公交站台模型。

学生通过欣赏分析公交站台的不同样式，再大胆设计不同特色的公交站台，不仅提高了学生对社会生活多元化的关注，而且培养了学生的想象能力和创意能力。

三、开展整体设计活动，提高学生综合能力

《课程标准》中指出：“通过综合学习和探究学习，引导学生在具体情境中探究与发现，找到不同知识之间的关联，发展综合实践能力，创造性地解决问题。”学生通过探究性学习，运用点、线、面组织画面，激发学生深入生活，观察、体验、感悟家乡的美，学生在美术学习过程中发现美、欣赏美、创造美。

《街市新貌》一课是浙江人民美术出版社六年级上册的学习内容。这节课的教学，首先就是让学生欣赏不同地方的街市特色，感受不同店面的不同设计风格。学生从不同角度欣赏店面的招牌设计、店门设计、橱窗设计、外部照明设计、壁面照明设计后，会发现店铺的设计必须与店铺的经营内容、周围环境、商店建筑结构相协调，招牌则要体现该店的经营特点。

在确定了店面的设计风格之后，有的学生采用了小组分工合作的方式进行设计制作，比如有的学生把有创意的想法说出来，让绘画功底好的学生画草图，由动手能力强的学生用课前准备好的废旧材料制作出来，最后大家一起拼贴组合。也有小组用承包到人的方法进行设计制作，比如有的学生设计招牌，有的学生设计店名，有的学生设计橱窗，有的学生设计标志物，最后再整体组合在一起。

各个小组把制作好的店面按照风格的不同，分类组合在一起，使之成为一条店铺林立热闹非凡的街市。接下来以小组为单位介绍自己组的设计理念和在制作过程中遇到的困难、发现的问题。再让其他小组来评价对方作品的优缺点，并就如何改进提出建议。最后全班学生一起动手来为美丽的街市添加绿化等环境的辅助设施。

学生在店铺设计的过程中，创造出了他们心中的店铺与街市，这样整体的设计形式拓展了学生的创造性思维，为学生开辟了一个更有表现力的空间，提升了他们的综合实践能力。

小学生的美术教学需要格外重视儿童的个性培养与创造力培养。在美术课堂中，利用废旧的生活材料，通过各种多元化的美术设计活动，让学生在自主学习、合作学习、探究学习的过程中，形成乐于探究、努力求知的美术创新欲望，有利于提升学生的审美能力、创造能力，开发学生的想象力。

参考文献：

[1]中华人民共和国教育部制定.义务教育美术课程标准（2011年版）[S].北京：北京师范大学出版社，2012.

[2]贾娟.新课改的背景下学前美术教师应遵循的教学设计原则[J].新课程研究：教师教育，2011（9）.

[3]侯峻山.少儿漫画教学的原则、培养目标及模式研究[J].中国科教创新导刊，2011（5）.

[4]杨晓丹.以学生发展为中心开创美术教学广阔天地[J].中国教育技术装备，2013（16）.

设计利用论文 篇7

以海水、金属矿物等自然资源的综合利用为例, 了解化学方法在实现物质间转化中的作用, 认识化学在自然资源综合利用方面的重要价值。

二、内容分析

从了解金属矿物的开发引入, 通过金属冶炼的基本原理, 认识化学是冶金工业的重要科学基础, 化学方法是由金属化合物转变成金属单质的惟一方式, 金属活动性和氧化还原反应发生的条件是选择金属冶炼方法的主要依据。金属冶炼过程往往需要消耗大量的能量, 也容易造成环境污染, 改进工艺条件、降低能耗、回收废弃金属制品等, 就成为与冶炼金属同等重要的问题。

三、设计思想

先从学生生活经验出发, 引导学生发现金属、合金的应用。在此基础上结合多媒体展示金属矿物及工业上金属矿物冶炼过程等相关知识, 引导学生进一步学习化学的基本原理和基本方法, 构建“知识与技能”“过程与方法”“情感态度与价值观”相融合的课堂教学目标。

课堂采用“学生阅读讨论———师生共同归纳”的教学方法组织教学。

课时设计, 具体考虑“教什么”“怎么教”“为什么这样教”“教到什么程度”等4个方面问题。

教学流程设计为:多媒体展示多种金属矿物及当代矿物开发水平→展示从金属矿石中提炼金属的步骤→引导学生回顾所学有关金属制备的知识, 由具体到一般进行归纳总结→学生讨论归纳金属的活动性顺序与金属冶炼的关系, 归纳几种常见金属冶炼方法→合理开发金属资源→活动探究 (研究性学习) 。

四、教学目标

1. 知识与技能

(1) 了解金属的冶炼过程, 掌握冶炼金属的本质和不同金属的冶炼方法。

(2) 了解我国的金属资源, 了解废旧金属的回收和再利用。

2. 过程与方法

(1) 通过小组讨论和问题探究, 培养学生的归纳能力、观察能力、思维能力。

(2) 培养应用已有知识经验解释和归纳相关素材, 建构知识网络的能力。

3. 情感态度与价值观

体会节约资源、重复使用、循环再生以及开发寻找金属替代品, 减小资源浪费, 保护环境, 走可持续发展之路。

五、教学重点

了解化学方法在金属矿物开发 (主要是金属冶炼) 中的作用。

六、教学难点

在掌握金属冶炼的一般原理基础上, 了解适用不同金属的冶炼方法。

七、教学过程设计

引入:引入有关金属的生活素材, 并让学生举出常见金属物品, 引发学生积极学习欲望。

学生发言:常见物品 (如铜线、金银首饰、铝合金门窗) 。

过渡:我们使用的金属材料有些是合金, 有些是纯金属。而金属 (如Mg、Al、Fe、Cu、Ag、Au等) 元素在自然界中以什么形式 (游离态或化合态) 存在呢?

