热力工程设计

2024-12-08|版权声明|我要投稿

热力工程设计(通用12篇)

热力工程设计 篇1

由于汽车荷载、覆土厚度、盖板长度等因素影响小室、地沟预制盖板的安全性, 设计时要考虑永久、可变荷载的作用, 将汽车轮压扩散理论和影响线理论应用于预制盖板抗弯承载力的计算中, 计算出预制盖板在各种情况下的最大弯矩, 使预制盖板的设计更加合理。

1 预制盖板的概念

预制盖板是指在工厂加工成型后直接运输到施工现场进行安装的混凝土盖板, 本文简称盖板。

2 参数取值

1) 汽车荷载见表1。2) 动力系数μd见表2。当覆土厚度H<0.7 m时, 应考虑汽车荷载的动力系数μd。

3 基本公式

1) 盖板的计算长度L0=1.05Ln。其中, Ln为盖板净长, m。2) 盖板的截面有效高度h0=Lh-as。其中, Lh为盖板厚度, m。3) 汽车轮压设计值P=γQμdp'。其中, γQ为可变荷载分项系数, 取1.4;p'为汽车轮压标准值, k N。

4 荷载作用

4.1 永久荷载

永久荷载作用按均布荷载。1) 盖板自重qb=γGttLhLb。其中, γG为永久荷载分项系数, 取1.2;tt为混凝土容重, k N/m3, 取25 k N/m3;Lb为盖板宽度, m。2) 土荷载自重qt=γGγttcHLb。其中, γt为土荷载系数, 取1.1;tc为土容重, k N/m3, 取20 k N/m3;H为盖板上覆土厚度, m。3) 永久荷载自重qy=qb+qt。

4.2 可变荷载

1) 汽车荷载。a.当H>0.44 m时, 汽车荷载按均布荷载, 用汽车轮压扩散理论。当0.44 m<H<0.9 m时, 按两个单排轮压。当H≥0.9 m时, 按四个单排轮压。b.当H≤0.44 m时, 汽车荷载按集中荷载, 用影响线理论。当Ln≥3.8 m时, 按三个轮压。当2.1 m≤Ln<3.8 m时, 按两个轮压。当Ln<2.1 m时, 按一个轮压。

2) 堆积荷载。地面堆积荷载的竖向压力标准值可取10 k N/m2。堆积荷载线荷载qf=γQ×10×Lb。

3) 消防车荷载。根据《建筑结构荷载规范》, 消防车面荷载标准值取35 k N/m2。消防车线荷载qx=γQ×35×Lb。

4) 可变荷载的选取。当覆土很厚时, 汽车轮压的影响小于消防车荷载的影响时, 消防车荷载起主要作用, 可不考虑汽车荷载。

当覆土很厚又在庭院、花池、小路上不能通过消防车时, 则堆放荷载起主要作用。

5 弯矩计算

只考虑可变荷载为汽车荷载。

5.1 当H>0.44 m时

1) 理论。盖板上的覆土厚度对汽车轮压具有扩散作用, 覆土越厚, 汽车轮压扩散越充分, 当覆土厚度足够厚, 轮压扩散足够充分时, 汽车轮压荷载可按均布荷载考虑。

2) 当0.44 m<H<0.9 m时, 按两个单排轮压传递到盖板上 (见图1) 。汽车轮压面荷载

其中, a为轮胎着地长度, 取0.25 m;b为轮胎宽度, 取0.6 m;d为相邻两个车轮间的净距, 取0.7 m。

3) 当H≥0.9 m时, 按四个单排轮压传递到盖板上 (见图2) 。汽车轮压面荷载

其中, c为一辆汽车的轮距, 取1.8 m。

4) 汽车轮压线荷载qc=qvLb。

5) 均布荷载设计值q=qy+qc。

6) 跨中最大弯矩

5.2 当H≤0.44 m时

1) 理论。影响线是指单位集中移动荷载P=1作用下, 某截面某量值变化规律的图形。根据影响线原理, 当板上所有荷载的合力R与Pk恰好位于梁的跨度中点C两侧的对称位置时, Pk作用截面的弯矩达到最大值。

2) 当Ln≥3.8 m时, 按三个轮压, 合力R距中间轮压Pk=P2的距离, 即在K点的弯矩最大 (见图3) 。其中轮距为1.8 m, P=P1=P2=P3。a.计算合力R=3P。b.永久荷载作用在K点的弯矩值:。c.汽车荷载作用在K点的弯矩值Mc:对K点取距:

3) 当2.1 m≤Ln<3.8 m时, 按两个轮压, 合力R距一个轮压Pk=P1的距离为, 即在K点的弯矩最大 (见图4) 。其中, P=P1=P2。a.计算合力R=2P。b.永久荷载作用在K点的弯矩值。c.汽车荷载作用在K点的弯矩值Mc。A点处的支座反力RA。对B点取矩:。在K点的弯矩值Mc。对K点取矩:

4) 当Ln<2.1 m时, 按一个轮压, 轮压Pk=P作用在跨中时的弯矩最大 (见图5) 。a.永久荷载作用在跨中的弯矩值。b.汽车荷载作用在跨中的弯矩值。c.板中最大弯矩值M=Mc+Mz。

6 配筋计算

根据《混凝土结构设计规范》得出:1) 板的受压区高度。2) 相对受压区高度。3) 判断ξ与ξb:当ξ≤ξb, 满足要求。4) 计算钢筋面积

7 结语

该文利用汽车轮压扩散理论和影响线原理对盖板的抗弯性能进行计算进而完善盖板配筋的方法, 在我们近几年的热力工程小室、地沟盖板的设计中得到广泛应用, 实践证明此设计理论使设计工作更加合理, 安全。

摘要:简单介绍了预制盖板的概念, 利用汽车轮压扩散理论和影响线原理对热力工程中预制盖板荷载作用的各种受力情况进行了分析, 然后验算了预制盖板的抗弯承载力, 使预制盖板的设计更加合理。

关键词:预制盖板,抗弯计算,汽车轮压扩散理论,影响线原理

参考文献

[1]GB 50009-2012, 建筑结构荷载规范[S].

[2]GB 50010-2010, 混凝土结构设计规范[S].

[3]GB 50332-2002, 给水排水工程管道结构设计规范[S].

[4]《给水排水工程结构设计手册》编委会.给水排水工程结构设计手册[M].北京:中国建筑工业出版社, 2006.

[5]施岚青.注册结构工程师专业考试答题指导[M].北京:中国建筑工业出版社, 2012:1246-1247.

[6]朱炳寅.汽车等效均布荷载的简化计算[J].建筑结构·技术通讯, 2006 (5) :17.

热力工程设计 篇2

《热力环流》

郭宝田

课时

基本信息

教材分析 学情分析

教学目标

教学重难点所属教材目录

地理湘教版必修1的第二章

第三节

热力环流是大气运动最基本、最简单的形式,在“大气环流”一章中起着承上启下的作用,既是对大气热力状况知识的运用,也是学习“气

压带和风带”的基础,故对这一知识点进行详细讲述是非常必要的。

学生通过前边的学习已经掌握大气受热的直接热源来源于地面,根本热源来源于太阳辐射。通过其他学科的学习学生已经具备相关知识

和技能基础,如大气压强与高度的关系、物体的热胀冷缩性质等。地表受热不均不均等。但由于高中阶段刚开始学习立体几何,空间概念建立不牢固,不清晰,所以本节课的学习对于学生有一定难度。

①掌握热力环流的形成及其根本

知识与原因,熟练掌握热力环流示意图,能力目标

②能够利用热力环流原理解答生产、生活中常见的局地热力环流问题。

过程与通过绘制热力环流图,培养学生方法目标 的绘图能力和理解问题的能力,探究能力和团体合作意识。

情感态 通过对城市风,海陆风,山谷度与价值观风等问题的探讨,使学生树立学习生目标

活中的地理的概念,培养学生探索自然、热爱科学的精神。

重点

热力环流的形成过程

热力环流的应用

新课改以来,高中地理课程要求“学习生教学策略与 设计说明

活中有用的地理”,注重与实际相结合。根据高中生的身心发展现状,要求学生在分析地理事实的基础上,逐步学会运用基本的原理探究地理过程、地理成因以及地理规律等。

教学过程

教学环节(注明每个环节预设的时间)

教师活动

学生活动

设计意图

【情境创设】播放电视剧《三国演义》第76集剪辑视频《火熄上方谷》2-3分钟

【新课导入】

1.拯救司马懿的这场奇雨为什么下得如此及时,难道真是苍天保佑吗?

2.大战在山谷进行,山顶并未着火,为什么山顶却发现衣服的碎屑和炭灰呢?

【设计意图】吸引学生注意力,激发学生的学习兴趣和探究欲望

【热力环流的形成】

课堂小结 2分钟

探究一:多媒体播放热气球、孔明灯图片

要求学生思考问题:为什么热气球和孔明灯会上升?

(学生回答)热胀冷缩

要求学生自己阅读课本关于热力环流的形成段落,每人准备一张纸,【方法】 : 探究式教学法、适时点拨法、激励教学法

【学生】

探究任务:绘出热力环流图,并讲解其形成过程。

探究过程:自主探究、小组讨论

探究成果展示交流:作图正确的小组代表上台

【教师】 :1.在学生探究过程中,走到学生中去,了解其探究情况,并看情况给予学生引导、点拨。

2.给作图正确,讲解到位的小组加分。

3.学生展示后,播放课件,学生进一步思考,以得出热力环流形

成的根本原因;解决新课导入时的问题。

【设计意图】

1.联系生活实际,引出课题

2.突出重点。充分发挥学生的主体作用,使其更好理解掌握重点

3.培养学生的绘图能力、探究能力和团体合作意识。

【过渡】(现在,同学们已经理解了热力环流的原理,其实,现实生活中冷热不均产生的热力环流无处不在,.下面我们就分析一下现实中的一些典型例子。

(转入城市风成因和影响分析)

探究二 城市风

首先学生根据刚才所学知识,绘出城区和郊区之间的热力环流示意图,并讲解其形成过程,以抢答形式先去收的小组代表上台作图并讲解,其他小组补充纠正,给快且正确的小组奖励和表扬,然后展示课件,学生观看课件进一步思考问题:

1.城市风形成原因是什么

2.污染严重的工厂应在何处布局

学生回答,教师补充归纳

探究三 海陆风

1.先列举实例提出问题:假如你是摄影爱好者在海边拍照 的时候,怎样站立才能拍出更好的效果呢?面朝大布置作业

1分钟 板书设计教学反思

海还是背朝大海?

