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工程熱物理論文范文第1篇

摘要：工程熱物理冰箱制冷劑理論循環(huán)分析CF3ICF3I/HC290

1引言

冰箱制冷劑CFC12的現(xiàn)有替代物主要有HFC134a、HC600a和HFC152a/HCFC22,它們分別在加工工藝、可燃性、環(huán)保和熱工性能方面存在缺陷[1,2,尋求新型環(huán)保節(jié)能的冰箱工質(zhì)仍是人們探究的方向。

三氟碘甲烷(CF3I)是作為哈龍?zhí)娲锒_發(fā)的新型滅火劑,其臭氧層破壞勢(ODP)為0,20年的全球變暖勢(GWP)低于5,不燃,油溶性和材料相容性很好[3,飽和蒸汽壓曲線和CFC12相近,具備了作為冰箱制冷劑的前提條件(至于毒性目前還沒有定論[3,4)。有關(guān)CF3I的熱物性,只有文獻[3進行了較為系統(tǒng)的探究,目前還缺乏適用于汽液兩相區(qū)的狀態(tài)方程;CF3I在冰箱工況下的循環(huán)性能,還沒有被系統(tǒng)地分析。根據(jù)文獻[3的PVT實驗數(shù)據(jù),確定同時適用于CF3I汽液兩相的PT方程;并在此基礎(chǔ)上,對CF3I在冰箱工況下的循環(huán)性能進行系統(tǒng)地理論分析,旨在考察其作為冰箱制冷劑的可能性。

2理論循環(huán)分析的工具

2.1PT狀態(tài)方程兩參數(shù)F、ζc的求解

式中,R為工質(zhì)的通用氣體常數(shù),Tr=T/Tc。確定PT狀態(tài)方程需要具體物質(zhì)的四個參數(shù)摘要:臨界壓力Pc、臨界溫度Tc、虛擬壓縮因子ζc、斜率F。對于CF3I,文獻[3給出其Pc=3.953MPa,Tc=396.44K[3。ζc、F的求解方法如下摘要:(1)選取n個飽和液相數(shù)據(jù)點(T、P、ρL)i(i=1,…,n;(2)假設(shè)一個ζc初值;(3)由式(6)、(7)、(8)求出Ωa、Ωb、Ωc,代入式(4)、(5)求得b、c;

(4)由汽液平衡條件fL=fV,輸入某數(shù)據(jù)點i的(T、P)i,由式(1)、(2)求出αi;(5)由n個數(shù)據(jù)點的(Ti,αi)用最小二乘法擬合式(3),求出F;(6)由ζc和已求出的Ωa,Ωb,Ωc,F,根據(jù)方程(1)～(2)和汽液平衡條件計算各點的和的相對誤差，以及個數(shù)據(jù)點的平均相對誤差；

(7)以一定的步長改變ζc,重復(fù)步驟(3)-(6)。選取最小EYL所對應(yīng)的ζc、F作為PT方程的參數(shù)。

文獻[3給出了CF3I在301K-Tc范圍內(nèi)的25個飽和液相密度點,其中3個數(shù)據(jù)點是為了確定臨界點而測的;把這3個數(shù)據(jù)點當(dāng)作一個臨界點對待,選取其余22個數(shù)據(jù)點按照上面的步驟求解得到CF3I的F=0.6514、ζc=0.3105。

2.2PT狀態(tài)方程精度的驗證

為了檢驗如上確定的適用于CF3I的PT方程的計算精度,以該方程對CF3I的飽和液密度、飽和蒸汽壓、氣相區(qū)PVT性質(zhì)進行了計算,并和文獻[3的實驗數(shù)據(jù)進行了對比。對比實驗數(shù)據(jù)為T%26lt;0.9Tc(即T%26lt;356.80K)范圍內(nèi)的13個飽和液相點、22個飽和蒸汽壓點和T%26lt;Tc內(nèi)77組氣相區(qū)數(shù)據(jù)。結(jié)果表明,飽和液密度、飽和蒸汽壓、氣相區(qū)密度的最大相對誤差分別為2.94%、0.42%、5.87%,平均相對誤差分別為1.54%、0.25%、2.17%。相對誤差、平均相對誤差計算式分別為

（9）

（10）

式中,X-所要比較的物理量,cal-PT方程的計算值,exp-實驗值,n-數(shù)據(jù)點的個數(shù)。

冰箱的名義工況為蒸發(fā)溫度tevap=-23.3℃,冷凝溫度tcon=54.4℃,吸氣溫度、過冷溫度32.2℃[6,處于上述溫度區(qū)間。可見,確定的適用于CF3I的PT方程,能夠用于對CF3I的冰箱循環(huán)性能分析計算,而且精度良好。

3CF3I蒸汽壓曲線的分析

從熱力學(xué)角度看,替代制冷劑最好具有和原制冷劑相似的蒸汽壓曲線[7。圖1為幾種工質(zhì)的蒸汽壓對比,其中CF3I的蒸汽壓方程為[3

（11）

式中,

A1=-7.204825,A2=1.393833,A3=-1.568372,A4=-5.776895,適用范圍243K～Tc;其它制冷劑的蒸汽壓數(shù)據(jù)來自ASHARE[8。

由圖1可見,在冰箱名義工況的溫度區(qū)間內(nèi),HFC152a/HCFC22、HFC134a的蒸汽壓曲線和CFC12吻合得很好;HC290的蒸汽壓高于CFC12,HC600a的蒸汽壓則比CFC12低許多。CF3I的蒸汽壓介于HC600a和CFC12之間,在冰箱名義工況下和CFC12的最大差距為20%左右。由蒸汽壓看,CF3I比HC600a更適合作為CFC12的灌注式替代物;按照優(yōu)勢互補原則選擇HC290和CF3I組成混合物,灌注式替代CFC12的效果可能會更好。

4CF3I作為冰箱制冷劑的循環(huán)性能分析

4.1冰箱名義工況

采用帶回?zé)岬谋渲评溲h(huán)模型,即用回?zé)崞鱽韺崿F(xiàn)工質(zhì)的過冷和過熱,并設(shè)工質(zhì)經(jīng)過回?zé)崞鲹Q熱后節(jié)流前的溫度和壓縮機的吸氣溫度相等,這一溫度稱為回?zé)釡囟取?/p>

計算CF3I的循環(huán)性能所需的理想氣體比熱式[3為摘要:

（8）

式中T的單位為K,R為CF3I的氣體常數(shù),單位為J/(K·kg)。計算焓、熵的參考態(tài)為ASHRAE規(guī)定的-40℃的飽和液態(tài),參考態(tài)上h=0kJ/kg,s=0kJ/(kg·K)。

在冰箱名義工況下,設(shè)壓縮機的總效率為0.70,計算了幾種工質(zhì)的循環(huán)性能。混合工質(zhì)的蒸發(fā)溫度取為蒸發(fā)器進口和露點溫度的平均值,冷凝溫度取其冷凝壓力下的泡露點平均值。計算結(jié)果見表1。表中MIX1、MIX2分別表示質(zhì)量百分比85/15、75/25的HFC152a/HCFC22。

觀察表1中各種工質(zhì)的性能參數(shù),在壓力水平方面,除了HC600a、HC290外,現(xiàn)有的幾種冰箱制冷劑的蒸發(fā)壓力Pevap、冷凝壓力Pcond和CFC12都很接近。CF3I的壓力水平和CFC12有一定偏差,其Pevap略低于大氣壓,蒸發(fā)器為微負壓,不利于系統(tǒng)運行。CF3I的壓比和CFC12的最接近。壓縮機排氣溫度方面,HC600a和HC290的tdisch較低。CF3I的tdisch較高,不利于壓縮機的運行;但和MIX1、MIX2十分接近,表明目前的冰箱壓縮機能夠承受這樣的溫度。CF3I的單位容積制冷量qv比CFC12小20%左右,也比HFC134a、MIX1和MIX2小,HC290比CFC12高40%左右。CF3I的COP是最高的,比CFC12高3.4%,這是CF3I的優(yōu)勢,而HC290是最低的。通過以上的比較可以看出摘要:(1)CF3I的循環(huán)性能指標(biāo)和CFC12相近,可以在對原有制冷系統(tǒng)稍作改動的基礎(chǔ)上,作為CFC12的灌注式替代物;(2)HC290和CF3I在循環(huán)性能指標(biāo)上具有互補性,若將兩者組成混合物,在性能上可能更接近CFC12。

