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關鍵詞:電力行業;能源與動力;專業建設
中圖分類號:G642 文獻標識碼:A 文章編號:1007-0079(2014)36-0113-02
能源是現代人類文明的支柱之一,能源類人才的培養一直是我國高等教育中不可或缺的一部分。在中國教育部(原國家教育委員會)《普通高等學校本科專業目錄》的制訂與修訂過程中,與能源相關的專業隨著學科的發展、社會分工的變革以及教育對象的變化不斷地進行著調整。本著適應經濟社會發展、社會需求的變化,適應高校多類型、人才培養多規格的需要和有利于復合型、創新型人才的培養的原則,與能源相關的專業從第二版的“熱能核能類”中的四個專業經歷第三版中的“能源動力類”的兩個專業后,發展到2012年第四版“能源動力類”的“能源與動力工程”一個專業。《普通高等學校本科專業目錄》修訂過程中的專業調整,不僅為我們明確了專業建設的指導思想,同時也對我們提出了專業建設的新任務。
我校創建于1951年,1985年開始本科生教育工作,是一所電力行業為背景、特色鮮明的行業類院校。“熱自”專業(即現在我校“能源與動力工程”專業的前身)設置于學校創立之初,是學校的老牌專業。在60多年的辦學過程中,盡管專業名稱經歷了“熱能工程”、“熱能與動力工程”和“能源與動力工程”的變化,但是專業建設始終本著為電力行業服務的宗旨,努力打造“電力工程師的搖籃”,在課程體系的構建、實踐環節的設計上側重于培養電力行業內的能源專業技術人才,為我國電力工業培養了大量的專業人才。
2012年《普通高等學校本科專業目錄》頒布實施,我校的“能源與動力工程”專業以此為契機,在專業建設方面,結合自身專業的背景情況,深入思考,在專業建設的某些方面又進行了有益嘗試。
一、專業方向的設定
2012年頒布實施的《普通高等學校本科專業目錄》第四版中能源動力類二級學科門類下列的專業僅存了“能源與動力工程”一個專業,使得該專業轉型成了一個“大能源”范疇 內的專業。但是,從人才培養的規律來說,在拓寬專業面的同時,還是要“有所為,有所不為”。我校的“能源與動力工程”專業一直以為電力行業培養人才為主,是側重于電廠的熱能動力,這個主線條不應改變。但同時考慮到即便是電力行業內的人才,在實際工作之中也要“術業有專攻”的實際情況,我們的“能源與動力工程”專業人才的培養既不能過于寬泛,又不能過于單一,培養方案最好能夠體現在一定行業領域的多元化培養。
人才的培養源于社會的需求,專業的培養方案應以滿足社會人才的需要為首要目標。多年來,我校教師與電力行業企業緊密接觸,及時掌握人才需求的發展動向,同時對畢業生就業后的實際工作崗位進行一定的跟蹤,在掌握一定信息的情況下了解到,電力行業內所需要的能源動力工程專業人才也在發生著一定的變化,從以往傳統的電廠運行人員為主,已經悄然衍生出污染物控制、清潔能源、節能、能源管理等多種人才的細化。
綜合前面專業設置變化和人才需求細化兩種情況,我們結合學校多年來對電力行業內“能源與動力工程”專業人才的培養經驗,發揮自身專業特點和優勢,以專業方向的多元化設置為切入點,在培養方案中,通過課程的設置,凝練和體現出三個專業方向:電廠熱能動力、潔凈發電技術和節能與能源管理。“電廠熱能動力”方向繼續秉承和發揮學校的專業特色,旨在培養電力生產運行、檢修方面的人才;“潔凈發電技術”方向緊跟我國的能源和環保的發展趨勢,側重于培養學生在污染物控制和新能源方面的素養;“節能與能源管理”方向結合建設資源節約型和環境友展節好型社會的客觀需要,培養有節能意識、熟悉節能管理、掌握一定節能技術的能源計量與管理人才。
二、課程體系的的構建
課程體系的構建是否合理決定著培養目標是否得以實現,直接關系到人才的知識儲備,課程體系中課程的配置需要從多方面綜合考慮,即要形成較為完成完整的人才培養課程體系,又要能體現出的專業方向的設置。
能源動力工程專業是一門內容豐富而又廣泛的學科,所涉及的課程較多,為了合理配置課程,我們按照學校教務處的要求,設置了公共基礎課程、專業領域課程、拓展選修課程、集中實踐教學四個模塊。在這四個模塊中除了公共基礎課程模塊與專業本身的直接關聯度不大外,其他三個模塊都與專業關系密切。