学生回答:略。

放映短片: (了解工业上金属冶炼的过程)

投影:通常工业上将矿石制得金属单质的过程分成三步: (1) 富集; (2) 冶炼; (3) 提纯。

探究问题1:写出一个冶炼金属的化学反应方程式, 从氧化还原反应角度分析这一反应。

学生活动:先让学生分析, 然后教师引导导出金属冶炼的原理 (由具体到一般)

小结并投影:金属冶炼的本质:Rn++ne-=R

探究问题2:阅读课本内容 (88页-89页) , 分析不同金属的冶炼方法有什么不同, 你如何选择合适的冶炼方法?

讨论:组织学生讨论“探究问题2”, 结合工业冶炼金属常见方法, 揭示金属冶炼方法与金属活动性的关系。

投影:金属冶炼方法的选择

讲述:除了上述常见冶炼方法之外还有如湿法冶炼、火法炼铜等。

演示实验:铝热反应 (课本89页表4-1) 。

学生活动:观察反应现象, 书写反应方程式。进一步理解金属冶炼原理和方法。

学生活动:了解常见金属的冶炼方法 (课本89页表4-1) 。

投影:我国矿产资源简介 (培养资源节约、环境保护意识) 。

探究问题3:根据有限的金属矿物资源, 你认为如何合理、有效的利用金属?

学生活动:讨论金属回收再利用、循环再生、寻找代用品、改良冶炼工艺节能减排、保护环境等。

八、小结

金属的冶炼原理、方法及金属的综合利用。

附课后研究性学习课题:

1. 利用废弃金属铝制取明矾的研究;

2.××社区废旧金属的再利用状况调查与建议;

3. 海底金属资源开发的设想;

文物建筑的空间利用设计初探 篇8

1老旧建筑保护现状

北京, 中国建筑文化的中心城市之一, 这里有着世界级的建筑奇迹:紫禁城, 八达岭长城等。其中最具特色的当属北京的胡同文化。街道胡同用建筑物命名, 是北京的符号。北京拥有三千多年的历史, 建都历史有853年, 藏身北京的建筑寺庙近500多座。数据显示1960年统计明朝时寺庙250多处, 明清时关帝庙100多处, 以寺庙命名胡同80多条。位于前门大街的丰城会馆 (长巷头条53号) , 是载入北京东城区文物保护行列的建筑, 因多年闲置, 荒芜不堪, 与周围居民生活空间交织, 昔日光彩不复, 于当地居民而言亦是毫无利用价值, 因此杂物任意堆放, 虽无肆意破坏, 却也没有刻意保护, 平添了几多破败气息。这种现象不只在北京, 其他很多历史名城也颇多此种景象, 很多具有价值的历史建筑遗迹虽被纳入文物保护行列, 却因其利用价值不高而未得到妥善保护。

2图底关系互换的空间利用探讨

原文物建筑作为一个整体空间存在, 内部无利用价值, 因此可以在条件允许的情况下进行空间的图底互换。任何建筑环境都具有一定的“图底”关系。建筑景观环境不论大小, 必然有限定其存在的边界线。由于限定空间的边界线存在, 若将其围合的空间领域作为“图形” (图) 考虑, 则边界线以外的空间就可以成为“背景” (底) 。两者既相互依存, 又相辅相成, 且在一定条件下为相互转化的辨证关系。在建筑空间中应用“图底”关系, 是对原有空间状况进行分析的基础上, 为该空间赋予“图形”要素, 或把作为“背景”考虑的空间, 有意识地改作“图形”来考虑。建筑设计是把建筑当作设计对象, 也就是当作图来对待, 此种设计的结果, 必然会忽视底的作用, 也就是外部空间的营造。图底反转的作用可以更多的关注外部空间的营造, 使原有建筑空间更好地服务于公共空间。本次设计就将应用这一点, 将原有对内空间打开形成新的“外部空间”, 即内墙变外墙, 做到内外空间图底互换, 如图所示。

原有建筑只剩残垣断壁, 已无严格的内外空间格局, 因此可将这些墙体以陈列展览的方式呈现, 即新的建筑围合依附于原有建筑墙壁之上, 形成保护罩, 其总体形态均以衬托原有文物为主旨, 将原建筑进行整体“回型”围合, 形成内外互换相呼应的新型空间。建筑的实体不再是一栋传统的围合建筑, 而是在保留原有形态的前提下, 以老墙为轴, 延伸出新的片段式空间。原有老建筑因空间开放减小了原建筑体量在场所中所占的比例, 即原建筑占地缩小, 为周边居民形成了新型的集散场所, 原本建筑室内空间生成可供居民使用的围合式院落, 其既用新建筑妥善维护了原有老建筑, 达到保护目的, 又将传统格局打破形成新的可利用空间, 可谓一举两得。