4.2變工況

變工況循環(huán)性能分析,一般包括COP、qv、tdisch、隨冷凝溫度、蒸發(fā)溫度、回?zé)釡囟鹊淖兓?guī)律。相比之下,各性能指標(biāo)隨回?zé)釡囟鹊淖兓?guī)律比隨蒸發(fā)溫度、冷凝溫度的變化規(guī)律更重要一些,這是因為冰箱的回?zé)崞饕话阍诃h(huán)境中[1,回?zé)釡囟鹊淖兓取㈩l率要比蒸發(fā)溫度、冷凝溫度要大、要快。分析幾種制冷劑循環(huán)性能指標(biāo)隨回?zé)釡囟鹊淖兓?guī)律,分析方法是固定蒸發(fā)溫度、冷凝溫度,變化回?zé)釡囟?看性能指標(biāo)的變化趨向。

結(jié)果如圖2-圖5所示。回?zé)釡囟扔?℃變化到50℃,幾種工質(zhì)的COP都降低,其中CF3I降低得最慢。在qv方面,HC290隨回?zé)釡囟鹊淖兓@著,其他工質(zhì)的變化規(guī)律相似。隨著回?zé)釡囟鹊纳?CF3I的tdisch增加速度比其它工質(zhì)快,這是不利于冰箱運行的。由于在計算中固定了蒸發(fā)溫度、冷凝溫度,所以對于純質(zhì)來說保持不變,而對于混合工質(zhì)來說,有稍微地上升。由圖還可以發(fā)現(xiàn),CF3I和HC290的循環(huán)性能指標(biāo)分布在CFC12的兩側(cè)。

CF3I各項性能指標(biāo)隨回?zé)釡囟鹊淖兓憩F(xiàn)的規(guī)律和CFC12基本類似,數(shù)值幅度上的偏差也不太大。COP優(yōu)于CFC12,tdisch較CFC12為高。總起來說,CF3I存在作為CFC12灌注式替代物的潛力。

5CF3I/HC290混合物作為冰箱制冷劑的循環(huán)性能分析

5.1冰箱名義工況

由以上分析可知,CF3I和HC290的循環(huán)性能具有互補性,下面具體分析不同配比下HC290/CF3I混合物的循環(huán)性能。

計算工況、壓縮機總效率的選取同上。表2列出了循環(huán)性能計算結(jié)果。

由表1已經(jīng)知道CF3I的Pevap、Pcond、q0、qv都比HC290的小,所以隨著HC290在混合物中所占比例的增加,HC290/CF3I混合物的Pevap、Pcond、q0、qv都應(yīng)該呈現(xiàn)增大的趨向,而∑、tdisch、COP應(yīng)該減小,這種規(guī)律在表2中得到了很好的體現(xiàn)。

對比表2和表1,可以看到CF3I/HC290混合物在65/35、60/40、55/45、50/50四種摩爾百分配比下各個性能指標(biāo)和CFC12吻合得很好。

5.2變工況

對上面所給4種配比下的CF3I/HC290混合物進行了循環(huán)性能參數(shù)隨回?zé)釡囟茸兓?guī)律的計算。結(jié)果表明,混合物的循環(huán)性能和CFC12十分接近,從理論循環(huán)分析的角度看,是CFC12理想的灌注式替代物。

圖2-圖5中列出了摩爾百分比為65/35(質(zhì)量百分比為89.2/10.8)的CF3I/HC290的計算結(jié)果,其它3種配比下CF3I/HC290混合物的性能也和之相近。

5.3可燃性分析

以上4種配比的CF3I/HC290混合物中,HC290的摩爾比例最大為50%,其相應(yīng)的質(zhì)量比例最大為18.4%。一般家用冰箱的制冷劑的充灌量為0.1kg左右[6,9,以本文提出的4種CF3I/HC290混合物作為冰箱制冷劑,HC290的最大充灌量僅為0.0184kg。文獻[10指出,在密封性好的制冷系統(tǒng)中,只要碳氫化合物的充灌量小于0.15kg,那么系統(tǒng)就是平安的。因此,CF3I的摩爾組成在50%～65%范圍的CF3I/HC290混合工質(zhì)在應(yīng)用中的平安性是可以得到保證的。

6結(jié)論

(1)求得了適用于CF3I的PT方程,此狀態(tài)方程對于CF3I的熱力學(xué)性質(zhì)和循環(huán)性能計算具有較高的精度。

(2)通過對CF3I的蒸汽壓曲線、冰箱名義工況、變工況的計算分析,發(fā)現(xiàn)CF3I的循環(huán)性能和CFC12相近。

(3)按照優(yōu)勢互補的原則,篩選提出了CF3I的摩爾組成在50%～65%范圍的CF3I/HC290混合工質(zhì),其循環(huán)性能和CFC12十分接近,可作為CFC12的灌注式替代物。

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81993ASHRAEHANDBOOKFUNDAMENTALS,SIEdition,1993

工程熱物理論文范文第2篇

關(guān)鍵詞：門窗玻璃；熱物性參數(shù)；實驗室測試；穩(wěn)態(tài)法；非穩(wěn)態(tài)熱帶法

門窗是影響建筑節(jié)能水平的重要組成部分之一，也是建筑圍護結(jié)構(gòu)節(jié)能、保溫或隔熱中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，其傳熱性能對于改善建筑室內(nèi)環(huán)境，控制能耗至關(guān)重要，從而對其傳熱性能檢測一直是研究熱點之一。總體上門窗玻璃傳熱性能檢測分節(jié)能現(xiàn)場檢測和實驗室測試兩種。其中實驗室檢測作為玻璃質(zhì)量監(jiān)督監(jiān)測的主要手段，我國1997年就制定了JC/T675-1997《玻璃導(dǎo)熱系數(shù)試驗方法》國家標(biāo)準(zhǔn)[1]。目前玻璃傳熱性能實驗室測試主要有穩(wěn)態(tài)法和非穩(wěn)態(tài)法。如金太權(quán)基于單向穩(wěn)態(tài)熱流法測石英玻璃導(dǎo)熱系數(shù)[2]，并建立了實驗測試系統(tǒng)；劉海增以紅外燈為加熱熱源，基于傅立葉導(dǎo)熱定律和牛頓冷卻定律，測玻璃鋼板導(dǎo)熱系數(shù)[3]；周菁華則基于穩(wěn)態(tài)法原理對節(jié)能玻璃導(dǎo)熱系數(shù)的測試方法進行了研究[4]。近年來，隨著各種新型玻璃的出現(xiàn)，比熱容逐漸成為玻璃的重要性能指標(biāo)之一，針對此非穩(wěn)態(tài)平面熱源法在玻璃熱物性測試中得到了應(yīng)用，其優(yōu)點是測試時間短，對實驗環(huán)境要求不高。本文對已有玻璃熱物性實驗室測試方法進行分析，并提出了改進思路。

1. 穩(wěn)態(tài)法測試原理

穩(wěn)態(tài)法分穩(wěn)態(tài)護板法和穩(wěn)態(tài)圓筒法等，針對玻璃的物理特征及應(yīng)用特點此處特指穩(wěn)態(tài)護板法（如圖1所示）。穩(wěn)態(tài)法原理上基于傅立葉定律，僅能獲取材料導(dǎo)熱系數(shù)。