考慮到“工程流體力學”、“傳熱學”、“工程熱力學”、“工程燃燒學”、“鍋爐原理”、“汽輪機技術”、“熱力發電廠”等專業基礎課和專業課是我校能源動力工程專業的傳統課程,這些課程的知識是無論哪個專業方向的學生都應該掌握和具備的知識,在課程體系中,將這些課程設置在必修的專業領域課程模塊中,以確保每名能源與動力工程專業的學生都必須學習這些課程。
而在體現我校“能源動力工程專業”專業方向的多元化方面,我們在靈活性較大的拓展選修課程模塊中動足腦筋,在滿足學校課程學分設置的前提下,在拓展選修課程模塊中精選課程,使得拓展選修課程模塊中課程都與各自的專業方向相契合,比如“電廠熱能動力”專業方向設置“單元機組及集控運行”、“超臨界和超超臨界參數機組”等與電廠實際聯系緊密的7門課程,“潔凈發電技術”專業方向設置“潔凈煤技術”、“可再生能源發電技術”等與清潔發電有關的8門課程,“節能與能源管理”專業方向設置“能源管理與審計”、“節能技術概論”等能源管理類的8門課程。與此同時,為了滿足部分學生對拓展專業視野的需求,又將拓展選修課中不同專業方向的選修課相互打通,允許學生跨專業方向選修課程,使得拓展選修課程模塊中課程的選修靈活性更強。
在集中實踐環節的實踐教學設置中,繼續秉承“重傳統,拓方向”的思想,無論哪個專業方向的學生,都要求參加下電廠的專業實習、仿真實習和“鍋爐原理”、“汽輪機原理”和“熱力發電廠”三大專業課程的課程設計等實踐環節,以保證我校能源與動力工程專業學生的電力特色。此外,對三個專業方向又各自設立了自己的實踐教學環節:“電廠熱能動力工程課程設計”、“潔凈發電技術課程設計”、“節能與能源管理課程設計”,來體現專業方向側重的不同。同樣也允許學生跨專業多選其他專業方向的實踐環節。
三、師資隊伍的建設
師資是培養方案的執行者,良好的師資隊伍是教學質量的保證,我校的能源與動力工程專業一直非常重視師資隊伍的建設,采用引進與培養相結合的方法建設師資隊伍。
首先,我們從外面引進高水平人才來補充新專業建設所需的專業教師擴充我們的師資隊伍。近幾年,我們有針對性地從國外引進上海市“東方學者”兩名,提升了師資隊伍在分布式能源與制冷領域的專業水準;從電力行業的研究所和一線企業引進了經驗豐富的高職稱人才和實驗人員,增加了有工程經驗的師資力量。
其次,我們從培養自身教師入手,通過進修學習、產學研合作、“雙師計劃”培訓等多種方式提高教師的學術水平和工程水平。近幾年,我們選送了1名優秀教師赴美國進行為期一年的風能發電方面的學習交流;先后選送若干名教師去西安熱工院、外高橋電廠等行業內單位進行產學研合作;每年都有序地選送教師進行“雙師型”(教師和工程師)人才的培訓。
最后,我們還在日常教學工作過程中對教師的教學工作精益求精。在新教師入職初期,我們要求新教師都必須參加上海市教委組織的“新教師崗前培訓”。在教學方面,提出“先做學生再做老師”的要求,無論新進教師在科研上有多深的造詣,規定新進教師第一學期隨老教師聽課、輔導,并由專人傳、幫、帶。第一次開課前需通過內部試講后才能踏上講臺。
四、課程建設工作
課程教學是學生獲得知識,發展能力和素質的重要途徑,課程建設是高等學校的專業建設的基礎工作,加強課程建設是有效落實培養方案,提高教學水平和人才培養質量的重要保證。
在課程建設方面,我們根據課程的內容和任務,明確出3門專業基礎主干課程和3門專業主干課程。對于這幾門課程先后進行主干課程、校級精品課程、上海市教委重點課程和上海市精品課程等幾輪課程建設工作。經過幾年的積累,我們的主干課程已全部成為校精品課程,4門課程為市教委重點課程,3門課程進級上海精品課程行列。除此之外,我們還進行一系列的教學改革工作,《面向行業一線的熱力透平類課程教學改革》榮獲上海市教學成果三等獎。這些工作有力地支持了培養方案更好的執行。
五、結束語
我校的能源與動力工程專業電力特色鮮明,在多年辦學經驗和基礎上,結合電力行業對人才的要求,在如何培養具有電力特色的能源動力工程人才方面進行以一定的探索,也取得了一定的成效。但同時我們也意識到專業建設工作是一個任重而道遠的工作,永遠沒有終點,如何進行專業建設工作,我們還將繼續積極進行探索。
參考文獻:
[1]中國教育部.普通高等學校本科專業目錄.1987年(第二版),1998年(第三版),2012年(第四版)
[2]楊晴,等.新能源科學與工程專業建設探索與實踐[J].中國電力教育,2008,9(1):66-68.