2.带着问题教师出示海陆风的课件,教师通过课件讲解归纳.3.向学生提出问题:

①沿海地区白天吹什么风,晚上吹什么风?

②并揭晓问题答案应该在白天去拍照而且要想得到更好的拍摄效果应该是面朝大海

4.出示《军港之夜》这首歌,让学生找到歌词中欠妥的地方

【设置悬念】

除了城市风和海陆风,生活中还有哪些热力环流的例子呢?它对我们的生活有什么影响呢?试从热力环流形成的基本过程,总结海陆风、城市风的分析模式,请同们对山坡与

山谷风提出问题并研究

下节课我们将继续揭晓问题的答案 【课堂巩固】播放习题,学生思考并作答

课件展示《夜雨寄北》这首诗提问:巴山为什么会下雨?

热力环流

一、热力环流形成的原理

二、热力环流的应用 1.城市风 2.海陆风 3.山谷风

浅议热力电站的通风降温设计 篇3

【关键词】热力电站;热量;降温通风

电力是经济发展的基础,人们日常生活处处离不开电力的使用。对比发达国家,我国的核电也只是刚刚起步,就目前我国的情况来看,依附于长江流域、黄河流域以及其直流,发展起来很多大中小型水电站,基本占了主导地位。虽然热力发电是一次性能源大户,但是其投资比水电核电少很多,而且建设周期短,具有很强的积极效益。在热电日常生产中所遇到的一些问题,随着其关注度的增加,也开始受到很多专业人士的重视,本文是通过对几个常见的通风降温问题展开探究,从而抒发一点自己对热力电站的通风降温的看法。

一、热力发电站生产过程及其热力设備之间的有机联系

热力发电厂生产的实质就是能量的转换,即将燃料中的化学能通过在锅炉中燃烧转变为蒸汽的热能,并通过叶轮机的旋转转变为机械能,最后通过发电机转化所需的电能,现在的热力发电站主要采用了具有多级回热的再热循环,以燃煤电厂过程为例,动力发电循环过程如下:将燃料煤运入原煤仓,在经给煤机送入钢球磨煤机,将燃料煤磨成粗煤粉,在热空气的作用下将细煤粉分离出来,然后在锅炉中进行燃烧,使其产生的温度加热水冷管内的水,如此反复循环。最后产生的热蒸汽被引入汽轮机,通过蒸汽膨胀做功,带动汽轮机发生旋转,产生机械能带动发电机。最后产生电能,送往千家万户。

在这一系列的能量转化过程中,包括加热、机械粉碎、燃烧等,都是通过各热力设备紧密联系进行的。各设备之间环环相扣,完成热能-机械能-电能的转换。其中任何一个部位都具有决定性作用,比如,燃料煤通过送煤机进入钢球磨煤机进行粉磨,如果在粉磨的过程中不彻底,那么将会影响粗细煤的分离。直接导致炉内不能充分燃烧。所以,热力发电厂生产过程与热力设备密切相连。由于热电站电能转化的复杂性和许多不可逆性,热力设备在转化的时候所输入有效能量的程度不同,造成了许多热量的流失,在整个热电厂的大环境下会造成局部或大部空气温度过高,前面也提到了,这些没有被利用起来的流失环境热量,主要一部分会在空气中消失,或者通过热传导附着在机械设备,厂房等设施上面,为了解决这一问,很多热电站采用了变频引风机降温和使用空气冷却器的多元通风降温。

二、变频引风机降温

某热电站4#130t/h锅炉与其它四台中压锅炉并列为母管制运行。其额定蒸发量为130t/h,运行负荷在100到120吨每小时,日产最大蒸汽量为2880吨。所产生蒸汽担负着3650风机、AV71风机、AV80风机、三台6000KW汽轮发电机、两台12000KW汽轮发电机以及3#、4#高炉区域低压蒸汽用户的蒸汽负荷。在日常生产过程中,130t/h锅炉在运行时,风量调节依靠调节进口风门挡板开度来实现,其过热蒸汽压3.4±0.1Mpa,过热蒸汽温度在430到450摄氏度,给水温度为104摄氏度,排烟温度为130摄氏度。那么通过这些数据可以看出这种风量调节方式不但使风机的效率降低,也使消耗在挡板上的阻力损失增大。

考虑到3#在生产时对于电能消耗的浪费,并且为了提高对锅炉燃烧水平的有效控制,最大限度的增加电站的积极效益。在2006年电站扩建的时候,在5#130t/h锅炉安装时,对四台引风机进行了升级,在安装时采用了智能变频调速系统对其进行了变频改造。通过实时的对电机运行参数进行控制,使得其功率降低,耗电量大大减少,达到了节约能源的目的,同时也是的电机生产时通风降温智能化。

三、空气冷却机的多元通风降温

在采用空气冷却机的热电厂,其通风降温主要是通过自然进风与机械排风或者机械排风与自然排风组合相结合组成的多元方式进行排风降温。通过对空冷机热电厂的研究实际数据计算发现,在主厂房与空冷机距离12米处时,其自然风量达不到所需风量,自然通风会遭到破坏,因此在这种情况下是可以通过机械排风来进行排风降温的。

自然排风主要是在不借助其他设备辅助的自然环境下进行的,所以在主厂房选址的时候,周围应该视野开阔,没有山峰或者是高于厂区封口的自然建筑。其次是在建立厂房的时候,相邻的辅助车间以及锅炉房建筑应该简化为挖空的两个有高度差的墙体,其中辅助车间比主厂房屋顶要高出9米,锅炉房要比主厂房屋顶高出41米。这样的造型结构是为了行程一个自然风道,便于其自然进风。

其次就是机械通风的,在这里机械通风所采用的是空气冷却机。其实也就是风机,它的原理也就是通过风机叶轮的转动,所产生的的气流,使得内外空气进行交换,在这里就是室外空气与车间厂区内过热部位的人空气进行交换,使得过高的温度随着空气的接触进行交换。这里是要求每台机组根据实际情况安设空冷机,其断面为梯形,四周另加一定高度的挡风板,底部作为进风口,侧面作为出风口。分布到各部位。在结合自然排风与机械排风的同时,要注意的是,自然排风和机械排风是机密联系在一起的,相扑相处的。使它们物尽其用,才能事半功倍。

结语

我国在能源利用方面与先进国家还存在着较大的差距,远在20世纪50年,前苏联与东欧国家曾经援助过我国一批热电厂,最为电力工业的基础,在新中国电力事业发展初期起了决定性作用。对于热电工业我们走过了援建,探索,到现在的自主。对于能源发展我国可谓还在求索的道路上一步步紧跟时代步伐。面对能源危机,面对大气污染,面对全球变暖,国人都在不断地探索发现。就热电站而言,专业技术、科技实力也是与日俱增。在探索热电站通风降温的道路上,从旧思想单纯的风机机械降温排风,到现在大家在本文中看到的自然进风与机械排风降温二元结合等方式的出现,足以证明在当前国家倡导节能减排,绿色中国的思想指导下,我国的热电工业也会越来越好。本文是笔者通过自己对热电站排风降温的理解和探究,希望可以得到更多热爱热电工业的人能够投身其中,为它的崛起而努力。

参考文献

[1]范仁东.风冷干排渣系统对锅炉效率影响分析计算[J].电站辅机,2010年01期

[2]阮春莹.浅析人防地下车库通风与排烟设计[J].暖通空调,2007年12期

基于热力管网保温结构的设计研究 篇4

1 影响热力管网保温效果的因素

1.1 保温结构设计的影响

热力管网保温结构设计是否合理, 会对管网的输送热效率、工程总造价产生直接影响。目前, 我国热力管网保温广泛采用包裹、缠绕、绑扎、贴挂几种方法, 这些方法都会在保温层内部形成若干层的枝状沟缝, 增大保温层的导热系数, 增加管网的热散失。经实验分析, 以上保温方法中, 各保温层 (保温瓦) 间的沟缝处是其他部分散热损失的22倍, 热介质在经过沟缝处时, 散热损失将是经过其他处时的1.6倍。

1.2 保温材料性能的影响

要想使热力管网获得良好的保温效果, 保温材料的正确选择尤为重要。如何选择正确的保温材料?首先应当对材料性能进行充分了解。其中, 导热系数是影响保温效果的主要因素, 导热系数越小, 保温效果就越好, 同时导热系数又与材料的其他性能、气孔结构密不可分, 所以掌握保温材料的各项性能至关重要。

1) 气孔结构。通常情况下, 材料的气孔直径越小, 对其中的气体分子活动的限制越大, 相应的导热系数就会越小。若材料的气孔直径比气体分子自由行程的平均值还小, 其导热系数将急剧减小。另外, 大量气孔封闭的材料, 较之气孔未封闭的材料, 其绝热性能也会更好。

2) 气、固相材质。在保温材料中, 进行热传递有气体传热和固体传热两条路径。气体传热包括气体的对流和传导, 高温固体表面及低温固体表面的气体对流、辐射, 固体冷表面与热表面间的热辐射传递。所以, 材料的导热系数一般都介于气、固两材质的导热系数之间, 固相与气相导热系数二者的比值越小, 材料的导热系数就越小。

3) 容重。一般情况下, 容重都与气孔率呈正相关, 即气孔率随容重的减小而减小, 而气孔率越小, 导热系数就越小。在容重较小的情况下, 纤维材料的导热系数与容重会先呈负相关, 然后再呈正相关, 即导热系数先随容重的增加而减小, 再随容重的增加而增大, 在纤维材料中, 存在着导热系数的最低容重值。这是由于纤维材料中容重不同, 其热辐射传递比例也会不一样所致。