3存在的问题及思考

以上提出的设计理念也有其不足之处, 老建筑的保护有其硬性规定, 不容随意更改, 因此老旧文物建筑的保护也受到相应制约。本次设计探讨中, 将对原有文物建筑进行局部打开, 保留其大部分原结构, 也会为新空间的形成进行一定舍弃, 可以满足对其干预降到最低的要求。

4结语

综上所述, 上文提出的设计理念具有其存在的空间和意义。保护原有构件的同时形成新的空间体验, 不失为一种新的文物保护手法。希望在未来能有机会进行实践探讨, 切实为文物建筑保护做出自己的一份贡献。

参考文献

[1]康琪雪.老北京的符号[N].中国.京报网, 2007.

[2][日]芦原义信著.尹培桐译.街道的美学[M].天津:百花文艺出版社, 2006, (6) .

利用电磁导航的AGV设计 篇9

AGV(Automated Guided Vehicle)是指装备有电磁或光学等自动导引装置,能够沿规定的导引路径行驶,具有各种移载功能的运输车[1]。无人AGV广泛地应用于现代工业控制系统中,能完成人工条件下不能完成的任务,可以保障系统在不需要人工导航的情况下自动行驶[2]。

AGV包含了自动控制系统、引导方式的系统和信息无线传输等部分[1]。通过各种算法研究,该设计有效地确定了小车的位置且能很好控制小车运行状态。小车运行时,可以实时采集数据并传回电脑,从而很好地对周围环境进行监控。系统利用电磁轨道(Electromagnetic path-following System)设立其行进路线,电磁轨道黏贴於地板上,无人搬运车则依循电磁轨道所带来的信息进行移动与动作[2],并自动采集相关信息。根据小车采集的信息,上位机给小车发送指令,控制摄像头转动,以便获取不同区域的视频信息[3]。

1 系统硬件设计

AGV系统结构框如图1所示,上位机首先通过遥控的方式给小车指定运行路径;小车上的电磁传感器将采集到的电磁信号经过放大检波变成直流电压信号,单片机再对该信号进行模/数转换,利用PID算法,获取小车距离中心位置的偏差,再把差值赋给舵机,从而实现小车沿着导线的中心自动运行;最后,小车采集的数据实时传回电脑显示[4],与此同时,上位机可给小车发出指令,让小车执行相关任务[5]。

1.1 中央控制器

中央处理器采用Freescale公司推出的S12系列单片机中的一款增强型16位单片机MC9S12DG128(以下简称DG128),片内资源及I/O接口丰富,接口模块包括SPI,SCI,IIC,A/D,PWM等,在汽车电子应用领域具有广泛的用途[6]。

MC9S12G128的单片运行方式是最常用的应用方式。因片内已经有较大的RAM,FLASH空间,—般无需扩展外部RAM或外部FLASH。本设计应用DG128来实现对系统的总体控制[7]。

1.2 速度采集模块

速度检测利用霍尔效应来实现。当一块通有电流的金属或半导体薄片垂直地放在磁场中时,薄片的两端就会产生电位差,两端具有的电位差值称为霍尔电势U[8],其表达式为:

式中:K为霍尔系数;I为薄片中通过的电流;B为外加磁场(洛伦兹力Lorrentz)的磁感应强度;d是薄片的厚度。

霍尔片的输入端是以磁感应强度B来表征的,当B值达到一定的程度时,霍尔开关内部的触发器翻转,霍尔开关的输出电平状态也随之翻转。输出端一般采用晶体管输出,和接近开关类似。当有磁钢接近霍尔片的时候时(在一定的距离范围内才有反应),设置单片机定时器的时间为t,计数器计数为n,一个转盘上的磁钢数量为s,则转速(单位:r/s)的计数公式为:

speed=(n/s)/t(2)

1.3 无线传输模块

本设计采用DTD462无线传输模块,西安达泰公司生产的DTD462无线传输模块,广泛地运用于无线数据传输领域。它能提供高稳定,高可靠,低成本的数据传输,还提供了丰富的外围接口,并具有安装维护方便,绕射能力强,组网结构灵活,范围覆盖宽等特点。采集数据的实时传送,满足客户对于数据实时性,准确性的要求。此类无线传输方式有高可靠性、体积小、重量轻,传输距离30~300m等特点。系统摄像头采集到的视频信息通过DTD462嵌入式无线数据传输方式,传输到接收端在上位机软件中显示监视图像。