圖1 防護熱板法原理圖

由圖1所示，主熱板放置于兩塊被測試樣中間，為了盡量保證主熱板熱流垂直穿過試樣，其兩側(cè)分別設(shè)置一塊與主熱板保持相同溫度的護熱板，通常為了保證效果，護熱板內(nèi)往往設(shè)置與主熱板加熱絲相同功率的熱絲。冷板是為了使試樣端面維持均勻恒定的溫度，可通過恒溫水浴實現(xiàn)。理想情況下，主熱板熱量均勻恒定的向兩側(cè)試樣流出，則被測試樣的導(dǎo)熱系數(shù)可用下式獲得：

d = （1）

式中：Q為主加熱板釋放的熱量，J；A為主加熱板加熱面積，m2；T1=T2-T1，和T2= T3-T4分別是主加熱板與上冷板與下冷板間的溫差。

由測試原理可以看出，穩(wěn)態(tài)法測試時間較長，且對實驗環(huán)境有較高要求，但其原理簡單，JC/T675-1997《玻璃導(dǎo)熱系數(shù)試驗方法》國家標(biāo)準(zhǔn)即基于穩(wěn)態(tài)法測試原理。

2. 非穩(wěn)態(tài)法測試原理

針對穩(wěn)態(tài)法測試時間長，對實驗環(huán)境要求高的缺點，近年來非穩(wěn)態(tài)法在材料熱物性測試中得到了廣泛應(yīng)用看，其中適用于玻璃熱物性測試的有非穩(wěn)態(tài)平面熱源法、非穩(wěn)態(tài)熱帶法、非穩(wěn)態(tài)熱線法等。

2.1 非穩(wěn)態(tài)平面熱源法

與傳統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)法原理上只能測玻璃導(dǎo)熱系數(shù)相比，可實現(xiàn)導(dǎo)熱系數(shù)、熱擴散率的同時測定，其原理結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 物理模型

設(shè)平面熱源熱流只在豎直方向（x方向）上傳遞，且其熱流強度Q恒定，則試樣內(nèi)的溫度變化分別可歸結(jié)為如下定解問題[5]：

（2）

式中：j為試樣密度，Cp為定壓比熱容，d為導(dǎo)熱系數(shù)，而熱擴散率Z=d/（jCp）。

在上述定解問題的基礎(chǔ)上衍生了快速測量法（恒流法）和脈沖法，其中快速測量法適用于導(dǎo)熱系數(shù)較大的材料熱物性測量，而脈沖法適用于導(dǎo)熱性能差的絕熱保溫材料等[5]。根據(jù)門窗玻璃的熱物性參數(shù)參考范圍，應(yīng)適用于脈沖法。對式（2）作拉氏變換進行求解，可得：x=0處，如有強度為q的熱源從零時刻開始加熱，加熱時間t后，試樣任意位置x處的溫升為：

= B（y） （3）

2.2 非穩(wěn)態(tài)熱線法

設(shè)在固體介質(zhì)中放置一根細長線狀熱源，其熱能僅能在熱線徑向傳遞，將構(gòu)成一個無限長圓柱導(dǎo)熱模型。當(dāng)熱線以恒定熱流持續(xù)加熱時，如已知熱線上通過的電流 及其電阻 ，其單位長度發(fā)熱量 ，W/m。

在加熱功率恒定的情況下，熱線上的溫升 值隨時間 的變化曲線呈近似線性[6]，直線的斜率為k=q/（4id） ，據(jù)此可以得到被測試樣的導(dǎo)熱系數(shù) d

式（4）即交叉熱線法測導(dǎo)熱系數(shù)的理論公式。

利用熱線上的溫升數(shù)據(jù)結(jié)合交叉熱線法測得松散煤體導(dǎo)熱系數(shù) ，同時測得距熱線r距離處的溫升得到

式中

B（y）=-2y dy1 （4）

y2= （5）

加熱片發(fā)熱強度可用下式計算：

q=（I2R-m0Cp0） （6）

從熱源加熱開始計時，至t1時刻斷電停止，熱量仍繼續(xù)向冷面?zhèn)鞑ィ瑫r熱面溫度下降，至?xí)r刻t2，導(dǎo)熱系數(shù) 可用下式計算：

= （7）

式（10）中包含有無窮級數(shù)，參照文獻[1]提供的煤樣熱物性數(shù)據(jù)，經(jīng)實驗，該級數(shù)取前5項即可滿足精度要求，即有

（y） = （ （r， _-2 ）/q =- -lnp- （11）

式（11）為超越方程，傳統(tǒng)方法是無法求解的，只能通過如對分法等近似數(shù)值解法編程求解，從而對于某一特定時刻 可求得對應(yīng)的熱擴散率a 值，對應(yīng)若干個時刻將計算得一組 a值，取加權(quán)平均作為最終熱擴散率的測試值。這里需要注意的是，為了防止煤樣受到熱震損傷，實驗過程中試樣各處的溫升最好不要超過10℃/min。

求得熱擴散a 后，試樣的比熱容Cp根據(jù)下式算得：

Cp= /（ a） （12）

2.3 非穩(wěn)態(tài)熱帶法

熱帶法原理與熱線法類似，區(qū)別在于熱帶法用窄薄的金屬帶（熱帶）代替熱線。測試時待測材料中夾持薄金屬帶，從某時刻起金屬帶被以定功率加熱，同時記錄熱帶的溫度響應(yīng)，并繪制曲線，根據(jù)被測材料熱物理參數(shù)與溫度變化間關(guān)系的理論公式，可測得其導(dǎo)熱系數(shù)和熱擴散率。熱帶的溫度變化可以通過測量熱帶電阻的變化來獲得，也可以通過在熱帶表面上焊接熱電偶來直接測量。

最常用的熱帶材質(zhì)是純鉑，其它已知電阻溫度系數(shù)的性能穩(wěn)定的金屬也可以，熱帶典型的長度為100mm-200mm，寬度為3mm-5mm，厚度為10um或更小。

熱帶法溫度響應(yīng)的理論公式或模型如下

T（t）={ erf（ -1）-[1-exp（- -2）]-Ei（- -2）} （13）

式中： = ， wh--熱帶寬度；erf（z）--誤差函數(shù)；q--熱帶每單位長度的加熱熱流。

當(dāng)加熱一定時間，即 >>wh 時，可得簡化公式

T（t）= [lnt+ln ] （14）

對于熱電阻式的熱帶法，溫度響應(yīng)是通過測量熱帶上的電壓變化來獲得

U（t）= [lnt+ln ] （15）

如果畫出溫升 T（t）或電壓U（t） 隨對數(shù)時間的變化曲線，曲線呈線性變化趨勢，直線的斜率為m= ，截距為n=mln ，根此可以得到被測試樣的熱導(dǎo)率 和熱擴散率

= a=exp（） （16）

由式可見，熱擴散率的測量精度比熱線法要好，因為wh 的數(shù)值（1mm-10mm）比熱線的半徑大的多，可保證熱擴散率值達到滿意的精度。

3. 存在的問題

綜前所述，門窗玻璃作為典型固體材料，適用的測試方法較多，穩(wěn)態(tài)法及非穩(wěn)態(tài)法均在玻璃熱物性測試中得到了應(yīng)用。目前針對玻璃熱物性測試的主要有穩(wěn)態(tài)法和非穩(wěn)態(tài)平面熱源法，實際使用過程中均存在一定的優(yōu)缺點。