4) 温度、湿度。材料温度升高, 会增强气孔内气体的辐射传热、对流作用, 从而增大材料的导热系数。通常温度与导热系数二者都呈直线关系。与气体相比, 液体的导热系数更大, 水就比空气的导热系数大24倍, 而冰的导热系数比水更大, 因此, 材料在湿度较大的环境中, 会因吸水而大幅度增大材料的导热系数。0.01的吸水量就能将导热系数提高0.25, 如果吸水量再增大, 导热系数就可能增大数倍甚至更大。若材料中有大量气孔都是开口连通的, 就会产生毛细管作用力, 将水渗透至材料各部位, 产生更大的危害。另外, 在温度影响下, 高温处所产生的水蒸气会在低温处变为水, 在毛细管作用下, 水又将流向高温区, 这一循环过程, 将加快热传递, 增加热量损失。

1.3 保温厚度、管托散热及风速的影响

在热力管网中, 管托散热也是影响保温效果的重要因素。普通管托常会与保温层有一定的间隙, 加之管托下方暴露于空气中, 在保温允许热损失中, 管托上的热力损失就占据了22%~24%。风速与热损失间存在的关系是:热力管道的热损失随着风速的增大而增大。热力管道的热散失不会随保温厚度的增加而减小, 保温厚度有一个最佳值, 若厚度大于这个值, 将无法达到很好的降低热损失效果, 反而还会浪费材料, 增大工程造价。

2 增强热力管网保温效果

目前, 热力管道大多选用普通管托, 保温材料主要选用了水泥膨胀珍珠岩的各类制品, 其保温性能较差, 保温层选用硬质制品, 沟缝较多、较大, 造成了管网热介质输送过程中的温降大、热损失大、输送效率低。因此, 需要选用优质保温材料, 同时控制好保温厚度。

2.1 选择正确的保温材料

目前, 市场上的保温材料主要有岩棉、泡沫石棉、新型矿渣棉和离心玻璃棉。

岩棉:具有容重小的优点, 但其阻燃性较小、抗压强度较低、对皮肤有刺感, 且纤维易四处飞扬, 给施工管理带来了困难, 管理成本较高。该保温材料适用于隔热、隔音、保冷和保温。

泡沫石棉:容重小、阻燃性大、导热系数小、抗压强度低、不刺皮肤、无尘柔软。其使用温度最高为500℃。适用于设备及管道的防火、隔音、隔热、保冷和保温。

新型矿渣棉:容重较小、抗压强度低、阻燃性较大。其使用温度最高为650℃。带、毡、板会对皮肤有刺感, 会有部分的纤维飞扬, 施工管理有一定的不便, 若对管壳进行特殊处理, 不会造成皮肤刺感, 适用于管道保冷、保温。

在选择保温材料时, 要保证材料的化学、物理性能符合工艺要求, 并在此基础上优先考虑经济性好、导热系数小、易于施工管理和维护的材料。若热力管道管径≤350 mm、表面温度≤600℃, 宜选用新型煤渣棉管壳进行管网保温;若管径>350 mm、表面温度≤500℃, 宜选用泡沫石棉板进行保温。

2.2 采用合理的保温厚度

在进行保温工程施工时, 要计算出最佳保温厚度, 以达到最理想的保温效果。最佳保温厚度主要与每年的热损失费用、投资分摊费用相关, 在年总费用 (每年的热损失费用加投资分摊费用) 达到最小时, 保温厚度就是最佳厚度。最佳保温厚度的计算较为复杂, 它与材料费、能源价格、运输管理费、施工费等多方面因素都有关系。

3 结束语

影响热力管网保温效果的因素较多, 强化保温应从这众多的因素入手, 要抓住主要矛盾, 达到以较少的投资获取显著的节能效果。由此可见强化热力管网保温对降低单位生产总成本、提高整体经济效益具有重要的意义。

参考文献

[1]罗兆.热力管网与制氧站的设计[J].中国有色冶金, 2011 (3) :11-13.

[2]刘荣, 李孝萍, 马孝春.热力管道状态检测技术研究[J].煤气与热力, 2011 (2) :17-18

《热力环流》教学设计 篇5

一.

教材分析 1. 教材的地位和作用

本节教学内容选自普通高中课程标准实验教科书(人教版)《地理》(必修1)第二章第一节“冷热不均引起的大气运动”,是“大气运动”这个重要内容的开篇和基础性的内容。

地球上的大气这一单元各部分内容前后之间的关联性很强,热力环流的形成过程是本单元的基础,也是理解大气运动的突破口,后面大气的水平运动、气压带和风带的形成都是热力环流的具体体现,所以热力环流垫定了整个章节的基础。

2. 教学重难点

(1)

地表冷热不均造成热力环流的形成过程。

(2)

热力环流的动态过程引起的等压面的弯曲方向。

(3)

运用热力环流原理分析绘制山谷风、海陆风、城郊环流形成。二.

学生分析

新课程改革中高中地理教材比较强调知识的应用,尽管现在高一学生的地理基础在现有加强初中地理教育的前提下比以前学生有所提高,但部分学生空间想象力较差。而本节的重难点都集中在对热力环流的理解和运用上,课堂上教师运用书上插图、多媒体、板图,并结合课前学生已有必备的相关知识技能基础,如大气压强与高度的关系,物体的热胀冷缩性质,太阳辐射的纬度分布不均等,对相应知识进行讲解。

三.

教学目标 1.知识与技能

掌握热力环流的形成原理,并且能够用事实解释自然界中的热力环流。2.过程与方法 本课遵循由问题→媒体演示获得感性认识→分析推理运动过程→归纳概括运动规律(理性认识)→应用规律解决实际问题的教学主线,在此过程中进一步培养学生用分析、推理、归纳等方法学习地理知识。

3.情感、态度与价值观

(1)激发学生亲自探究地理问题的兴趣和动机,养成求真、求实的科学态度。(2)通过对海陆风、山谷风、城市风等问题的探讨,将所学知识运用于实际,服务于社会。

四.

教学媒体

多媒体教学设备制作Flash动画和幻灯片,弥补学生空间想象力不足的缺陷 五.

教学方法

1、实验教学法:通过实验演示,获得知识,验证结果。

2、图式教学法:学生绘图、析图。

3、探究式教学法:通过创设问题情境,学生自主学习、讨论、探究,并因此获得发展。

4、情境教学法:创设情景,激起学生的求知欲。

5、比较法:通过对海陆风、山谷风的比较,让本节知识实际化。六.

设计思想

高中地理课程注重与实际相结合,要求学生在分析地理事实的基础上,逐步学会运用基本的原理探究地理过程、地理成因以及地理规律等。

地面冷热不均而引起大气的运动可采用多媒体展示和直观图示法进行教学。1.多媒体展示热力环流的形成过程。

2.按照水平方向上冷热不均—→大气垂直运动(空气受热膨胀上升或空气冷却收缩下沉)—→同一水平面上空气密度分布不均—→水平方向上气压差异—→大气水平运动这一线索,边讲边画热力环流基本模式图。

3.归纳总结热力环流过程中气压分布与气流分布之间的关系。

4.实践探索:展示一组海陆间、城郊间、山谷间的图片,启发学生依据热力环流的模式,熟练绘出各种热力环流图,进一步明确冷热不均是引起大气运动的根本原因,大气先有垂直运动后有水平运动。

在教学过程中,教师设计了一些由浅入深的问题,并联系学生身边的一些现象,并借助于现代化多媒体计算机技术,把抽象的大气运动具体、生动、形象地表现出来,便于学生认识发展过程的实现,引导学生积极主动地参与到教学中来,积极主动地获取知识。这样不仅激发学生的学习兴趣,提高学生学习欲望,而且还可以实现培养学生探索知识、发展能力的目标。

七.

课型 新课

八.

课时安排 1课时 九. 教学过程

(一)引入 :复习.复习大气受热过程

出示图文,提问: 1.白天和夜晚的云层对地面的气温有什么影响? 2.在寒冬,为什么人造烟雾能起到防御霜冻的作用 春暖花开,大家都喜欢到野外放风筝。为什么人们会选在春天放风筝? 【设计意图】用简单的生活现象引起学生兴趣,使学生对空气受热上升形成感知。

(二)热力环流的形成过程。1.介绍大气运动的有关内容提问:(1).大气运动的能量来源于哪里?(2).引起大气运动的根本原因是什么? 学生自学课文第29页,思考并回答问题

2、小组合作完成烟雾飘动的实验

实验演示:在教室门口点燃蚊香,让学生观察其烟雾的飘向,并分析原因。小结:以上实验表明,由于中间和四周受热不均而形成的热力环流现象。那么,大气受热不均匀又会出现什么现象呢?大气运动情况到底是怎样的呢?

【设计意图】让学生观察到烟雾的飘动,通过探究实验激发学生的好奇心和探讨问题的兴趣。

3、引导学生分析热力环流的形成过程 问题(1)、气压值的大小与那些因素有关?

(2)、物体受热或受冷后,体积怎样变,密度怎样变?

(3)、大气上升后近地面和高空大气的密度和原来相比有什么变化?如果受冷呢?(4)、密度变化后,原来同一平面的气压会怎样变化?(5)、同一水平面气压变化后对大气的运动有什么影响? 当地面受热均匀时,大气受热均匀空气相对稳定;空气受热不均时大气产生运动。空气受热膨胀上升,空气受冷收缩下沉,形成垂直运动。空气受热上升时,近地面密度变小,形成低气压,高空密度变大,形成高气压;空气遇冷下沉,近地面密度变大,形成高气压,高空密度变小,形成低气压。在水平方向,大气由高压向低压运动。水平运动和垂直运动形成环流圈。

总结过程:

冷热不均→垂直运动→同一水平面气压变化→水平运动

总结:地表冷热差异就会形成环流,冷热不均是大气运动的根本原因。

问题;太阳辐射能在地球上纬度分布不均,高低纬度之间存在温度差异,大气会怎样运动呢

【设计意图】从复习物理学科相关原理开始,引导学生理解热力作用与运动的关系,把环流形成的过程通过问题进行分解,通过多媒体展示,加强学生的理解,再进行过程总结;提出问题为以后讲气压带风带的形成做好铺垫

4.读图分析,加强理解

(1)、学生比较A B 两地气压值的大小(2)、合作探究,学生讨论绘制等压面,展示讲解得出规律(3)、读图总结,得出结论

①、近地面受冷形成高压,受热形成低压,高空与地面的气压状况相反。②、等压面高压向上弯,低压向下弯

③、水平方向大气由高压向低压运动,高空和地面风向相反

小结:无论是高空还是在低空,同一水平面而言,等压面凸起的地方是高压,等压面下凹的地方是低压。而在垂直方向上,高空的高压也比低空的低气压数值小,气压低

【设计意图】让学生在探索中掌握知识,突破难点,通过读图回顾强化理解,形成完整的知识体系,有利于学生掌握学科方法,形成技能。

(三)热力环流的实际应用

热力环流是一种常见的自然现象,地表存在冷热差异,就会形成环流。(1)、海陆风的形成

结合问题学生探讨理解海陆热力环流 问题:

1、白天陆地与海洋的温度有何差异?气压呢?大气如何运动?