1.4 电机控制模块

在电机控制模块的设计中,使用IRFZ44N和IRF9540N搭建了H桥电路,能够实现电机的正转和反转。用光耦对单片机的输出调制信号进行隔离输出,能有效地消除电机转动对单片机的工作干扰。电机的控制模块电路如图2所示。调试过程:当PWM2的输出为高电平,PWM1为低电平时,U5输出低电平,U6输出高电平;U1的d,s导通,d接地,U2的d端接地,而U3的d,s截止,U4的d,s导通,输出高电平,因此电机正转;反之,若PWM2的输出为低电平,PWM1为高电平时,电机反转。小车的转向和摄像头的转动是用2个舵机来分别驱动的。通过编程用软件输出标准PWM信号来驱动舵机,一般PWM控制信号的周期为20ms。当给舵机输入脉宽为0.5 ms,即占空比为0.5/20=2.5%的调制波时,舵机右转90°;当给舵机输入脉宽为1.5ms,即占空比为1.5/20=7.5%的调制波时,舵机静止不动;当给舵机输入脉宽为2.5ms,即占空比为2.5/20=12.5%的调制波时,舵机左转90°。可以推导出舵机转动角度与脉冲宽度的关系计算公式为:

式中:t为正脉冲宽度(单位:ms);θ为转动角度。注意当左转时取加法计算,右转时取减法计算结果。

2 系统软件设计

2.1 控制算法

该设计重点是研究以下的控制算法,即平均值滤波算法,位置加权和PID算法。

平均值算法是对电感获取的信号进行放大检波之后,累加多次,在取平均值,可以有效去掉干扰的影响。

式中:get_ad[i]表示第i次取得的ad值;n表示取ad的次数

位置加权就是对电磁传感器的ad平均值进行位置加权,获得小车的位置。小车的位置在[10,110]范围内变化,具体计算如式(5)所示:

式中:ad_result[0]表示其中一路输入信号的平均值;ad_result[1]表示另一路输入信号的平均值;position即加权后的位置值。

PID算法是根据position算出某一时刻的位置偏差,再对偏差进行PID的运算,从而得到舵机的转角。

式中:error[1]是此时刻的偏差;error[0]是上一时刻的偏差;KP,KI,KD分别是比例系数、积分系数和微分系数。

2.2 传输数据的编码和解码

由于单片机所传输的数据只能以字符的ASCII传输,所以需要对传输的数字信号进行编码传输。比如传输数据是1,而a的ASCII值是65,故可将1+64=65,即1的值等于a(65),接收端接到字符a的ASCII值65,将65-64=1,即进行了译码。以此类推,2当作b(66),3当作c(99)。对0~9十个数分别等价于@,A,B,C,D,E,F,G,H,I。

设计中由于ASCII在传输时,是作为二进制码串行输出,每一位的持续时间是100μs,传输一个ASCII值至少需要800μs,因此为了不让接收端乱码,经过测试得到发送两个ASCII值之间时间必须大于1 200μs。与此同时,在发送一组数据时,必须先发送一个起始位。在编程时,为了不使接收数据发送错误,对接收数据的首位进行校验,如果首位与发送数据首位一致,这就说明该组数据有效,首位字符是是先设置好了的,二者保持一致。

2.3 上位机及通信

在上位机端以VB为开发工具,利用其丰富的图形界面,能够实现转速等信息的实时显示,并且可以很方便地利用设置的按钮通过无线方式发出指令。

通过电脑实现了一对多的通信方式,既可以实现对道路选择端的控制,又可以实现对小车上面舵机的控制。上位机软件流程如图3所示。

3 结语

对于AGV来说,保证运动的可靠性、精确性是非常重要的,它涉及到机构设计、传感器技术、自动控制及软件科学等很多方面,是一项比较复杂的系统性研究工作。该设计中重点研究了小车的各种控制算法,将其运用到小车的控制中,小车贴着铺设的轨道运行平稳,取得了较好的效果。小车进行自主导航的时候,外界环境对它的干扰很小。除此外,AGV还能在夜间独立的运行,摄像头还能较清晰地拍摄夜间图像。实验表明,该AGV能广泛应用于无人搬运、无人环境监控、危险环境监控等场合。系统实用、经济、可靠,因此该AGV具有很大的市场推广价值。

参考文献

[1]张正义.AGV技术发展综述[J].物流技术与应用,2005(7):5-7.

[2]沈治.浅谈自动导向小车(AGV)技术发展[J].科技广场,2009(12):32-35.

[3]张辰贝西,黄志球.自动导航(AGV)发展综述[J].信息技术应用,2010(9):16-18.

[4]马明建.数据采集与处理技术[M].西安:西安交通大学大学出版社,2005.

[5]李书远.浅谈自动导向运行小车输送系统(AGV)[J].机械与电子,2010(15):25-28.

[6]李建忠.单片机原理及应用[M].西安:西安电子科技大学出版社,2007.

[7]刘国栋.我国的机器人研究和发展[J].江南学院学报,2001(16):53-55.

[8]河道清.传感器与传感器技术[M].北京:科学出版社,2003.

[9]李乐军,施业琼,韦宝秀.关于AGV及其在中国的应用与发展探析[J].科技资讯,2007(4):19-23.