3.1 穩(wěn)態(tài)法

穩(wěn)態(tài)法具有原理簡單、易于實現(xiàn)等優(yōu)點，在固體材料熱物性測試得到了廣泛應(yīng)用，玻璃導(dǎo)熱系數(shù)測試國家標(biāo)準(zhǔn)就是基于此撰寫的。但穩(wěn)態(tài)法測試時間長且對實驗環(huán)境要求較高，例如要求保證試件側(cè)向絕熱條件，否則將直接影響測試精度。如圖3所示為試件側(cè)向絕熱與不絕熱條件下的溫度場變化情況。由圖可以看出，側(cè)向絕熱條件對玻璃內(nèi)的溫度變化影響是明星的，如圖（a）和（b）所示，分別為側(cè)向不絕熱和絕熱情況下，底部用50w/m的平面熱源加熱時玻璃內(nèi)的穩(wěn)態(tài)溫度場分布，可以看出區(qū)別明顯。側(cè)向不絕熱時，玻璃側(cè)向存在熱傳遞過程，溫度場受側(cè)向熱流影響明顯。而側(cè)向絕熱時，面熱源加熱熱流只在垂直方向傳遞，溫度場均勻。由此可見，基于穩(wěn)態(tài)法原理測玻璃導(dǎo)熱系數(shù)時，側(cè)向絕熱條件直接影響測試精度。

（a） 側(cè)向不絕熱時玻璃內(nèi)的溫度場分布

（b） 側(cè)向絕熱時玻璃內(nèi)的溫度場分布

圖3 側(cè)向絕熱條件對玻璃內(nèi)溫度場分布影響情況

除了對實驗條件要求較高外，原理上穩(wěn)態(tài)法也僅能測玻璃導(dǎo)熱系數(shù)，可測參數(shù)單一，從而一定程度上限值了其推廣。

3.2 非穩(wěn)態(tài)平面熱源法

針對穩(wěn)態(tài)法存在的問題，近年來非穩(wěn)態(tài)平面熱源法在玻璃熱物性測試中得到應(yīng)用，如圖4所示為某公司基于脈沖法和恒流法原理設(shè)計生產(chǎn)的熱物性測試儀，適用于玻璃等固體材料，測試時間短且效率高。

圖4 非穩(wěn)態(tài)平面熱源法熱物性測試系統(tǒng)

平面熱源法原理公式假設(shè)設(shè)面熱源與被測試樣間接觸良好，也即不存在接觸熱阻，而實際上熱源與被測試樣間是存在接觸熱阻的，且對面熱源及試件內(nèi)的溫度場變化影響明顯。如圖5所示為面熱源加熱條件下，考慮接觸熱阻與不考慮接觸熱阻時，面熱源與試件內(nèi)（導(dǎo)熱系數(shù) 為0.7695）的溫度變化情況。面熱源加熱功率50w/m，參照有關(guān)資料接觸熱阻設(shè)定為0.01k*m2/W，初始溫度293K。

（a） 考慮接觸熱阻影響玻璃及熱源溫度場

（b） 不考慮接觸熱阻影響玻璃及熱源溫度場

圖5 側(cè)向絕熱條件對玻璃內(nèi)溫度場分布影響情況

如圖6所示為面熱源溫升對比曲線圖。

圖6 面熱源溫升對比曲線圖

由圖5可以看出，接觸熱阻對面熱源溫升及玻璃內(nèi)溫度場影響明顯，同樣加熱條件下，熱源溫升相差近10℃，從而對熱物性參數(shù)測試精度的影響是不可忽視的。

4. 發(fā)展趨勢

隨著計算機技術(shù)的不斷發(fā)展，物理參數(shù)自動測試、處理進而得到被測材料的熱物性參數(shù)已成為現(xiàn)實，材料熱物性測試精度更多取決于原理模型、實驗條件、基本參數(shù)測試精度。針對門窗玻璃熱物性測試需求，穩(wěn)態(tài)法在原理上僅能獲取導(dǎo)熱系數(shù)，已無法適應(yīng)現(xiàn)代門窗玻璃質(zhì)量監(jiān)督檢驗要求，能夠同時測玻璃導(dǎo)熱系數(shù)、熱擴散率的非穩(wěn)態(tài)法將成為發(fā)展趨勢。而隨著建筑節(jié)能技術(shù)的發(fā)展，對門窗玻璃的熱物性測試精度必然提出更高的要求。完善原理模型、提高參數(shù)測試精度和尋求新的測試技術(shù)將是進一步提高玻璃熱物性參數(shù)測算精度的可行手段：

1）研究試件與加熱熱源間的接觸熱阻問題。如前所述，試件與熱源間客觀存在接觸熱阻，無論是熱線法、平面熱源法，接觸熱阻的存在均會對熱物性參數(shù)測試精度帶來影響。對試件與熱源間的接觸熱阻問題進行研究，并在測試原理模型中有效表征是提高熱物性參數(shù)測試精度的有效途徑。

2）尋求更適合的測試方法。如前所述，目前應(yīng)用于玻璃熱物性測試的穩(wěn)態(tài)法與非穩(wěn)態(tài)平面熱源法，受原理模型及熱源溫度均勻度影響，測試精度不高。熱線法由于受加熱絲直徑影響較大，同時測溫?zé)犭娕疾贾貌槐悖瑧?yīng)用受到一定限制，解決極細熱絲與測溫傳感器連接問題，將可能應(yīng)用于玻璃熱物性測試。近年來，熱帶法在材料熱物性測試中得到廣泛應(yīng)用。熱帶法使用范圍廣泛，不僅可測液體、松散材料、多孔介質(zhì)及非金屬固體材料，還可用于金屬熱物性測試。且與線狀（圓柱狀）熱源相比，薄帶狀熱源更易與被測材料保持良好的接觸狀態(tài)。而與平面熱源法相比，熱帶夾持在被測試件中間，受側(cè)向熱流的影響較小，實驗條件較易控制。故熱帶法更適于測固體材料導(dǎo)熱系數(shù)，同時熱擴散率的測量結(jié)果也較為準(zhǔn)確。設(shè)計適用于玻璃熱物性測試的熱帶法裝置，將是可行的研究方向之一。

致謝：本文受安徽省教育廳自然科學(xué)基金項目（KJ2012B064）與安徽省質(zhì)量監(jiān)督局科技計劃項目資助。

參考文獻：

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[4] 劉海增， 王龍貴. 玻璃鋼板導(dǎo)熱系數(shù)的測定[J]. 實驗技術(shù)與管理， 2000， 17（5）： 124-126

[5] 陳昭棟. 平面熱源法瞬態(tài)測量材料熱物性的研究[J]. 電子科技大學(xué)學(xué)報， 2004， 33（5）： 551-555

工程熱物理論文范文第3篇

關(guān)鍵詞：逆流換熱器熱力學(xué)優(yōu)化溫差場均勻性因子火用效率熵產(chǎn)

1．引言

換熱器作為一種各工業(yè)領(lǐng)域廣泛使用的設(shè)備，它的研究倍受重視。目前關(guān)于換熱器的研究大致有兩個方向，一是研究換熱器傳熱強化，主要目的是提高換熱器流體和固壁間的對流換熱系數(shù)，進而提高換熱器的效能。二是從可用能的角度研究換熱器的熱力學(xué)優(yōu)化，包括換熱器的熵產(chǎn)分析、火用效率分析等，從使換熱過程不可逆性最小的角度來優(yōu)化換熱器。其中過增元提出的換熱器溫差場均勻性原則，一方面可以指導(dǎo)新的提高換熱器效能的方法，另一方面也可以對換熱器熱力學(xué)優(yōu)化做分析。本文是從溫差場均勻性原則出發(fā)，將其應(yīng)用于逆流換熱器的優(yōu)化過程，并對各種優(yōu)化方法進行分析比較。