2、夜晚海陆间的大气运动状况

3、海陆风形成的根本原因是什么?

4、海陆风对海滨地区的气温有什么调节作用?(2)、拓展提高

城市和郊区之间的热力环流,山谷风的形成(原因,影响)【设计意图】培养学生解决实际问题的能力 十.

课堂小结

太阳辐射→冷热不均(热力)→垂直运动→水平运动(环流)十一. 布置作业

课后实践活动观察锅中水烧开时,如何流动。十二. 板书设计

2.1 冷热不均引起的大气运动 二.热力环流 1.概念

2.形成过程

太阳辐射→

地面冷热不均→ 大气的垂直运动→ 同一水平面气压差异→(能量来源)

(上升和下沉运动)

大气水平运动→热力环流 3.实例

(1)热岛效应

(2)海陆风

(3)山谷风 十三.教学反思

本课采取多媒体、图示分析法将教材的知识情景化、直观化,并以各知识点为线索,通过设计问题将知识逐步联系和展开,培养学生分析问题、解决问题的能力。

热力环流是重点也是难点,学生虽然整体水平比较高,可对于地理这门在初中被忽略的学科,学生基础相对比较薄弱,因此,若想落实学生自主探究的新课标思想,有一定的难度,本人便采用播放录像,给学生有一定的知识储备,便于接下来自主探究的顺利开展,并在课前发了自主学习的相关指导和思路途径,使学生更能有的放矢,避免造成不知所为,无从下手。另外,该年龄段的学生空间想象能力还有待加强,考虑到这点,本人将图片和动画从课本的二维平面转换成三维图,这能帮助学生建立空间概念,更好地理解热力环流。

在学完热力环流的基本原理和过程后,让学生学以致用,运用所学知识,分析海陆风、城市风、山谷风,并作简图,学生知识会掌握得更深刻、牢固。

本节课的教学设计是想充分调动学生的感官进行听、说、读、写,引导他们通过小组探讨交流合作,自主学习,但由于学生平时都比较习惯在老师的引导下被动接受知识,对于这样几乎完全靠自己的课,还不是非常适应,学生口头表达能力也相对比较薄弱。画热力环流简单示意图,有部分学生还是知其然,不知其所以然地依葫芦画瓢。因此,如果让学生更好地自主学习,这还待探讨和深究。

从学生的生活经验和已有的知识出发,创设情景,引导学生开展观察、分析图、思考、讨论等活动,通过学生活动掌握基本的地理知识和技能,地理思想和方法,获得广泛的地理经验。上课初始,采用对比差异产生的原因创设情景引入新课,使学生觉得轻松、自然、又有神秘感,激发学生的学习兴趣,唤起学习的积极性

热力工程设计 篇6

摘 要:热力管网是城市规划与建设的重要组成部分,其设计水平和施工水平直接影响着工程的安全使用和人民群众的生命安全,提高热力管网设计和施工水平对城市的建设和发展具有重要意义。本文将对热力管网设计和施工注意事项进行分析讨论。

关键词:热力管网;设计;施工

随着城市集中供热的发展速度不断加快,热力管网的设计和施工问题逐渐受到了社会各界的广泛关注。热网工程具有成本高、规模大、涉及面广等多项特点,而且还与城市的整体规划和发展有密切联系,因此提高热力管网设计水平,制定最佳的施工方案,不仅可有效保障工程的顺利实施,还能最大限度的控制工程进度和成本。

本文将围绕热力管网设计与施工中相关问题进行探讨。

1 热力管网设计需要注意的问题

1.1 管网布置 第一,热力管网选择和布置应按照相关的技术规范进行,管线所过地势要平坦、地质条件好、地下水位低;在满足施工技术和应用要求的基础上,使供热管网主干线最短,实现热网工程的经济性;管网布置要考虑周围环境,减少对城市环境美观度的破坏,更不允许妨碍交通;管网布置还应考虑其他市政工程的配置情况,减少工程之间的冲突,为后期的维护和管理奠定基础。第二,管网敷设方式设计。供热管网敷设方式不仅关系到施工难度、施工成本控制,还关系到管网运行的安全性和管理的便捷性。近年来,直埋技术发展迅速,该技术具有占地面积少,节省施工时间,保温性能好,对城市环境和交通影响较少等多项优点;而不足之处是聚氨脂保温技术适用温度范围为150℃以下,当温度超过该温度时,会对热网系统的安全性造成影响。第三,热网主干线设计。城市供热热源点呈现逐渐减少的趋势,供热半径不断增大,直接导致供热管网的建设投资大幅度的增长,占到整个供热工程总投资的50%以上。为减少工程投资,需要对热网主干线进行优化设计,尽量缩短主干线长度。一般做法是将热网主干线布置在热负荷密集区,将平均压降最小的环路作为主干线;对于热水供热管网来说,用户系统的阻力损失之间的差异可忽略,因此,热源传至最远热用户的环路即为供热管网的主干线。第四,热网管径设计。供热管网的直径由各管段的计算流量和比压降范围决定的,而流量则根据热负荷进行计算。确定管径前,不仅要对现有的热负荷进行准确统计,还应对可能增加的热负荷进行合理预测,二者之和即为计算管网直径的依据。第五,热指标的设计。热指标是指为了满足热用户的实际需要,根据所需要达到的室内温度进行热平衡计算,从而对供热系统的散热设备进行合理设计的参考。热指标主要涉及居民住宅室内温度、室外采暖计算温度,各地根据实际情况,对民用建筑的面积热指标进行计算,确保居民的基本需要得到满足。

1.2 热力管网固定支架设计 城市集中供热工程设计的另一问题是热力管网固定支架的设计,设计时不允许出现管道与支架结构发生相对位移的状况,以免降低支架的实用性能。在设计固定支架时,要对支架所承受的基本荷载进行分析,主要包括垂直荷载和水平荷载,其中垂直荷载主要是管道、保温层和馆内液体重量;水平荷载则包括补偿器的弹性反力和不平衡压力。

1.3 热力管网旋转补偿器的设计 补偿器是热力管网中的重要组成部分,能有效提升整个管网的运行效率。旋转补偿器具有施工方便、组合方式灵活、补偿效果好等优点,不仅可在直管段的任意位置进行设置,还能利用管线自然转角布置达到热补偿要求。旋转热补偿器设计和选择过程时应以管线设计为基础进行位置和形式的设置,最终对H值、L值和旋转角度θ值进行确定。

补偿器布置过程中需要设置导向支架,导向支架的位置、间距的设置要以补偿器的布置形式为依据,避免长距离管道移动引起的失稳问题。若导向支架为Ⅱ型,则第一导向支架可设置于距离补偿器20-40m处;若导向支架为Ω型,则可将导向支架设置在距离补偿器5-25m范围内。

2 热力管网施工控制

热力管网施工是工程的关键环节,应按照国家相关规定对其进行质量控制,确保工程质量能达到安装要求。

2.1建立施工质量保证体系 施工单位要制定严格的质量保证体系,根据工程的实际需要确定合理的施工方案,安排施工进度;在制定施工方案时,应对工程性质、工期、材料、运输状况、人员素质、机械设备等要素进行综合考虑。做好施工现场的管理和布置工作,使实际施工过程兼具技术性和经济性;合理配置人力、物力和设备,提高各项资源的利用率,从整体上提升工程的经济效益。

2.2 材料质量管理 施工质量受多种因素的影响,而材料质量是工程质量的基础,因此,要严格控制热管工程的材料质量。热网工程材料多为硬质聚氨脂保温材料,施工时一般采用直埋技术,该技术对材料的发泡时间、温度、配料有严格要求,在实际施工时,要做好材料配比管控工作,确保保温材料性能满足施工需要。

2.3 管材清理 首先,管内清理。施工过程中,由于管材存放过程中管理不严,可能会产生管内有焊渣、泥沙、石块等杂物的状况,若不对其进行及时的清除,则会造成管网堵塞,影响热网系统的正常运行;严重时可能会导致热网系统瘫痪,轻者会破坏热网系统热平衡,出现局部温度过高,而另一部分不热的异常现象,降低供热质量。因此,在实际埋设前和封焊前,应仔细检查管内是否存在异物;彻底清除后,务必要将预留管口封好。其次,管外清理。管道安装完毕后,应对其强度进行检测验收;同时要对管道进行冲洗,防止遗留物附着在管道外表面引起管道生锈。

2.4 做好直埋管回填工作 管网安装完毕后,试压、冲洗结束后的工序是回填。回填方法为先在管底部铺垫100-200mm的砂土,然后填砂至管顶上方500mm处,接着回填原土并逐层夯实。

3 结语

综上所述,热力管网工程具有专业性和复杂性,需要对其施工方案进行高度优化设计,为工程的顺利实施提供基础保障;工程的质量除受设计方案影响外,还受到施工水平的制约。因此不断提升热网工程的施工水平,既要达到用户的供热需要,还应保障管网安全运行,保障人民群众的生命财产安全。

参考文献:

[1]高明星.赤峰市新城区供热管网工程建设项目管理研究[D].天津大学,2014.

[2]黄文婕.热力管网设计与施工中相关问题的探讨[J].民营科技,2012,12:350-351.