余热利用电厂钢管道支架设计 篇10

1 钢结构管道支架设计一般原则

管道支架(以下简称管架或支架)设计应满足施工及正常使用状态下各种作用,偶然事故情况下结构维持必要的稳定。以可靠指标度量结构构件的可靠度,用含分项系数设计表达式进行计算。

1)管道支架设计使用年限为50年。安全等级取一级,结构重要性系数γ0取1.1。

2)所有结构构件均应进行承载力计算;有抗震设防要求的结构,尚应按规定进行结构构件抗震承载力验算。

3)管道支架横梁在垂直荷载及水平推力作用下,按照双向受弯构件计算。固定管道支架横梁的最大挠度不宜大于梁跨度的L/500。竖向荷载(标准值)作用下的挠度容许值不大于L/400。

4)当管道上敷设的振动管道质量占全部管道质量的30%以上时,该管道应按振动管道考虑,固定管道支架、刚性活动管道支架总振动管道水平力乘以1.3动力系数。

5)牵制影响:管架上管道多于2根时,管托采用滑动或滚动托座时,管道摩擦力及管架位移的计算皆应考虑牵制影响。

6)地震基本烈度为8度及8度以上地区的活动管道支架应采用刚性活动管道支架。

2 独立钢管道支架的设计计算

1)独立式管架包括固定管架、刚性管架、柔性管架、半铰管架、双向活动管架(摇摆管架)。相对于固定管架,其他均属于活动管架。

a.刚性管架:柱刚度较大,管道变形时管道支架顶不能适应管道变形要求,出现相对位移,两者为非整体工作;纵向为管道可移动支点,横向为管道的不移动支点;管架承受的水平推力为管道滑动摩擦力。管架平面内梁与柱刚结(平面内设置支撑除外);柱与基础刚结;平面外柱按照上端自由、下端固定的受弯构件计算;水平推力作用下平面外扭矩计算,两端按照固定计算;平面外弯矩计算,两端按照简支计算。适应于管道重量小、管道变形大和高度较低的管线。电厂的蒸汽管道、高度较低的小型水管。

b.柔性管架:柱刚度较小,管道变形时管道支架顶能适应管道变形要求而出现相应变形,不出现相对位移,两者为整体工作;纵向为管道可移动支点,横向为管道的不移动支点;管架承受的水平推力为管道位移反弹力。管架平面内梁与柱刚结(平面内设置支撑除外);柱与基础刚结;平面外管架柱按主动管层和非主动管层共同作用下的管道支架位移进行内力分析;水平推力作用下平面外扭矩计算,两端按照固定计算;平面外弯矩计算,两端按照简支计算。适应于管道重量较大、管道变形较小和高度较高的管线;烟风支架、独立电缆支架、独立水管以及直径较小的多介质管道(滑动支架)。

c.半铰管架:半铰接管架的柱脚沿纵向采用半铰接构造,管道支架的位移以立柱的倾斜适应管线的变形要求,不出现相对位移,管架倾斜度不大于2%;纵向为管道可移动支点,横向为管道的不移动支点;管架承受的水平位移反弹力忽略不计。管架平面内梁与柱刚结(平面内设置支撑除外),柱与基础纵向为半铰接,横向为固结;平面外支架柱主动管层按中心受压计算内力、非主动管层按简支梁计算内力。适应于管道重量较大、主动管道变形值不大于2%高度的管线,如高炉煤气、焦炉煤气管道。

2)柱及支撑计算长度。

管道支架柱横向(平面内)计算长度:当采用单柱时按悬臂柱确定柱计算长度;管道支架柱纵向(平面外)计算长度:

a.沿管道纵向为单柱时柱的计算长度按下式计算:H0=μH。其中,H为柱高度,固定管道支架、刚性管道支架取支柱顶面至基础顶面距离,其他类型管道支架取主动管管托底至基础顶面距离;当主动管位于下层梁时,上层柱计算长度为H0=2H上(H上为主动管管托底至支柱顶面的距离);μ值见表1。

b.沿管道纵向为框架时柱的计算长度:按现行GB 50017-2003钢结构设计规范的第5.3.3条确定。

c.柱间支撑:单斜杆按压杆计算;交叉杆可按拉杆计算;按照钢结构规范计算。

3)支架摩擦力计算。

水平力按照工艺专业提资要求,若无提资,刚性及柔性管架摩擦力按照支架所属管道重量乘以摩擦系数:钢对钢滑动时取0.3,钢对钢滚动时一般取0.1,蒸汽管托座和管道若采用四氟乙烯板,可取0.1。

3 常规钢管架设计思路

高炉煤气管、焦炉煤气管道支架可以按照固定支架+半铰支架+摇摆支架的概念进行设计。支架立柱宜采用H型钢,主轴和管道走向一致。平面内设十字交叉支撑。

蒸汽管、高温压缩煤气管支架则可以按照固定支架+刚性支架进行设计。立柱可采用工字钢、H型钢或钢管。采用型钢时,主轴和管道走向一致。烟风管道支架可以按照固定支架+柔性支架进行设计。实际中比较难以处理的是电缆支架、多介质管道支架的综合管架设计。