2．換熱器溫差場均勻性原則

過增元在1992年《熱流體學(xué)》[1]一書中定義了溫差場不均勻因子，應(yīng)用于順流、逆流和叉流換熱器，發(fā)現(xiàn)在相同的傳熱單元數(shù)NTU、熱容量比W和流體進口溫度的條件下，逆流換熱器溫差場最均勻，效能也最高，熵產(chǎn)也最小。進而在1996[2]年定義溫差場均勻性因子，提出了換熱器熱性能的溫差場均勻性原則：在NTU和W一定時，換熱器的溫差場越均勻，其效能越高。并采用數(shù)值方法對13種換熱器的溫差場和效能進行了分析，驗證此原則的正確性。通過熵產(chǎn)分析指出此原則是以熱力學(xué)第二定律為理論依據(jù)的。同時針對叉流換熱器，提出了分配換熱面積來改善換熱器性能的新方法。過先生又在2002[3]年給出了簡單順流、逆流、叉流換熱器溫差場均勻性因子的解析表達式，同時通過實驗的方法對此原則進行了驗證，針對多流程叉流換熱器，舉例說明用改變管路連接的方法來改變溫差場均勻因子，進而改變換熱器的效能。在2003[4]年提出基于溫差場均勻的場協(xié)同原則，同時將此原則應(yīng)用于多股流換熱器中，提出換熱器傳熱性能的高低取決于冷熱流體溫度場的協(xié)同程度，而不是流動方式。

從上述溫差場均勻性原則的提出、驗證和發(fā)展歷程來看，這一理論已經(jīng)比較成熟，也是從傳熱物理機制方面優(yōu)化換熱器的新探索，可以利用它比較實際換熱器的換熱性能。很多換熱器大都是復(fù)合型流動方式的換熱器，基本上沒有解析表達式；尤其對于叉流換熱器，應(yīng)用此原則，可以在NTU和W給定時，改變傳熱面積的分布或是管路連接方式，來改變換熱器的效能。溫差場均勻性原則前提條件是NTU和W值恒定。對于換熱方式（逆流）已定的換熱器，在W和NTU變化時，應(yīng)該如何應(yīng)用此原則是本文討論的主要內(nèi)容。

3．溫差場均勻性原則在逆流換熱器熱力學(xué)優(yōu)化中的應(yīng)用

過先生[3]將溫差場均勻性原則用于指導(dǎo)叉流換熱器的優(yōu)化，并對優(yōu)化效果進行了分析驗證。溫差場均勻性原則，是從研究對流換熱的物理機制出發(fā)[5]，用于指導(dǎo)各種形式換熱器的優(yōu)化。本文目的就是應(yīng)用這一原則來指導(dǎo)逆流換熱器優(yōu)化方法的選擇。

3.1逆流換熱器已有熱力學(xué)優(yōu)化方法比較分析

以目標(biāo)函數(shù)區(qū)分的優(yōu)化方法大概有兩類：一是傳熱過程熵產(chǎn)分析，二是定義火用效率分析。

關(guān)于熵產(chǎn)，徐志明、楊善讓[6]等人定義熵產(chǎn)生數(shù)Ns：單位換熱量的熵產(chǎn)。以Ns最小為目標(biāo)，通過泛函求極值求得換熱器溫度和熱流的最優(yōu)分布，得到結(jié)論：使W略大于1實現(xiàn)最優(yōu)參數(shù)分布。他們從溫度分布的角度來優(yōu)化換熱器，提供了一種從換熱內(nèi)部的細節(jié)研究問題的思路。能大曦[7]等人在分析換熱器的熵產(chǎn)時得到了類似的結(jié)論：在W為1時，換熱器的Ns最小。同時指出徐志明等人研究得到的W略大于1的結(jié)論，是因為他們定義的NTU與常規(guī)的定義不同。綜合分析前二者可以得到：當(dāng)NTU一定W變化時，使W為1，換熱器性能最佳。對于逆流換熱器，W為1就意味著溫差場均勻，符合溫差場均勻的原則。當(dāng)W不變NTU變化時，對于Ns的變化，能大曦[7]等人的研究得到：對于逆流換熱器，W不變，隨著NTU的變化，Ns單調(diào)減小。

關(guān)于火用效率分析，徐志明、楊善讓[8]等人，給出考慮阻力的火用效率取極大值的方法。通過定義火用效率：

分析火用效率隨NTU和W的變化，下圖是他們分析的結(jié)果。從上述結(jié)果看出：對于逆流換熱器，W不變，NTU較大時，隨著NTU的變化，η會越來越低，NTU不變，W變化時，η在W近似為1時取得最大。

比較熵產(chǎn)和火用效率兩種方法的結(jié)論可以得到，NTU不變，W變化時，二者結(jié)論基本一致。而對于W不變，NTU變化的情況，隨著W增大，Ns單調(diào)減小，而也降低了。兩種方法出現(xiàn)了矛盾。下面通過溫差場均勻性原則對兩種方法比較選擇。

3.2逆流換熱器熵產(chǎn)和溫差場均勻性分析

3.2.1逆流換熱器W變化時，看換熱器的效能、Ns、溫差不均勻因子變化規(guī)律。

分析中采用文獻中已有的表達式：

(a)換熱器的效能[8]：

(b)換熱器的熵產(chǎn)[7]：

(c)熵產(chǎn)生數(shù)[7]：

其中：。

的解析表達式見文獻[7]，換熱器的表達式見[3]，圖1給出W從0.1變到0.9時，、以及變化結(jié)果。其中

由圖中得到：隨著熱容量比接近于1，換熱器溫差場均勻性因子增加了，熵產(chǎn)減小了。同時結(jié)合徐志明[8]等人分析火用效率的結(jié)論，綜合得到：在NTU不變，W越接近于1，換熱器溫差場均勻性因子越大，熵產(chǎn)生數(shù)越小，火用效率越高。即熵產(chǎn)分析和火用分析均符合溫差場均勻性原則。另外從圖中看出效能隨著溫差場的均勻而降低了，用效能來評價換熱器性能和熱力學(xué)分析結(jié)論出現(xiàn)了矛盾。當(dāng)NTU一定，如果要求不同的W得到相同的換熱量的話，那么W小的流體，熱側(cè)流體的流量很大，保證如此高的流量也要有代價，同時由于流量大，通過換熱器時阻力損失也大，與之相對應(yīng)的火用損失也大，火用效率[7]降低了。因此同時得到單純用效能來評價換熱器是不可靠的結(jié)論。

3.2.2W一定，NTU變化時，溫差場均勻性因子、熵產(chǎn)生數(shù)以及效能的變化。為便于和火用效率[7]分析的結(jié)果作對比，取熱容量比：

得到結(jié)果如下：

圖2Ns－NTUφ-NTU和ε-NTU曲線

由上圖可見，當(dāng)W不變時，隨著NTU的增加，Ns變小了，效能增加了，但溫差場變得不均勻了。結(jié)合徐志明[8]的結(jié)論，火用效率變小。發(fā)現(xiàn)此時火用效率判據(jù)符合溫差場的均勻性原則，而熵產(chǎn)分析卻和原則相反了。Bejan[10]曾把逆流換熱器傳熱過程的熵產(chǎn)分為不平衡流動即熱容量不匹配的熵產(chǎn)和由于傳熱面積有限引起的熵產(chǎn)。能大曦[7]等人對兩部分熵產(chǎn)比較得到：兩部分的熵產(chǎn)隨NTU的變化，趨勢是相反的。由于換熱面積有限引起的熵產(chǎn)隨NTU增加而減小，由于不平衡流動的熵產(chǎn)隨NTU增加而增大。對于逆流換熱器，溫差場均勻與否只取決于W是否為1。不難理解只有由熱容量不匹配引起的熵產(chǎn)變化趨勢能用溫差場均勻性原則來解釋。換句話說，熵產(chǎn)生數(shù)來做判據(jù)包含了換熱的物理機制之外的部分，在對換熱器做優(yōu)化時，應(yīng)怎樣用它還有待進一步的分析。從這個角度考慮，基于換熱的物理機制建議選擇火用效率作為換熱器熱力學(xué)優(yōu)化的判據(jù)。