探讨《工程热力学》教学方法 篇7

1 针对学生特点组织教学内容

根据学生的特点以及学校对应用型人才的培养目标, 结合本专业的特点制定本课程的教学大纲、教学方案和教学内容。比如在教学内容的安排上重点是把教材研究透彻, 分清主次, 把握住教学重点难点, 在每节课中将重难点进行明确讲解和标注, 合理安排教学节奏, 使学生能够在有限的课堂教学中能把握住重点, 搞透难点, 从而得到最大的收益。

在具体的教学过程中, 针对三本学校学生特点, 笔者把“工程热力学”的教学内容分了两个层次, 第一层次是“工程热力学”基础知识, 也是本课程的重点, 它主要有:基本概念、热力学第一定律、热力学第二定律、热力过程等, 这部分内容是“工程热力学”的重点, 后续的教学内容都是在这个层次的基础上进行的, 笔者在讲授这部分内容时占用了大半教学课时;第二层次是热力过程和热力循环的分析, 本层次的内容是上一个层次内容的具体应用, 所以这部分内容在教学上重点学习解决具体问题的方法, 介绍如何合理的安排和利用能源, 如何提高动力设备的效率。

2 理论与实际相联系

在教学中抓住重点往往可以收到纲举目张之效, 而教学内容与实际相结合, 贴近生活又可以提高学生的学习兴趣, 使得教学效果取得事半功倍之效。

针对我们国家目前的能源资源现状以及消费结构, 能源的开发和合理利用是我们国家的一项基本国策, 学习工程热力学时, 通过对世界和我国的能源及其利用现状的介绍, 使学生认识到学习“工程热力学”对动力、冶金、化工、宇航等领域的重要性。

在讲解动力循环时, 将家庭的电冰箱、空调与“工程热力学”中的循环、制冷和热泵技术等内容结合起来, 同时也将这些家用电器的一般常识介绍给学生。在内容上, 力求将目前研究的最新科研内容有机地融人到教学当中去。比如, 将冰蓄冷、废热制冷等节能技术结合起来。融入这些内容不仅仅调动了学生的学习兴趣, 使学生了解当前热工领域发展方向, 而且也大大提高了学生学习“工程热力学”课程的兴趣, 加深学生对知识点的理解与认识。

3 重视课件制作

由于科技的进步, 教学环境得到了大大的改善。教学采用多媒体课件讲解, 讲解的内容较板书来说要多, 速度要快。但是工科的课程, 特别是建环的课程公式比较多, 如果单纯的把公式或定义粘贴到课件里进行讲解, 一方面多媒体翻页比较快, 学生可能还没有看到公式中每项的具体含义就已经进行到下一页了;另一方面页面上大量的公式会使学生产生视觉疲劳, 进而影响听课效果。所以为了能够获得好的效果, 还需要加大课件的制作力度, 可以在课件中加入动画效果, 设置超链接, 动作要完整。重难点可以用不同颜色来标出, 但颜色也不宜过多, 太多容易导致学生眼花缭乱, 分散注意力。整体风格要非常清新、活泼, 符合学生的朝气蓬勃的特点。对于本课程中公式多, 定义多, 如何引导学生积极性?笔者采用板书与多媒体相结合的方式, 对于定义, 采用温故而知新以及分析比较的方法, 加深对知识点的理解。

4 多总结多练习

基础课程的实践环节大部分都是课后作业、实验、小论文等。对于专业基础课程的实践首先教师在课堂中多提供些例题进行讲解, 还要有相应的习题进行复习训练。完全照搬书本上已有的知识进行讲解已经不能满足现有学生的要求, 为了加深对知识点的掌握, 还需要提供更多的例题在课堂中进行讲解, 只是讲解做题思路, 然后由学生自己动手去做。

中原工学院信息商务学院建环专业的工程热力学和传热学一般都是在同一学期开课, 当同时学习这两门课时, 学生的感觉是工程热力学书本上的知识都很好懂, 公式也相对简单易懂, 但是拿到题去做时却手足无措, 不知道怎么运用所学的知识解决问题。这说明平时学生做练习不够, 知识点应用起来不能得心应手。所以在布置每章的课后习题外, 笔者找了很多其他院校的习题、考研试题以及人环奖参赛试题融合到每一章里, 供学生对本章内容所学知识点进行自查。另外教师要及时的批改作业。虽然我校教师平时工作量比较大, 但是不管多忙, 一定要及时对作业过程中的问题进行指正。在以往的考试中, 笔者发现制冷循环题目解答过程中, 学生往往会引用之前讲过的理想气体的公式, 这说明对公式适用条件掌握不够, 并且对气体性质没有完全弄明白。

对于实验这块, 笔者所在的建环基础实验室为本课程开设了两个实验:空气定压比热测定, 二氧化碳状态观测。做实验时, 笔者首先给学生讲解实验基本原理, 实验目的和方法以及实验过程中注意事项, 学生自由组合进行实验。在实验的过程中, 加深了对所学知识的理解, 在加强学生的动手能力同时, 也对相关仪器设备有一定了解。

5 结语

总之, 教师在教学过程中, 应提高课堂效率, 把所讲的内容变成一个个问题让学生在思考和辨析中掌握每节课内容。每次课前要总结上节课内容, 本节课结束要总结上次课内容, 布置习题, 加强教学的连贯性。

摘要:《工程热力学》是建筑环境与能源应用专业的基础课程, 理论强, 公式多, 定义多, 如果单纯照本宣科, 学生就会在学习过程中失去兴趣, 对后续课程的学习也会非常不利。本文分析了该课程特点, 根据已有的教学实践, 谈了一些体会和具体做法, 以增强学生学习效果, 实现教学目标。

关键词:工程热力学,教学,方法

参考文献

[1]陈华豪.刍议工程热力学课程教学改革与实践[J].化学工程与装备, 2014 (12) .

[2]秦萍, 袁艳平, 毕海权.工程热力学传热学教学改革及教学法研究[J].制冷与空调 (四川) , 2012 (6) .

[3]孙志高.“工程热力学”课程建设的思考[J].长春理工大学学报, 2011 (1) .

[4]何雅玲, 陶文铨.对我国热工基础课程发展的一些思考[J].中国大学教学, 2007 (3) .

茶叶热力杀青干燥机优化设计 篇8

随着国内外茶叶市场的持续增长,根据大宗茶叶和各类名优茶的生产需要,本文针对一种电热式茶叶热力杀青干燥机进行了整体设计。

1 茶叶热力杀青干燥机外形结构设计

杀青是茶叶加工中的关键工序。杀青的主要目是通过高温破坏和钝化鲜叶中的氧化酶活性,抑制鲜叶中的茶多酚等的酶促氧化,防止烘干过程中变色,同时使干茶色绿、香气高长。

传统型滚筒杀青机基本结构由杀青机筒体、机架和传动机构组成,一般为滚筒杀青机和燃煤(木柴)热风锅炉组成,往往使燃料仓库和生产车间混在一起,在茶叶制造过程中,十分容易受到燃料残渣和飞灰的污染,降低成茶的品质,不符合茶叶生产的经济要求。同时,这些热风锅炉多采用煤炭作为燃料,在加工过程中不但供热效率低下且对大气污染严重。

为了提高传统型滚筒杀青机的供热效率和环保性,经过长期实践研究,本文制作的茶叶热力杀青干燥机采用了优质镍铬电炉丝加热的供热方式,并成功运用在实际生产中。

1.1 工作方式

与传统型滚筒杀青机一样,本机正常工作时,茶叶鲜叶随着杀青旋转滚筒连续滚动,吸收镍铬电炉丝散发的热量,蒸发水分。在热量的不断作用下,茶叶鲜叶迅速软化萎缩,进行杀熟,钝化叶中的氧化酶活性,抑制叶中的茶多酚等的酶促氧化,从而达到杀青的目的。

1.2 外形结构

茶叶热力杀青干燥机由机架、杀青旋转滚筒、镍铬电炉丝、支撑机构、电动机和传动机构等组成,结构示意图如图1所示。

1.3 主要结构

1.3.1 电炉丝加热装置

镍铬电炉丝在机体内分布不同,在机体内形成高温区和低温区两部分,从而达到茶叶杀青加工时“高温瞬间杀青,低温持续冷却”的工艺要求。

1.3.2 祛湿装置

由电风扇和电热管组成的祛湿机构将会在杀青时开启,不断向筒内递送热风,吹散由杀青时茶叶鲜叶产生的水蒸汽,保证了杀青后成品叶片翠绿、香味弥漫、无水闷疲软感,并且保证了筒内相关电气设备的安全。

1.3.3 保温装置

为了进一步提高供热效率,在滚筒和外壳的接合处及整体外壳均设置了保温层,两处保温层因具体结构不同而采用的材料不同。滚筒和外壳的接合处采用贴合性良好的工业毛毡作为保温层材料;整体外壳则采用硬质聚氨酯泡沫塑料作为其保温材料,而起到良好的保温作用。

2 电炉丝及动力装置选择

根据传统炒茶技术对温度的要求,可以确定茶叶杀青温度的范围为250-320℃,从而确定了镍铬电炉丝型号为Cr15Ni60,具体参数如表1。

3 茶叶热力杀青干燥机主要技术参数

外形尺寸:2000×1100×1500mm

总功率:90k W

配用电机:0.25/380kw/h

杀青温度:250-320℃

4 特点

茶叶热力杀青干燥机具有以下特点:1)干燥速度快。2)成茶质量好,由于茶叶表面温度不太高,叶绿素变化少,色泽绿翠而耐藏,香气损失少,干燥均匀,同时由于水分蒸发速度快,容易形成多孔性,成茶的复水性好,泡茶时内容物易溶出。3)单元与单元的连接为积木式,安装方便。4)加热均匀,控制及时,操作简单,维修方便。5)操作简单,控制及时,维修方便。

5 结束语

本文针对传统型滚筒杀青机的结构设计和供热方式不合理导致的一系列问题,通过研究茶叶热力杀青干燥机优化设计、电炉丝型号和保温材料的选择以及燃料选择,从而提高了本设计供热效率和环保性。

参考文献

[1]刘新.浅谈茶机的发展趋势[J].1998(03).

[2]胡新光.槽型多功能炒茶机炒制名茶技术[J].2000(1):1-2.

[3]濮良贵,纪名刚.机械设计[M].8版.北京:高等教育出版社,2006.