3.1 单柱独立支架

单柱独立支架上敷设单排电缆桥架、单根管道或多根小管道(DN100以下)。特点是管道直径小,重量轻,水平力小。立柱高度一般不超过6 m,管架跨度不超过6 m。抗震设防烈度7度及以下不考虑风荷载和地震作用影响。可按照钢管式柔性管架设计,平面内外稳定性一致,而且防腐性能较好。当管道沿线无固定支架或拉结措施,立柱计算长度建议取1.25,长细比不宜超过150;当管道沿线设固定支架或有可靠拉结,立柱计算长度建议取1.25,长细比不宜超过170(抗震区除外)。同时单立柱宜考虑外观协调。单立柱间距不宜大于9 m,管道或电缆跨距不大于3 m,单立柱之间需设置管道支撑点,可加设纵向横梁。横梁可采用型钢或蜂窝梁。跨度大于6 m,横梁和立柱连接应有可靠的抗扭措施,防止平面外失稳。

3.2 横梁式支架

单片支架为门型支架。工艺管道分多层敷设,管道数量多,直径小,重量和水平力小。立柱高度一般不超过8 m,管架跨度不超过12 m。当管道沿线无固定支架或纵向支撑,管道中无蒸汽管等主动管,按照柔性管架设计,立柱平面外计算长度建议取1.5,长细比不宜超过180。管道中有蒸汽管,按照刚性管架设计,立柱平面外计算长度建议取1.5,长细比不宜超过150。长细比越大,柱脚刚度应加大,长细比超过150柱脚平面外应设计为固结。当管道沿线设固定支架或设纵向支撑,立柱平面外计算长度建议取1.0,长细比不宜超过150(抗震区除外)。纵向连接梁刚度较大时可适当放宽,不宜超过180,且柱顶平面外位移不应超过限值(H/400)。管道或电缆跨距不大于3 m,门型支架之间需设联系杆件作为管道支撑点。根据支架间距联系杆件设置方式不同,可分为以下几种情况:

1)支架间距小于6 m,可采用两根联系梁。联系梁间距较大且管道较多时,联系梁之间设水平斜撑。联系梁可采用工字钢或H型钢。2)支架间距在大于6 m小于9 m,联系梁可采用H型钢或蜂窝梁。其他要求同上。3)支架间距在大于9 m小于12 m,可设计为联系梁或桁架。联系梁可采用蜂窝梁或组合梁。组合梁可设计为工字钢(H型钢)+角钢(钢管)桁架支撑。两片桁架下弦无结构联系杆件。4)支架间距大于12 m宜设计为桁架式。

3.3 桁架式支架

单片支架为门型支架,支架间采用桁架。适用于工艺管道多,立柱高度高(大于6 m),管架跨度大于10 m。桁架一端宜设固定支架。管架按照半铰管架设计,立柱可采用H型钢或钢管,平面外立柱计算长度取1.0。桁架上下弦兼作管道的支撑梁。桁架弦杆宜采用工字钢或H型钢,弦杆采用角钢或钢管。

4 结语

高炉煤气管、焦炉煤气管道支架可以按照固定支架+半铰支架+摇摆支架模式进行设计。蒸汽管支架则可以按照固定支架+刚性支架进行设计。蒸汽管、氮气管、水管、电缆支架等综合管网则可设计为桁架式,单片支架结构形式根据纵向支撑体系确定。

摘要：介绍了钢铁企业余热利用电厂管道支架设计的一般原则,针对不同的管道支架类型提出相应的计算模型和解决方案,并对综合管网的常规设计进行了优化,最后提出合理建议,以指导实践。

关键词：余热发电,管道支架,设计

参考文献

[1]GB50017-2003,钢结构设计规范[S].

[2]GB50709-2011,钢铁企业管道支架设计规范讨论稿[S].

[3]《钢结构设计手册》编写组.钢结构设计手册[M].北京:中国建筑工业出版社,2004.

设计利用论文 篇11

【关键词】建筑电气;节能设计;节能应用

一、建筑电气节能设计的必要性

目前，电力行业在建筑设计中的应用，不仅增加了建筑的稳定性，还提高了人们的生活水平，所以，建筑电气对建筑设计方面起着非常关键的作用。科技成果的普遍应用与电力的普及有很大关心，而电力在使用过程中，，电能无法得到有效利用，电能损耗非常严重。增加电能有效利用率，减少不必要的电能损耗问题成为了人们关注的焦点。做好电气设计工作，降低电气损耗，不仅有利于人们对电气装置的正常应用，而且有利于减少电能的不必要损耗。建筑电气节能是一项长期综合发展项目，在展开节能工作时，需要综合考虑，做好设计研究工作。

二、建筑电气节能设计应用遵循原则

1.适用性原则

在对建筑电气进行节能方面设计时，必须要考虑到电气装置的适应性，能够满足使建筑物的电气装置正常工作的动力需求。以机电装置的电力承载能力、电能全面利用等方面为参考，优化建筑电气室内的配电装置，能够充分利用建筑电气装置中的能源。

2.经济性原则

在展开节能建设进程中，要全面考虑现实的经济效益，不能单方面追求节，展开大量的支出，这样就增加了节能工作的经济成本。在电气节能设计中要对节能装置与材料展开比较分析，选取适合的材料，从而达到节能方面的经济效益，能够实现在较短的时间内对节能的工作支出得到回收。