4．結(jié)論

（1）針對逆流換熱器，比較已有優(yōu)化方法，發(fā)現(xiàn)熵產(chǎn)分析和火用效率分析在W一定，NTU變化時得到的結(jié)論出現(xiàn)了矛盾。

（2）應(yīng)用溫差場均勻性原則，對比溫差場均勻性程度變化的趨勢和熵產(chǎn)生數(shù)、火用效率的變化趨勢，得到火用效率和溫差場均勻程度變化趨勢相協(xié)調(diào)，選用火用效率來做優(yōu)化更能反映換熱的物理機制。因此建議用火用效率來優(yōu)化換熱器。

參考文獻

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[4]過增元、魏澎、程新廣，科學(xué)通報，2003.11

[5]過增元，科學(xué)通報.2000.45(19):2118-2122

[6]徐志明、楊善讓、陳鐘頎，化工學(xué)報，Vol.46No.1,1995.2

[7]能大曦、李志信、過增元，工程熱物理學(xué)報，Vol.No.1,Jan.1997

[8]楊善讓、徐志明等，工程熱物理學(xué)報，Dec.1996

[9]楊世銘、陶文銓等，傳熱學(xué)，高等教育出版社，1998

[10]BejanA.EntropyGenerationthroughHeatandFluidFlow.NewYork:Wiley-Interscience,1982

工程熱物理論文范文第4篇

專業(yè)建設(shè)概況

專業(yè)定位。新能源科學(xué)與工程專業(yè)圍繞浙江大學(xué)“以人為本、整合培養(yǎng)、求是創(chuàng)新、追求卓越”的教育理念，以“培養(yǎng)知識、能力、素質(zhì)俱佳，具有國際視野的新能源科學(xué)與工程專業(yè)拔尖創(chuàng)新人才和未來行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者”為宗旨，以新能源的開發(fā)、儲運、利用為特征，緊密結(jié)合學(xué)科前沿和行業(yè)發(fā)展需要，積極培養(yǎng)滿足國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新型人才。

培養(yǎng)目標(biāo)。培養(yǎng)具備熱學(xué)、力學(xué)、電學(xué)、機械、自動控制、能源科學(xué)、系統(tǒng)工程等寬厚理論基礎(chǔ)，掌握可再生能源和新能源專業(yè)知識，能從事清潔能源生產(chǎn)、可再生能源開發(fā)利用、能源環(huán)境保護、新能源開發(fā)、工程設(shè)計、優(yōu)化運行與生產(chǎn)管理的跨學(xué)科復(fù)合型高級人才。

課程設(shè)置。專業(yè)課程設(shè)置按照浙江大學(xué)“通識課程+大類課程+專業(yè)課程”體系進行構(gòu)建，其中專業(yè)課程包含專業(yè)基礎(chǔ)課、專業(yè)核心課和專業(yè)實驗實踐課。專業(yè)基礎(chǔ)課的安排上，設(shè)置了如工程流體力學(xué)、工程熱力學(xué)、傳熱學(xué)、能源與環(huán)境系統(tǒng)工程概論等基礎(chǔ)課程，使學(xué)生具有熱學(xué)、力學(xué)、機械、能源科學(xué)和系統(tǒng)工程等寬厚理論基礎(chǔ)。專業(yè)核心課程開設(shè)了包括生物質(zhì)能源、太陽能、風(fēng)能、氫氣大規(guī)模制取的原理和方法、新型液體燃料能源等課程，旨在讓學(xué)生掌握新能源領(lǐng)域相關(guān)科學(xué)原理、工藝以及新技術(shù)研究發(fā)展趨勢方面的知識。在專業(yè)實驗實踐課程上，安排了新能源實驗、認識實習(xí)、風(fēng)電風(fēng)機課程設(shè)計、生物質(zhì)發(fā)電系統(tǒng)課程設(shè)計等，使學(xué)生掌握新能源的有關(guān)實驗，掌握現(xiàn)場運行，工程設(shè)計和生產(chǎn)管理等知識，為今后從事新能源開發(fā)利用工作打下基礎(chǔ)。

專業(yè)建設(shè)特色

依托動力工程及工程熱物理國家重點一級學(xué)科平臺，浙江大學(xué)新能源科學(xué)與工程專業(yè)建設(shè)體現(xiàn)出鮮明的科研與教學(xué)相長的教學(xué)特色。

強大的學(xué)科平臺。能源系擁有國內(nèi)一流的學(xué)科與科研優(yōu)勢，具備國際競爭的實力。現(xiàn)有國家重點一級學(xué)科1個，一級學(xué)科博士點1個，國家重點實驗室1個，國家工程研究中心2個。設(shè)博士點8個、碩士點8個、博士后流動站1個。連續(xù)5年科研經(jīng)費超過億元。依托強大的學(xué)科與科研優(yōu)勢，以及不斷在學(xué)科交叉領(lǐng)域取得的創(chuàng)新型研究進展，為學(xué)生直接參與項目研究、在實踐中培養(yǎng)創(chuàng)新精神創(chuàng)造了條件；同時為優(yōu)秀大學(xué)生繼續(xù)深造提供了寬廣的平臺。能源系在新能源領(lǐng)域已有大量的研究積累，開展了大量新能源的研究方向，如太陽能熱利用發(fā)電技術(shù)，生物燃料電池，微藻制油等，并已承擔(dān)了新能源方向的973項目2項，863項目多項。

一流的師資力量。能源系擁有一批在國際上具有競爭力的中青年人才，其中院士1人，“973計劃”項目首席科學(xué)家3人，長江學(xué)者獎勵計劃特聘教授6人，國家杰出青年基金獲得者5人，浙江省特級專家2人，國家百千萬人才工程人選7人，教育部跨世紀(jì)和新世紀(jì)優(yōu)秀人才5人。全系教師隊伍具有博士學(xué)位比率達93.1%，已形成了一支知識結(jié)構(gòu)、學(xué)歷結(jié)構(gòu)和學(xué)緣結(jié)構(gòu)優(yōu)化、年齡結(jié)構(gòu)合理、教育教學(xué)能力和研究能力突出、具有國際競爭力的教學(xué)團隊。在新能源專業(yè)方向上，已形成了由院士牽頭，5位長江學(xué)者和一大批教授為核心的新能源研究隊伍。

先進的教學(xué)模式。專業(yè)建設(shè)以拓寬專業(yè)基礎(chǔ)、專業(yè)知識面為宗旨，制訂與國家發(fā)展需求相適應(yīng)的本科教學(xué)計劃和課程體系。科研成果通過教學(xué)改革、課堂教學(xué)、大學(xué)生科技創(chuàng)新活動、畢業(yè)論文（設(shè)計）等途徑，轉(zhuǎn)化為教學(xué)資源，實現(xiàn)教學(xué)科研互動，為學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)提供了平臺。能源系積極開展本科教學(xué)改革，“結(jié)合國家重大需求，創(chuàng)建能源與環(huán)境復(fù)合型人才培養(yǎng)新體系”獲2009年國家級教學(xué)成果二等獎；《工程熱力學(xué)》、《熱工實驗》課程獲國家級精品課程稱號；“國家級能源與動力實驗教學(xué)示范中心”2012年通過專家驗收。

開放的實踐體系。經(jīng)過多年的建設(shè)，能源系建立和發(fā)展了與學(xué)科前沿及行業(yè)發(fā)展緊密結(jié)合的能源與動力創(chuàng)新型人才培養(yǎng)實驗實踐教學(xué)體系。依托動力工程及工程熱物理國家重點一級學(xué)科、能源清潔利用國家重點實驗室，以能源與動力國家級實驗教學(xué)示范中心建設(shè)為契機，通過實驗課程精品化、建設(shè)學(xué)生創(chuàng)新實驗室和節(jié)能減排實踐基地、開展以全國大學(xué)生節(jié)能減排競賽為代表的各類學(xué)生科技創(chuàng)新活動、與行業(yè)領(lǐng)軍企業(yè)共建創(chuàng)新實踐教學(xué)基地等形式，構(gòu)建了多層次訓(xùn)練、多學(xué)科交叉、全方位輻射的立體創(chuàng)新實踐平臺。