热力工程设计 篇9

关键词:热力工程设计,多热源联网运行,解裂运行,中继泵站水力失调

1 概述

热电联产以其热效率高,供热能力大,对环境污染程度小等特点,在许多城市得到了大力的发展,已经成为城市供热的主要形式。但任何一个热电联产的热网系统都是耗资巨大的工程,如何在保证供热系统在安全、高效、节能运行的前提下,最大程度地节省系统的建设成本和运行成本,是投资者、工程设计者和运行管理者都非常关心的问题。要想达到上述目的,工程设计者必须要结合项目实际,从项目的规划、设计、施工、运行调节等环节进行分析、计算、优化,通过对多个规划设计方案的对比,最终确定经济合理的设计方案,在节省工程建设成本和运行费用的同时,达到安全、高效、节能运行的目的。

2 工程实例介绍

2.1 工程概况

某城市现有供热面积为450×104m2,供热形式为分散燃煤锅炉房供热,随着城市的发展,供热面积以每年40×104m2的速度增长。因为分散小锅炉房存在热效率低,环境污染严重的问题,为改善城市空气质量,提高供暖节能效率,满足日益增长的热负荷需求,该市计划在东郊建设一座总设计供热能力为464MW(一期348MW,二期116MW)的热电厂,取代分散锅炉房作为供热热源,计划建设换热站50个,其中利用原有锅炉房改造的换热站19个。

热源设计参数如下,热源:电厂首站(汽水换热),设计供热能力350MW;设计供回水温度:120/70℃

2.2 热网系统设计方案1

热电厂为主热源,管网系统形式为单热源枝状网,最远供热距离11km。由于电厂距离热负荷中心远,管网压力损失大,需设置中继泵站一座。系统的运行调节方式为分阶段改变流量的质调节,在严寒期需启动中继泵站,以满足末端换热站的资用压头要求。热网的水力计算基本参数见表1。

2.2.1 热源首站热网循环泵的确定

截止到08年采暖季,该市的实际总供热面积达到500×104m2,总热负荷为290MW。考虑到每年规划供热面积以50×104m2增加的因素,热源首站热网循环泵的总循环水量按照6100m3/h计算。具体为共设置热网循环泵4台,3用1备。单台循环泵的参数:G=2100m3/h,P=0.7MPa。

2.2.2 管网管径及敷设形式的设计

根据专业热网系统模拟计算软件对热网系统的多个工况的水力计算结果,整个系统的压力损失为0.69 MPa,热源出口设计管径为DN800mm,具体为DN800供回长度为6km,DN700mm供回长度4.5km,DN600供回长度4km,DN400mm供回长度8km,DN300mm供回长度为7km。以上给出的是管网系统的主干管管径和长度,没有给出支线管道的管径和长度。管道的敷设形式为直埋无补偿。热网系统图见图1。

2.2.3 中继泵站的设计

根据热网系统的水力计算结果,当室外温度低于-4℃的时候,也就是相对负荷比为76%的时候,管网末端的5个换热站出现负压,当室外温度达到室外设计温度零下-11℃的时候,最不利换热站的压差为-0.2MPa。这个时侯就出现热力工况满足系统要求,但是水力工况不满足的情况,系统水力失调比较严重。为满足的整个采暖季系统的水力工况要求,必须要设置中继泵站,根据专业软件的模拟计算结果,确定了中继泵站的最优设置位置和参数。

2.2.4 热网的调节

本系统一次网的运行调节方式为分阶段改变流量的质调节,二次网为质调节,热网的具体运行调节方式如下。

当室外日平均温度达到5℃的时候开始供暖,根据热负荷的变化,调节汽轮机的抽气量,同时热源首站的热网循环泵根据系统的流量和压力要求调整运行台数和变频数值。当室外平均温度达到零下-4℃的时候,中继泵站启动,中继泵的变频装置与末端换热站压差传感器联动,根据末端换热站的压差来调节中继泵的转速,以保证末端换热站的资用压头和流量。二次网的供水温度与换热站一次网侧的电动阀联动,根据二次网供水温度的需求来调节换热站一次网侧的电动阀的开度。

2.3 热网系统设计方案1评价

2.3.1 安全可靠性分析

方案1是典型的“头轻脚重”型的单热源枝状网,热源距离热市区有7km的距离,热负荷主要集中于管网的中后端。因为是单热源,如果热源发生事故导致供热能力下降的时候,没有调峰热源的及时热量补充,整个供热系统的供热质量就会下降。因为是枝状管网,当管网中某个干线或者支线出现爆管、漏水等事故的时候,因为没有其他环路的热量补充,其后的所有的热用户都要停热。该方案的安全可靠性比较差。

2.3.2 技术性分析

该系统设计相对简单,水力计算也比较容易,单热源长距离供热系统水力稳定性比较差,所以运行调节的方式采用分阶段改变流量的质调节。这种调节方式虽然对系统的水力平衡有利,但是热源首站的循环泵电耗比较高,运行费用比量调节高。因为管网距离长,压力损失比较大,为保证末端换热站的资用压头,需要在严寒期运行中继泵站,会产生下列问题:

(1)设计难度增加

要结合各种水力工况进行运行调节模拟,确定中继泵站的建设位置和水泵参数。

(2)系统运行调节难度增大

运行中继泵站势必要对系统的原水力工况产生影响,相当于管网的阻力系数发生了变化,不仅热源首站的循环泵运行参数发生变化,而且非常容易出现“水击”现象,可能对热源首站的循环泵产生破坏。中继泵站运行的时候,在其附近的换热站的资用压头要下降,极容易产生流量不足的现象,既要保证其附近的换热站的水力工况,还要满足末端换热站的压头要求,这无疑增大了中继泵站的自控难度和系统的运行调节难度。

2.3.3 建设与运行费用分析

方案1的建设费用见表2,其中在“热源部分”只列出热网循环泵和首站汽水换热器的建设费用,热网循环泵的设备费用包括了变频装置的购置费,土建费用包括了安装费。锅炉,汽轮发电机,锅炉循环泵、补水泵等设备的投资是固定的;在“管网部分”只列出管道、中继泵站、换热站等主要设备的建设费用,至于补偿器、阀门等附属设备在这里不予列出,换热站的设备费用包括新建换热站及改造换热站的的设备购置费,换热站的土建费包括了新建换热站的土建费用及改造换热站的土建费用。

万元

由于前述已经提到,由于系统是长距离供热系统,主管线的管径比较大,管道的购置和土建成本比较高,同时存在着管道热损失大的问题。整个热网系统的热负荷都是由热电厂承担,热网循环泵的参数比较大,热网循环泵的购置费用和运行费用都比较高。为保证末端换热站的资用压头而建设的中继泵站的建设成本和运行费用也是比较大的。

2.4 热网系统设计方案2

保留一座原有的区域燃煤锅炉房,并进行扩容和脱硫改造,改造后设计供热能力为80MW,该锅炉房作为整个供热系统的调峰热源与热电厂形成多热源环状网系统。热电厂出口管道设计管径为DN700mm,管网中不设置中继泵站。热电厂作为主热源承担采暖季初寒期和末寒期的热负荷,在采暖季初寒期和末寒期,只运行热电厂;在采暖季的严寒期,热电厂满负荷运行,并启动调峰热源,热电厂和调峰热源联网运行。

2.4.1 热源首站热网循环泵的确定

截止到2008年采暖季,该市的实际总供热面积达到500×104m2,总热负荷为290MW,其中由热源首站承担的热负荷为210MW,考虑到每年规划供热面积以50×104m2增加的因素,热源首站热网循环泵的总循环水量按照4420m3/h计算。具体为共设置热网循环泵3台,2用1备,单台循环泵的参数:G=2300m3/h,P=0.5MPa。

2.4.2 管网管径及敷设形式的设计

根据专业热网系统模拟计算软件对热网系统的多个工况的水力计算结果,热电厂首站出口设计管径为DN700mm,调峰热源出口设计管径为DN400mm,整个管网系统具体为DN700mm供回长度为6km,DN500mm供回长度4.5km,DN400mm供回长度4km,DN300 m m供回长度3.5km,DN200mm供回长度为4km,以上给出的是管网系统的主干管管径和长度,没有给出支线管道的管径和长度。管道的敷设形式为直埋无补偿。热网系统图见图2。

2.4.3 热网的调节

本系统一次网的运行调节方式为分阶段改变流量的质调节,二次网为质量并调,热网水力计算基本参数同表1,热网的具体运行调节方式如下:

当室外日平均温度达到5℃的时候开始供暖,根据热负荷的变化,调节汽轮机的抽气量,同时热源首站的热网循环泵根据系统的流量和压力要求调整运行台数和变频。当室外平均温度达到-4℃的时候,启动调峰锅炉房,热电厂和调峰锅炉房组成多热源环网系统,随着室外平均温度的降低逐渐增加调峰锅炉的运行台数,当室外平均温度达到最冷的-11℃的时候,调峰锅炉房满负荷运行。二次网的供水温度与换热站一次网侧的电动阀联动,根据二次网供水温度的需求来调节换热站一次网侧的电动阀的开度。主热源热电厂和调峰锅炉房既可以联网运行也可以解裂运行,这个需要运行调度部门在采暖季之前做包括多热源联网运行、两热源解裂单独运行、某一热源出现事故的事故方案运行等各种运行方案的模拟计算,这个过程需要利用专业的热网系统水力计算软件进行计算,在对各种运行方案进行经济技术比较之后,确定最优的运行调节方案。

2.5 热网系统设计方案2评价

2.5.1 安全可靠性分析

方案2是多热源环网系统,其中热电厂为主热源,市区内的锅炉房为调峰热源,环网系统的特点是运行安全可靠,系统自动平衡,各个环路互为补充,如果某个支路出现事故的时候,不影响其他支路。因为是多热源系统,当主热源发生事故导致供热能力下降的时候,可以通过提高调峰热源的供热量进行补充,保证热用户的的供热质量。该方案的安全可靠性比较好。

2.5.2 技术性分析

该系统设计比较复杂,需要进行复杂的环网水力计算,但系统的水力稳定性比较好,运行调节方便。由于主热源承担的热负荷减小,其出口流量也随之下降,管网的压力损失也就降低,这样热源首站的循环泵的建设成本和运行费用也都降低了。