3.节能性原则

节能的目的在于能够节约不必要的能源损耗。对那些需要的照明承载面积较大、电能消耗量较广的场所，想要减少能源损耗，应当运用科学的照明控制技术以及调光技术。在节能设计时，应当找出与建筑物的使用功能毫无影响的能源损耗，并运用各类办法达到节能要求。电能在运输进程中在电路上的损耗，及变压器功率上对电能的损耗，此类统统属于多余的能量损耗。三、建筑电气节能设计技术[1]。

三、建筑电气节能设计技术

1.照明装置的节能技术

在建设节能工程中，为了达到照明节能就应当选取节能型的照明产品，其中最根本是要直接照射型的照明设备，对某些位置可以安装电子镇流器或者节能电感镇流器，开关可以多安装一些，增加照明控制特征的方便性与灵活性。照明节能的设计要能够和建筑物本身对照度的目的情况相结合，不同的建筑物运用不同的设计。

目前，参考我国的建筑照明用电情况，要达到照明节能的有效特征根本是从对照明光源的选取与用电时间的控制上展开。在自然光条件比较好的地方，建筑设计时可以运用比较好的透光玻璃窗，白天室内的采光性好，有效地节约了电能损耗。对照明光源的选取时要保证照明系数高、节能效率高的新光源。在部分消防通道选取安装20瓦的电子节能荧光灯。大面积建筑的照明可以实施分块分区控制的特征，增加照明控制的灵活性。

2.电力供应装置的节能技术

在建筑工程中，电力供应装置的选取对电气的节能有关键意义。电力供应装置的选取要全面考虑多方面条件，如用电装置的特征、电力的供应距离、以及用电量承载的程度与属性等。选取恰当的电力供应电压，在同一个电力供应装置下，应该不要高于两级的级数。变配电所应该设置在承载中心，这样能够缩短配电半径，用电末端的压损值能得到有效控制。不同种类的变压器的性能不一样，电能的工作效率与能源损耗情况跟变压器的合理选择有很大关系。

3.其他电气节能技术

由于建筑工程需要与其他的多种专业相协调，所以造成其结构非常复杂，如排水、暖通专业，为达到建筑工程中的节能要求，应该合理的应用抽水设备、变频设备等各种电气节能设施。变频压缩机的工作原理采用变频的方式对空调的制冷量展开智能调控，使室内的承载情况均匀。这不但达到了空调的用电承载，而且能够节省变频压缩机电能损耗，此類办法在商业建筑的空调装置中能够体现出比较突出的意义[2]。

四、保证供配电装置节能设计的合理、稳定办法

1.配电装置的承载问题

在设计时，必须考察装置的使用环境，对装置的承载尽可能准确测算，然后根据计算结果，确定分配情况。

2.配电装置的无功问题

应该运用分散式以及集中式的设计方法展开一些调控，运用增加低压端的功率的方法，用来减小电能损耗。

3.全面考虑配电位置

保证配电间、配电柜以及承载中心在设计位置靠近，减少电能损耗，增加节能性能。

4.全面考虑电力供应装置设计

对于非线性的用电装置需要采取合理的解决办法，例如非线性的高次谐波问题，应该运用滤波等办法进行优化。

5.电力能源的供应分配

为了增加建筑电气节能设计，应当做好调查工作全面分析建筑设计用途，，对高峰跟低谷期的用电情况做严格测试、调查，尽可降低电能损耗。

6.优化供配电线路

供配电装置与承载中心之间需要配电线路的无缝连接，供配电装置的电能损耗，有一部分来自于线路的损耗，所以，在展开供配电装置设计时，需要考虑好线路分配方案，尽可能将变配电所与承载中心相邻，减少供应路径，降低损耗。优化供配电装置的线路，根本有以下几种办法：

（1）优化线路材质选取

考虑到线路的损耗与线路的电阻率有直接的影响，所以，在设计时，尽可能选取电阻率较小的铜芯导线作为运输介质。

（2）降低运输路径

线路的损耗与线路的运输距离有很大的影响，距离越长，线路的损耗越大，所以，在展开供配电装置设计时，尽可能将供配电装置与承载中心相邻，有效的缩短路径长度。

（3）限制电机的空载运转

在供配电装置中，电动机或者其他电力装置工作会出现空载运转的情况，导致电能无法得到有效利用，造成线路过多电能损耗，针对于此，应该采用功率因数较高的同步电机取代异步电机，减少线路电能损耗。

7.供配电装置其他节能办法

电力供应装置电能的损耗不局限于自身装置的电能损耗，还与供应端用电装置的电能损耗有很大的影响。为了降低供应装置的电能损耗，需要解决好电网电路中的瞬流浪涌，减少或者过滤掉瞬流浪涌，具体方法应该采用瞬流抑制开关，减少供应装置的电能过多损耗，这样，不但应该增加电能的利用率，还应该确保供应装置得到很好的保护，减少后续维护工作[3]。

五、结束语

为了增加电能的有效利用率，减少能源浪费，应当做好建筑电气节能设计工作，对建筑电气装置的选取、设计方案选取以及电气供配电装置无功率补偿都需要认真分析、研究，在确保建筑意义的同时，做好电气节能设计工作。对于供配电装置而言，需要做好线路降耗、无功补偿以及承载工作，考虑好建筑的用途，对不同的应用场景展开不同的设计，对设计方案需要做到反复比较，确定最佳方案，同时，在展开建筑电气节能设计时，充分利用高科技技术，引进先进理念。只有这样，才应该有效的增加建筑电气性能，降低电能损耗。

参考文献

[1]刘静.谈建筑电气节能设计技术的合理利用[J].山西建筑，2013，05：186-188.