專業(yè)建設(shè)成效

學(xué)科資源與科學(xué)研究成果及時、有效地引入本科教學(xué)建設(shè)中，為本科教育提供了大量優(yōu)質(zhì)資源，有效地提升了教學(xué)質(zhì)量。本科生對該專業(yè)的認同度高，目前該專業(yè)已經(jīng)成為最受學(xué)生歡迎的熱門專業(yè)之一，學(xué)生主修專業(yè)確認平均績點在4以上，在工科專業(yè)中排名第三。

核心課程精品化建設(shè)。專業(yè)依托教師在新能源領(lǐng)域的前沿研究方向，將科研方法、體驗與成果引入課程，推進核心課程精品化建設(shè)。2013級培養(yǎng)方案修訂中，確定《太陽能》、《生物質(zhì)能源》2門專業(yè)核心課程建設(shè)，并增設(shè)了《非常規(guī)天然氣和合成氣開發(fā)與發(fā)電技術(shù)》、《生物質(zhì)直燃發(fā)電技術(shù)》、《新型液體燃料能源》等課程，優(yōu)化了課程結(jié)構(gòu)，體現(xiàn)了專業(yè)特色。

專業(yè)教材高質(zhì)量建設(shè)。近年來，教師總結(jié)多年科研和教學(xué)經(jīng)驗，出版了《能源與環(huán)境系統(tǒng)工程概論》、《能源工程管理》等2部“十一五”國家級規(guī)劃教材。出版了《熱學(xué)基礎(chǔ)》、《核電與核能》、《熱能專業(yè)英語閱讀與寫作》、《燃燒理論與污染控制》、《多孔介質(zhì)燃燒理論與技術(shù)》、《二氧化碳捕集封存和利用技術(shù)》、《生物質(zhì)液化原理及技術(shù)應(yīng)用》等專業(yè)課程指導(dǎo)教材。

實驗教學(xué)創(chuàng)新性建設(shè)。教師結(jié)合新能源領(lǐng)域的科研項目研究成果和科研項目實驗臺開展新開實驗課程項目的建設(shè)與研究，開設(shè)了“硫碘熱化學(xué)循環(huán)制氫”、“流動和霧化的激光測量”、“生物能源實驗”等實驗項目，同時充分利用學(xué)科實驗室的設(shè)備為學(xué)生提供優(yōu)質(zhì)的實驗環(huán)境。

實習(xí)基地全面性建設(shè)。在校外實踐教學(xué)基地建設(shè)中，與東方電氣集團東方鍋爐股份有限公司、上海鍋爐廠、浙能集團等9家企業(yè)簽訂了校企合作協(xié)議，并根據(jù)行業(yè)面向與專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)，對校企合作的課程進行了合理的規(guī)劃，注重實習(xí)企業(yè)的交叉互補。如東方鍋爐、上海鍋爐廠等企業(yè)提供熱能轉(zhuǎn)化設(shè)備的實踐實習(xí)；深圳東方鍋爐控制有限公司提供熱能設(shè)備控制方面的實習(xí)；藍天環(huán)保等提供燃燒污染控制方面的實習(xí)；華電電力科學(xué)研究院提供測試方面的實習(xí)；廣州瑞明電力股份有限公司提供電廠整體的實習(xí)。上海鍋爐廠有限公司、東方電氣集團東方鍋爐股份有限公司成為首批國家級工程實踐教育中心。

學(xué)生科技創(chuàng)新活動開展。能源工程學(xué)系打破教學(xué)、科研、學(xué)科實驗室界限，學(xué)生通過自主立項或參加教師的科研項目，自定實驗方案、自主完成大學(xué)生科研訓(xùn)練計劃、節(jié)能減排競賽等課外科技創(chuàng)新活動。目前，新能源科學(xué)與工程專業(yè)本科生已獲得SRTP立項31項，浙江省大學(xué)生科技創(chuàng)新活動計劃項目3項，全國大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項目1項；獲校級大學(xué)生節(jié)能減排學(xué)科競賽獎項15項，獲國家級大學(xué)生節(jié)能減排競賽三等獎1項。

未來專業(yè)建設(shè)的方向

形成特色鮮明的專業(yè)課程體系。順應(yīng)國內(nèi)外新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢，結(jié)合學(xué)科研究特色，進一步梳理現(xiàn)有課程設(shè)置，完善“重基礎(chǔ)、強實踐”的課程體系；進一步凸顯新能源科學(xué)與工程專業(yè)的建設(shè)特色，形成以力學(xué)、熱學(xué)為專業(yè)基礎(chǔ)教學(xué)內(nèi)容，太陽能、生物質(zhì)能、風(fēng)能等新能源的開發(fā)、儲運、利用技術(shù)為專業(yè)核心教學(xué)內(nèi)容，課內(nèi)外實驗實踐環(huán)節(jié)相結(jié)合的專業(yè)課程體系。

工程熱物理論文范文第5篇

關(guān)鍵詞：工科大學(xué)生；實踐能力；培養(yǎng)方案 

中圖分類號：G642文獻標(biāo)志碼：A文章編號：10017836（2015）01002102現(xiàn)今工科大學(xué)生的實踐能力普遍偏低，難以適應(yīng)社會發(fā)展的需要。目前，我國必須擁有數(shù)量眾多的具有創(chuàng)新能力和實踐能力的人才，才能在風(fēng)云變幻的世界競爭中立于不敗之地。為此，普通高等工科學(xué)校的責(zé)任就是培養(yǎng)并造就一批具有競爭性、高素質(zhì)、高質(zhì)量的工程技術(shù)人才，工科大學(xué)生實踐能力的培養(yǎng)和提高是我國跨世紀(jì)經(jīng)濟發(fā)展的需要，也是我國高等工程教育不斷改革發(fā)展的趨勢。 

[S2][10][SZ]1[SBZ]我國工科大學(xué)生實踐能力的現(xiàn)狀[5"SS] 

現(xiàn)代大學(xué)教育的根本目標(biāo)是培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神和實踐能力的高素質(zhì)人才，隨著世界工業(yè)科技日新月異的發(fā)展，知識經(jīng)濟時代已經(jīng)來臨，高等教育培養(yǎng)質(zhì)量代表著一個國家經(jīng)濟的發(fā)展?jié)摿Γ绾闻囵B(yǎng)工科大學(xué)生的實踐創(chuàng)新能力是當(dāng)代教育最大的核心所在。當(dāng)前，我國工科大學(xué)生的實踐能力普遍較差，主要表現(xiàn)在以下兩個方面： 

11企業(yè)對工科大學(xué)生的實踐能力評價不高 

工科畢業(yè)生在校期學(xué)習(xí)了專業(yè)學(xué)科理論知識，但是不能把所學(xué)與具體工作實際相結(jié)合。同時，對企業(yè)生產(chǎn)模式熟悉較慢，甚至不熟悉，再加上不愿意深入去研究企業(yè)的生產(chǎn)實際，又不能虛心地與企業(yè)技術(shù)管理干部及工人進行溝通，有的畢業(yè)生已經(jīng)工作兩三年還不能獨立承擔(dān)工作任務(wù)。基本技能不過硬，如做圖軟件的應(yīng)用、技術(shù)文件的總結(jié)等基本功不扎實，也沒有養(yǎng)成用圖形、圖表進行交流和表達設(shè)計方案、技術(shù)思想的習(xí)慣，缺乏吃苦耐勞精神，不愿意到科研和生產(chǎn)一線去工作等等。 