2.5.3 建设与运行费用分析

方案2的建设费用见表3,其中在“热源部分”只列出热网循环泵和首站汽水换热器的建设费用,热网循环泵的设备费包括了变频装置的购置费,土建费用包括了安装费。锅炉,汽轮发电机,锅炉循环泵、补水泵等设备的投资是固定的;在“管网部分”只列出调峰锅炉房改造费用、换热站的建设费用,至于补偿器、阀门等附属设备在这里不予列出,换热站的设备费包括新建换热站及改造换热站的的设备购置费,换热站的土建费包括了新建换热站的土建费用及改造换热站的土建费用。

万元

由于调峰锅炉房承担了部分热负荷,主热源热电厂热网循环泵的购置和土建费用都较之方案1降低了,同时热电厂的出口主管的管径减小,管道的购置和土建成本降低。对已有的一个锅炉房进行扩容和脱硫除尘改造,即达到了利用既有供热资源的目的,又节省了拆除改造成本。

2.6 两个设计方案的对比分析

2.6.1 安全可靠性对比分析

方案1是单热源枝状网系统,存在着水力工况稳定性差,运行调节困难的问题,因为没有调峰热源的补充,如果主热源出现供热能力下降的情况,整个系统的供热质量就会下降,安全和可靠性比较差。方案2是多热源环网系统,水力工况稳定性强,运行调节容易,调峰热源的存在既解决了单一热源安全可靠性差的问题,同时也极大地改善系统末端的水力工况。方案2明显优于方案1。

2.6.2 成本分析

由于是单热源系统,方案1的首站热网循环泵的购置成本、主管线的管道的采购和建设成本都比较高,由于为满足末端换热站的资用压头,需要建设一座中继泵站,其建设成本和运行费用也比较高。方案2的首站热网循环泵的购置成本、主管线的管道的采购和建设成本都比方案1低,也无需建设中继泵站,节省了中继泵站建设费用,同时由于水力工况稳定,运行调节的成本也比较低,总的建设成本也低于方案2。方案2明显优于方案1。

3 总结

热电联产集中供热取代原有分散锅炉房供热是耗资巨大的工程,工程设计方案直接关系到工程的建设成本和日后的运行成本,也关系到供热质量的好坏。本工程设计实例针对项目实际对设计方案进行了详细的分析和计算,对两个设计方案进行了安全可靠性、技术性、建设与运行费用等方面的对比和分析研究,最后确定方案2为最终设计方案。

参考文献

[1]石兆玉.供热系统运行调节与控制[M].北京:清华大学出版社,1994.

热力工程设计 篇10

一、教学目标的层次梯度化设计

以高教版沈维道《工程热力学》第四版教材为例, 全部内容依靠章节编号, 形成一维线性系统, 教学过程大致也是如此。但是在实际教学中, 很多学生会感到第五章有关熵分析过于抽象和第六章实际气体麦克斯韦关系难于理解, 从而影响学习后面章节的信心和效果。

如果把工程热力学全部章节用二维坐标下表示如图1, 分别用热一律和热二律两条主线索作为XY坐标轴, 图中箭头表示各章节间关系, 图中用一斜线划分理论和实践两个区域。从图上, 我们不难发现大多数章节多远离Y轴而靠近X轴, 绝大部分是依据热一律的思路进行的, 热二律只是在局部的补充。由此可见第五章有关熵分析虽然很重要, 但是不会对绝大部分内容的学习造成障碍。在看第六章实际气体问题, 它处于第三章理想气体问题的深入讨论, 后面并没有应用和联系, 处于知识体系的末端。同样也不影响后续绝大部分内容的学习。

不得不承认这些较难内容影响了后面较易内容的学习信心, 有必要把教学目标进行层次梯度化设计。我们可以把每章内容分成基本目标和较高目标。基本目标针对所有学生, 是本章核心内容和要求, 可以让学生快速理解到位, 通过课堂练习快速掌握, 把学生的信心维持在一个比较高的位置。较高目标针对优秀学生, 是每章有一定难度的内容和要求, 在课堂有限的时间内难于掌握的部分。实际教学中发现基本目标涉及的部分恰恰是后面内容应用最多的, 而较高目标涉及的部分反而是后面涉及很少的。一堂课90分钟, 学生的注意力集中的时间是有限的, 应将基本目标重点放在课堂上进行精讲多练, 可以达到事半功倍的效果。把较高目标放在课下提供足够的时间和空间, 进行多种其他方式的学习设计, 比如专题讨论, 拓展探究训练, 形成在坚实的基础目标上的再发挥, 本文后面的教学方法还会有详细论述。在此原则下, 可以在图上把每章基本核心目标用三角形白色区域表示, 把每章较高目标用三角形灰色区域表示。完成每章节的目标划分后, 可以对每次课时内容进行每节课的基本核心目标和较高目标管理。把每节课基本核心目标控制在2个点以内, 讲授时间控制在20分钟左右, 即充分利用学生短暂的集中注意力时间, 又给课堂练习和联系生活例子留出了时间, 还达到了工程热力学学以致用的目标。

二、教学内容的有益拓展

工程热力学主要讲解能量传递和转换过程中能量数量的守恒和能量品质的变化, 并以此为主线介绍热力学的基本概念、基本原理、基本定律、工质特性等, 辅以热力过程和循环分析方法的应用。总体上理论讲解比较多, 抽象的概念比较难于理解, 对于刚接触专业基础课的学生较高深。授课对象多为“90后”的学生, 他们比上一代有更多的渠道接触社会, 见多识广的他们兴趣点比较高, 大多数思维都是跟着新奇和兴趣走, 三分钟没有吸引力, 他的思想就转移到了手机等其他事物上了。这就要求我们教师在课堂编排教学内容上能做到保持学生很高的兴趣和关注, 课堂前10分钟的问题引出能引人入胜, 教师的讲解内容能由浅入深, 学生做练习设置上能先易后难。这里我们先来看各章的问题引出所拓展内容一览表 (见表1) 。

三、教学方法的探索和实践

教学方法是人才培养的关键环节, 教学方法的选择主要是根据教学目标高低和教学内容难易的原则。鉴于《工程热力学》内容多为经典理论和基本定律, 目前的授课方法还多采用讲授式, 但是在这种模式下学生只能处于被动接纳状态, 课堂没有交流缺乏生机, 学生在被“填鸭”下最多学到了有限的表面知识, 并不会驾驭使用这些知识, 更谈不上转化为自身能力了。经过多年的教学方法实践, 我们推荐几种比较适合《工程热力学》学科特点、能激发学生兴趣的教学方法供大家参考。

(一) 案例式教学法。

案例式教学法是一种以案例为基础的教学法。教师在教学过程中扮演着设计者和激励者的角色, 鼓励学生积极思考, 独立分析, 提出自己观点。这种方法普遍适用于《工程热力学》理论所涉及的工程实际, 是理论联系实践的直接应用。案例可以选当今科技的前沿和社会的热点, 让学生能知道现在所学理论是能跟得上时代发展的理论, 增强学习的动力。例如第五章涉及卡诺循环的地热发电和海洋温差发电等新能源发电问题, 第七章涉及促使流速改变的条件方面的探月工程火箭速度控制问题, 第十二章涉及理想气体混合物及湿蒸汽方面的雾霾的形成和治理问题。案例的选取最好贴近学生生活的事物, 让学生能知道所学的理论是能解释众多身边事物的万能钥匙, 提高学习的兴趣。例如第一章涉及压力和压强的单手劈砖问题, 第四章涉及气体和蒸汽的基本热力过程的高压锅加热问题, 第十二章涉及湿空气的冰箱拿出的饮料表面“出汗”问题。当然如果有条件的情况下, 可以把案例在课堂前几天给出, 让学生通过查阅相关资料, 给出学生思考的时间和空间, 可以更好地锻炼其多方面能力, 课堂上可以用很少的时间引起学生的长时

间关注, 并把同学们的思考汇集起来, 点评优秀的见解, 迅速的对问题进行更深入的探讨, 最大限度发挥案例的教学效果。

(二) 启发式教学法。

启发式教学法是从学生的知识结构出发, 精心设计教学内容创设情境, 引导学生自信、自觉、自创地思考问题。这样锻炼了学生思维, 指导了思考方法, 把能力培养很好地落实在课堂教学上。该方法适合基本核心目标下的重点内容及其延伸内容, 例如第二章涉及热一律的实质的问题上, 可以先把十三世纪亨内考的“魔轮”提出来让学生分析, 第五章讲解热二律问题后, 可以把1881年美国海军设计的零发动机展示出来启发学生, 第五章通过相关例题计算对熵分析和火用分析进行比较算法的启发。第九章由单气循环向燃气蒸汽联合循环的启发。在课堂外, 还可以组建4~6人的学习小组, 针对同一问题, 通过相互的交流启发, 取长补短, 共同完成相互启发的讨论式学习, 最后在课堂上以小组形式进行汇总报告。教学实践后, 我们发现学生不仅轻松掌握了知识点, 还锻炼了协作分工能力, 提高了自己分析问题的全面性。

(三) 探究式教学法。

探究式教学法较之启发式教学法, 课堂更加自由开放, 更突出学生的兴趣爱好, 不追求答案的千篇一律, 更在乎创造性的发挥, 但是对学生的自身素质要求较高。比较适合较高目标下的难点内容和未知探索性话题。例如第二章学完热一律后讨论宇宙的演化过程中能量守恒问题, 第三章涉及水的汽化过程的空气加湿器设计, 第五章基于热二律分析高温能量的梯级利用问题, 第十二章涉及理想气体混合物的治理大气雾霾的好想法。

在部分优秀学生达到了较高目标的情况下, 基于学生掌握的大部分专业知识, 给适度启发和一对一的专业性指导, 鼓励学生把好的想法记录下来, 并撰写论文发表出来, 创造条件把好的设计方案做成实物, 申请专利, 帮助学生走上发明创造的道路。在实际教学过程中, 还要结合老师的研究方向和兴趣特长, 多结合《工程热力学》课题的社会性应用, 让学生感到本课程的魅力。相应的期末考试可以和小论文、大作业、小组报告等过程考核相结合。把传统课堂的单一知识传授, 变成多种教学方法结合下的能力培养、素质提高的兴趣交流。

四、结语

学习过程中, 学生始终是学习的主体, 学生的思想和行为习惯随着时代在改变, 我们的高等教育也要在此变化上不断调整和变革, 课程目标设置要体现差异性, 课堂内容选取要抓住兴趣点, 课程组织形式也要与时俱进, 这样我们每次的课才能跟得上时代。希望本课程教学改革尝试能对其他专业课也有借鉴意义。