[2]朱欣.浅析建筑电气节能技术的合理应用[J].现代商贸工业，2007，03：191.

设计利用论文 篇12

锅炉排烟热损失是火力发电厂锅炉各项热损失中最大的一项, 我国近年来逐步推广了利用低温省煤器加热凝结水的排烟余热利用方法。本文以等效热降为理论基础, 以典型300MW级火力发电机组为实例, 对排烟余热利用系统的凝结水取水方式和分水系数两个重要内容进行优化计算分析。

2 等效热降理论应用于排烟余热利用技术

等效热降理论在电厂热力系统设计中, 主要探讨热力系统和设备中各种因素的影响以及局部变动后的经济效益, 从而论证系统方案的技术经济性, 是热力系统优化的重要工具[1]。

抽汽等效热降是指排挤1kg加热器抽汽返回汽轮机后的真实作功大小。排烟余热利用在凝结水低压加热部分, 因此其抽汽等效热降为:

3 凝结水取水方式设计优化

为应对低温省煤器换热管低温腐蚀的问题, 需严格要求进入低温省煤器的凝结水温度不低于某一限值, 而电厂通常无法在各低压加热器进出口取得合适温度的凝结水, 因此需要采用以下两种方式确保低温省煤器入口水温: (1) 从一级低压加热器入口取水并从加热后的回水中取部分再循环水与入口取水混合至合适温度; (2) 从两级不同的低压加热器入口取水并混合至合适的温度。现以典型300MW级火力发电机组为例, 分析两种取水方式对排烟余热利用项目节能效果的影响。

该火电机组汽轮机型式为亚临界、一次中间再热、单轴、两缸两排汽、抽汽凝汽式汽轮机。回热系统包含三台高压加热器、四台低压加热器以及一台除氧器。THA工况下热耗率为7982k J/k Wh, 排汽焓值为2364 k J/kg, 机组功率为320024k W。锅炉效率为92%, 管道效率为99%, 发电煤耗率为299.4g/k Wh。该热力系统THA工况下部分低压加热器相关参数如表1所示。

根据第2章节所述等效热降理论, 计算部分低压加热系统等效热降, 如表2所示。

通过增设排烟余热回收利用装置, 低温省煤器烟气进口温度为126℃, 出口温度降至90℃, 低温省煤器的烟气回收量 (Q) 为14713 k W。设凝结水吸收余热并加热至110℃后回到3号低压加热器入口。为防止换热器低温腐蚀, 设定凝结水进入低温省煤器的温度为70℃。此时有两种进水方式, 如图1 (a) 和1 (b) 所示。图1 (a) 为从1号低加入口取水并通过再循环水与入口取水混合至70℃, 图1 (b) 为从1号低加和2号低加入口分别取水并混合至70℃后进入低温省煤器。

通过以上计算分析可以看出, 在吸收余热量和加热凝结水回水温度相同的情况下, 图1 (b) 所示取水方式下的排烟余热利用系统热经济效益明显较好。

3 凝结水分水系数设计优化

假设排烟余热利用系统采用图1 (b) 所示的系统方式, 低温省煤器管束采用螺旋翅片管的换热管型, 换热系数为44.2W/m2℃该系统折算单位换热面积的造价为140元/m2, 系统设计使用寿命为5年。以第3章相关参数为基础, 在低温省煤器的凝结水进水温度、低温省煤器烟气进出口温度以及余热回收量均已确定的情况下, 选取三个不同的分水系数进行节能收益和工程造价的计算, 计算结果如表3所示。

表3中技术经济性即排烟余热利用系统设计寿命内的节能收益减去系统工程造价。从表3可以看出, 凝结水分水系数对排烟余热利用系统的节能收益以及工程造价产生双重影响。同时, 当分水系数减小到工况2时, 技术经济性较好, 可以说明存在一个较为合理的分水系数使得系统技术经济性最好。

4 结语

4.1根据等效热降理论, 回收余热应用于热力系统时, 所替代的抽汽能级越高, 其热经济性越好。因此, 在低温省煤器回收余热量、低温省煤器取水温度和回水温度相同的情况下, 从两级不同的低压加热器入口取水并混合至要求的低温省煤器进水温度比只从较低一级低加入口取水并通过回水再循环与入口取水混合至要求的水温具有更好的节能收益。

4.2若系统方案最终的评定标准从节能效果和工程造价两方面综合考虑时, 需对凝结水的分水系数进行设计优化, 通过计算选取一个最为合理的分水系数确保排烟余热利用项目的技术经济性。

4.3在进行凝结水取水方式和分水系数优化计算前, 需充分考察电厂低压加热器实际布置情况, 是否有条件从某一级低压加热器取水, 综合判断取水位置。

参考文献