企業(yè)希望大學(xué)生能深入了解社會，端正就業(yè)態(tài)度；了解社會目前的情況，及時調(diào)整就業(yè)心態(tài)，豐富自己的實踐經(jīng)驗；提高自身素質(zhì)，多參加社會實踐，增強社會適應(yīng)能力，務(wù)實勤奮。 

12工科大學(xué)生就業(yè)困難 

隨著我國高校畢業(yè)生就業(yè)形勢的日益嚴峻，大學(xué)生就業(yè)已成為社會關(guān)注的焦點，而開展大學(xué)生創(chuàng)新實踐教育是高等教育的迫切要求，也是破解當(dāng)前就業(yè)難問題的重要途徑。現(xiàn)在的大學(xué)畢業(yè)生中，只有能夠充分滿足并能盡快適應(yīng)用人單位需求的人才才有競爭的優(yōu)勢。現(xiàn)今企業(yè)招聘大學(xué)畢業(yè)生時，最看重的是畢業(yè)生的“綜合能力”，其次為“潛力”，再次為“品德”。 

每年應(yīng)屆畢業(yè)生在就業(yè)時，都要參加各種各樣的招聘會，有的企業(yè)走進校園舉辦專場招聘會，各高校的學(xué)生通過網(wǎng)絡(luò)，了解到招聘信息后，紛紛到招聘地點去投簡歷，有的學(xué)生甚至把自己的簡歷做成像宣傳單一樣，向各企業(yè)投放，但是真正能夠收到企業(yè)面試信息的卻很少。這一方面說明學(xué)生不了解企業(yè)的基本情況，盲目地投簡歷，沒有做好充分的準(zhǔn)備，不知道自己將來想要做什么，能否勝任企業(yè)的工作；另一方面，在就業(yè)之前，沒有充分對在校期間完成的各項學(xué)習(xí)任務(wù)進行歸納總結(jié)，其中包括：國家對學(xué)生要求的外語及計算機等級考核是否合格、在校期間參加的各項實踐活動、國家級或省（校）級各類創(chuàng)新能力賽等。以上幾方面原因?qū)е庐厴I(yè)生被企業(yè)拒之門外。 

近幾年佳木斯大學(xué)熱能與動力工程專業(yè)學(xué)生的就業(yè)情況如下：（1）格力空調(diào)公司首先要通過招聘網(wǎng)頁中的能力測試題（基本上是理論與實踐相結(jié)合的題目），對學(xué)生進行測試，通過后才能進入面試階段，學(xué)校今年有5名同學(xué)在網(wǎng)上答題，其中有3人不過關(guān)，沒有得到面試的機會；（2）長城汽車公司在筆試中，出一些行測題目，目的是要考核學(xué)生的綜合能力，通過筆試后才能進入面試。佳木斯大學(xué)熱能與動力工程專業(yè)學(xué)生近三年共有25人簽約長城汽車公司，這些學(xué)生都是通過該公司層層面試選的，通過對這些學(xué)生走訪，學(xué)校了解到了現(xiàn)今企業(yè)需要什么人才，為下一步重新制定培養(yǎng)方案奠定了理論基礎(chǔ)。還有些企業(yè)在招聘學(xué)生時會出一些工程實踐的題目，目的是考核學(xué)生的動手能力。雖然大部分學(xué)生在校期間成績相當(dāng)好，但在公司筆試及工程實踐能力測試中卻不能通過，說明當(dāng)前我國工科大學(xué)生的實踐及綜合能力普遍偏低，而導(dǎo)致這種現(xiàn)狀的原因是多方面的。 

[S2][10][SZ]2[SBZ]工科大學(xué)生實踐能力培養(yǎng)方案的確定[5"SS] 

我國現(xiàn)今工科大學(xué)生的知識結(jié)構(gòu)如下圖所示，各工科院校都對培養(yǎng)方案進行了相關(guān)的修訂，但也存在著一些不足，課程設(shè)置不能與具體實踐相結(jié)合，專業(yè)工程實踐比較少，造成學(xué)生在就業(yè)后不能很快地適應(yīng)所簽工作的需要，這主要是培養(yǎng)目標(biāo)出現(xiàn)偏差造成的。 

由于人們大多狹義地理解實踐能力就是動手能力、操作能力，所以一些工科教師認為學(xué)生的實踐能力應(yīng)該通過實踐教學(xué)活動來培養(yǎng)，而忽視了課堂教學(xué)活動也是培養(yǎng)學(xué)生實踐能力的重要環(huán)節(jié)。所以制定好培養(yǎng)方案，是所有工科院校面臨的主要問題。佳木斯大學(xué)針對國家教育部專業(yè)骨干課程調(diào)整文件，對畢業(yè)生進行了走訪，與有關(guān)用人單位進行溝通，修訂了能源與動力工程專業(yè)的培養(yǎng)方案，主要加強了學(xué)生動手能力的培養(yǎng)，增加了實踐環(huán)節(jié)的周次，在選修課中注重現(xiàn)今的企業(yè)對本專業(yè)的需求。基于以上情況， 2012—2014年，熱能與動力工程專業(yè)連續(xù)三年對培養(yǎng)方案進行了修定。針對實踐能力培養(yǎng)，2014年制定的修定培養(yǎng)方案如表1所示。[6][J1][6SS]表1[JZ][5"]熱能與動力工程專業(yè)實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)[6SS][J2][BG（！][BDFG2，W4，13，4，4，4W]序號實 踐 名 稱學(xué) 期周 數(shù)備 注[BDG12，W4，13ZQ2，4，4，4W]1金工實習(xí)42周[B]2機械綜合課程設(shè)計52周[B]3駕駛實習(xí)71周[B]4專業(yè)測試實習(xí)72周[B]5專業(yè)課程設(shè)計73周[B]6生產(chǎn)實習(xí)82周[B]7畢業(yè)設(shè)計813周[B]8工程制圖測繪短Ⅰ1周[B]9專業(yè)認知實習(xí)短Ⅰ1周[B]10金工實習(xí)C短Ⅱ2周[B]11科技創(chuàng)新與科研訓(xùn)練實習(xí)短Ⅱ2周[B]12專業(yè)綜合實訓(xùn)短Ⅲ1周[B]13發(fā)動機拆裝與鍋爐運行實習(xí)短Ⅲ3周[BG）F][J0][5"SS][J5/9]設(shè)置實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)時，在原有培養(yǎng)方案的基礎(chǔ)上，增加了帶“”的實踐環(huán)節(jié)，同時增加了實踐學(xué)時，如表2所示。[6][J1][6SS]表2[JZ][5"]學(xué)分要求及學(xué)時比例[6SS][J2][BG（！][BDFG2，W14，4，6，5W]課 程 模 塊學(xué) 分學(xué) 時學(xué)時比例[BDG12]通識教育課程497762915%[B]學(xué)科基礎(chǔ)課程5511184200%[BDG42，W6，23W]專業(yè)課程[ZB（][BDWG12，W8，4，6，5W]專業(yè)必修課3255582096%[BDG12]專業(yè)選修課105210[G2]789%[B]實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)3838周[ZB）W][BDG12，W14，4，6，5W]合計1852662+38周[BG）F][J0][5"SS][J5/9]佳木斯大學(xué)通過對熱能與動力工程專業(yè)培養(yǎng)方案的重新修定，使畢業(yè)生掌握了工程熱物理、機械學(xué)和電子控制技術(shù)的綜合理論知識和實踐技能，具有從事能源與動力工程領(lǐng)域的科學(xué)研究、設(shè)計開發(fā)、制造、運行和管理的基本能力，有良好的適應(yīng)性和繼續(xù)深造的基礎(chǔ)，符合教育部對本科教學(xué)的基本要求。同時，能夠更好地滿足企業(yè)的需要，避免學(xué)生到企業(yè)中不能夠適應(yīng)企業(yè)的工作，為國家培養(yǎng)出了具有創(chuàng)新實踐能力的人才。