摘要:本文以能源动力类第一门专业基础课《工程热力学》为研究对象, 针对学生在初接触专业基础课学习的困难, 在教学目标上实行层次阶梯设计, 在教学内容上尝试进行有益的拓展, 在教学方法上探索提升兴趣的有益方法, 能一定程度地解决单纯讲授方式的专业课堂气氛沉闷, 难以吸引全部学生的困境。

关键词:教学设计,层次梯度设计,教学改革

参考文献

[1]沈维道.工程热力学[M].北京:高等教育出版社, 2007

热力工程设计 篇11

【摘要】分析了机械专业“工程热力学及传热学”课程的教学现状和特点,针对课程学习过程中存在的问题,提出关于学好该课程的方法,从而提高教学质量。

【关键词】工程热力学  学习过程  课程重要性  学习方法

【基金项目】长沙理工大学教改课题项目。

【中图分类号】G642.4 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089(2015)05-0253-01

“工程热力学及传热学”是机械制造设计及其自动化中工程方向的选修课程。它主要讲述的是热能与机械能互相转换及热量传递规律,对于工程方向的机械相当重要,然而这门带有明显工科性质的学科,具有“理论性强,难教难学”的特点。本文从这门课程的重要性,意义,兴趣方面讲述,让学生知道它的重要性,提高学习兴趣从而提高学习效率,掌握知识。

1.课程内容及学习安排

工程热力学及传热学是机制专业方向十一周后开的选修课程,这意味这门课程无论是学时還是实验方面的课时远远不够学生去掌握该学科。作为一门典型工科学科,其特点涉及范围相当大,主要包括热力学第一定律、热力学第二定律、气体流动压缩、传热学的基本概念、导热、对流等基本概念。其既有理论知识推导、公式计算,又有相图理解,需要用到化学、数学、物理等方面知识,学习难度大,需要较高的综合学习能力。

1.1对于学科的第一认知不够

工程热力学及传热学课程与机制专业学科之间的联系并不明显,无论是机械设计还是理论知识之间似乎关联不大。

1.2课程安排学时不足

由于工程热力学及传热学是选修课程,而且随着科技的不断发展与技术的改进改善,新的学科、教学安排、教学方法,这些使得安排的课时远远少于应该安排的学时。不足的课时提醒学生必须抓紧上课时的每一分钟,努力记住老师所讲解的内容。因为老师讲解的是难点和重点,大学与高中初中不同的就是自我取舍与学习能力。老师台上一分钟,学生台下十分钟。少的课时虽然不能让我们在课堂上掌握,但学生可以记住重难点,课后再消化吸收。

1.3实践环节缺失

“工程热力学及传热学”作为一门专业选修课程,实验实践与课堂上的知识结合是非常必要也是重要的。然而由于本来就存在学时不足的情况,实验实践就与理论课程脱节了。

实验是提高学生对一门学科的兴趣必要手段及方法,想要掌一门学科你必须要对他有兴趣,兴趣是最好的老师。

1.4课堂互动偏少

“工程热力学及传热学”课程需要的理论知识无论哪方面都是相当大,老师与学生在这方面的认知之间的差距是不可否认的。

1.5课后自学

大学的不同与特殊就是自学,在信息高度化、网络普及化的当代社会,自学对学生是必要也是重要的。学生在课堂后去理解消化时便会发现在课堂上听老师讲解时觉得非常容易的知识内容变得困难,去查看PPT时也会发现这些内容在PPT上都是一笔带过或者简单提一句,这使得学生自学时也离不开老师的帮助。

1.6检测手段

考试只是检查学生学习成果的一种手段之一,如果单纯的为了考试而学习,那么学习的意义在哪里?学生应该把大部分时间用在思考理解而不是应付考试,这样学习效率和成果会大大改善。

2.学习方法

2.1认知与专业的联系

工程热力学及传热学包含物理、数学、化学的知识内容,例如熵。授课教师应该向学生讲解该学科与专业的关系。表面上它与机制专业的关联不大,然而无论是机械强度要求还是液流液压的能量传递还是发动机构造都与其息息相关。

2.2了解该学科重要性

机械行业发展已经有很长时间的历史,它对于人才的需要及培育已经达到饱和状态,每个理工类甚至非理工科学校都会有该专业。工程热力学及传热学课程扩宽了学生的视野,可以为机制方向学生提供更多的就业途径。学生在了解该学科重要性后会更愿意花大量的时间来学好该课程。

2.3提高学习兴趣

兴趣是学生学习最好的老师。如果学生对一门学科保持兴趣,那么一定能掌握好该学科。学生可以通过观看热力学的视频、一些有趣的实验现象,解密一些比较特异的生活现象来提高对这门学科的兴趣。学生有了兴趣遇到疑惑自然会去找解决它的方法,那么不仅课堂内的知识可以掌握,连课外的知识内容也会有所涉及,一举两得。

2.4积极探讨

学生不应该局限于为考试而学习,教师也不应该为了考试而去讲解知识,而是应该关注于课本中的概念。学生可以成立小组去探讨一些自己有兴趣的课题。工科中没有完全独立的知识概念,当探讨一个问题时,往往会和别的概念有关联。

“工程热力学及传热学”只是大学教育中的一门学科,是课程教学的一个体现。总的来说,大学教育不应该局限于知识的传授讲解,更应该培育学生的综合能力,这样在完成学业之后,到社会上能够独立解决问题,从而实现自己的价值。通过对课题的探讨、实验,将知识概念与实际相结合。这样才能实现大学的价值,培育社会发展需要的人才。

参考文献:

[1]张国磊,杨龙泽,李晓明.提高工程热力学课程教学质量的方法探讨[J].2008,(11)

作者简介:

热力工程设计 篇12

1 人孔盖板的概念、特点及荷载作用

人孔盖板是指在小室、地沟盖板上留有供人通过的出入口。它既能保护小室、地沟及其管线的安全, 又能防止人或物的摔落, 其还能为小室管线的维护提供通道和便利。

荷载作用包括永久荷载和可变荷载:永久荷载qy包括人孔盖板自重qb、土荷载自重qt;可变荷载包括汽车荷载qc、堆放荷载qf和消防车荷载qx。

2 原理与理论

2.1 分布角方法

分布角法就是将地面车辆轮压按照轮迹边缘以某一扩散角 (一般取θ=25°~45°) 向下传递, 并假设汽车轮压在盖板上均匀分布。

2.2 影响线基本原理

对于行列荷载, 根据量值S=∑Fiyi, 当其为最大值时, 则相应的荷载位置即为量值S的最不利荷载位置。由此推断, 最不利荷载位置必然发生在荷载密集于影响线竖标最大处, 并且可进一步论证必有一集中荷载位于影响线的顶点。其中, 行列荷载指一系列彼此间距不变的移动的竖向集中荷载, 如公路标准汽车荷载和铁路标准列车荷载等。其中, Fi为一组集中荷载;yi为荷载作用点处影响线的竖标。

3 剪力计算

永久荷载作用按均布荷载考虑, 可变荷载只考虑汽车荷载。

3.1 分布角方法

当H>0.44 m时, 汽车荷载按均布荷载考虑, 用分布角方法。1) 当0.44 m<H<0.6 m时, 汽车荷载可简化为两个相距1.3 m汽车轮压作用下的均布荷载 (见图1) 。

汽车轮压面荷载:

其中, a为轮胎着地长度, 取0.2 m;b为轮胎宽度, 取0.6 m。

2) 当H≥0.6 m时, 汽车荷载可简化为两辆汽车并列作用下的均布荷载, 按四个后轮并列考虑, 其中两辆汽车相距1.3 m, 每辆汽车轮距为1.8 m (见图2) 。

汽车轮压面荷载:

3) 汽车轮压线荷载:

4) 均布荷载设计值:

5) 板端最大剪力值:

3.2 影响线理论

当H≤0.44 m时, 汽车荷载按集中荷载考虑, 用影响线理论。

1) 汽车荷载在板端产生的剪力值QA:

a.当Ln≥3.8 m时, 按三个轮压考虑, 在人孔板板端A处作用一个轮压, 其他两个轮压分布见图3。其中相邻两个车轮间的净距为1.3 m, 汽车轮距为1.8 m, P=P1=P2=P3。

b.当2.1 m≤Ln<3.8 m时, 按两个轮压考虑, 在人孔板板端A处作用一个轮压, 另一个轮压分布见图4。其中P=P1=P2。

c.当Ln<2.1 m时, 一个轮压作用在人孔盖板板端A处 (见图5) 。

QA=P。

2) 永久荷载在板端产生的剪力值:

3) 板端最大剪力值:

4 配筋计算根据《混凝土结构设计规范》

4.1 人孔盖板的抗剪承载力

其中, βh为截面高度影响系数, 当h0<800 mm时, 取800 mm;当h0>2 000 mm时, 取2 000 mm;b为人孔盖板的有效宽度, 由于人孔对剪力有削弱作用, 减去人孔直径, 人孔直径为700 mm。

4.2 比较Q与V

1) 若Q≤V, 满足要求, 按构造要求配箍筋;

2) 若Q>V, 需配置箍筋:

其中, αcv为斜截面混凝土受剪承载力系数, 取0.7;ASV为配置在同一截面内箍筋各肢的全部截面面积, 即n Asv1, 此处n为在同一个截面内箍筋的肢数, Asv1为单肢箍筋的截面面积。

5 结语

在近几年的热力工程小室、地沟人孔盖板的设计中, 我们将分布角方法和影响线理论应用于人孔盖板抗剪承载力的计算中, 使人孔盖板的抗剪设计更加合理, 准确。

注:本文中参数取值详见《热力工程中预制盖板抗弯设计理论探讨》。

参考文献

[1]GB 50009-2012, 建筑结构荷载规范[S].

[2]GB 50010-2010, 混凝土结构设计规范[S].

[3]给水排水工程结构设计手册[M].北京:中国建筑工业出版社, 1984:1032-1034.

[4]李家宝.结构力学[M].北京:高等教育出版社, 2005:164.

[5]施岚青.注册结构工程师专业考试答题指导[M].北京:中国建筑工业出版社, 2012:1241-1242.

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