【關鍵詞】熱能動力機械;現狀;發展走向
中圖分類號:F407.42 文獻標識碼:A 文章編號:
一、前言
當熱能轉換成動力,并且應用在人們的生產生活中時,不僅改變了人們的生產與生活的方式,而且為資源能源的可持續利用、高效利用提供了空間。熱能動力機械以其科學性和先進性亟待在人們的生產實踐中有著更大范圍內的應用。
二、熱能動力機械專業的適應方向
無論日常生活,還是工農業生產;無論交通運輸,還是航天領域,都離不開動力。熱能是這些動力的主要來源之一,如冬天燃煤取暖是利用煤燃燒所產生的熱能;火箭發射人造地球衛星利用的動力來自燃料燃燒所產生的熱能;蒸汽機車牽引火車的動力來自于蒸汽的熱能;熱電廠所產生的低品位蒸汽供給工廠熱能,在寒冷地區提供暖氣;動力設備產生的廢熱用作制冷動力等。熱能除了能被直接利用外,還可以通過轉換裝置變成電能,得以更廣泛地利用,如火力發電、核能發電等。該專業的主要適應方向有:
(一)適應火力發電、核能發電行業。任何一家火力發電廠都是利用鍋爐將化石燃料的化學能轉化為蒸汽的熱能,利用汽輪機將蒸汽的熱能轉化為機械能帶動發電機發出電能;鍋爐、汽輪機及其熱力系統的運行,由熱工測量設備進行測量和監視,由自動化裝置實行自動控制。核能發電除利用受控核裂變反應所釋放的熱能將水加熱成蒸汽不同于火力發電外,其它生產過程基本上同于火力發電。湖南橡膠廠、冷水江鐵廠等大企業的自備電廠的生產過程亦同于火力發電廠。
(二)適應于石化行業。煉油廠、化肥廠、制堿廠、維尼綸廠等企業,都必須有熱動力設備產生熱動力來滿足生產的要求,如工業鍋爐、換熱器、泵與風機等動力設備。
(三)適應于冶金行業。冶金行業需要大型的熱動力設備,如高爐所需要的熱空氣由鍋爐產生再由風機送到高爐中去。
(四)熱力設備的設計和生產制造行業。修完本專業的全部課程后,具備一定的設計和生產制造能力。
(五)制冷行業。大型制冷設備的動力來源于鍋爐所產生的熱能,制冷工質的循環理論同于熱動力工質循環理論,制冷專業與熱工專業實際上是相關專業。
(六)船舶工業。艦艇、輪船多以鍋爐產生蒸汽,以汽輪機為原動機帶動船槳推動艦船航行。
(七)航天領域。運載火箭的推力是通過燃料燃燒,產生巨大的熱能推進火箭升空。
(八)建材生產行業。如水泥、玻璃、陶瓷等的生產。
(九)服務行業。現代賓館、酒樓的采暖通風、供水供汽的動力設備的生產與管理。
(十)適用于熱能動力設備的生產、技術管理工作。
(十一)適應于其它需要熱動力的行業。以上說明,凡是涉及到熱動力的行業,都需要熱能動力工程專業人才,意即該專業具有廣泛的適應性。
三、熱能動力機械專業的高技術性
大型的熱能動力設備,系統非常復雜,集機械、電力、電氣、電子、液壓、計算機等多學科于一體,自動化程度很高。從生產上來看,熱力設備的運行基本上實現了自動、遠動控制和計算機監視。全計算機控制已基本實現,并是今后的發展方向。火電廠的鍋爐、汽輪機及其輔機的運行,早已是自動控制或遠動操作,新建的大型火力發電機組應用了計算機控制,如30MW汽輪發電機組,正常運行時鍋爐產蒸汽量在100t/h以上,鍋爐本體的高度超過som,燃煤達10t/11以上,若用人力來燒這樣的鍋爐是根本無法實現的,但是采用集散控制系統,實現全計算機控制,一臺鍋爐有兩名操作人員就夠了。對于工業鍋爐,亦采用機械進煤的方式,運用自動或遠動控制其運行。冶金、化工等行業的熱力設備,也具有相當高的自動化水平。可見,熱力設備的運行,采用了大量的高尖技術。熱力設備一般在高溫高壓的條件下工作,要搞好熱力設備的安全運行,必須經常地進行維護和定期的大小修,為了提高熱能利用效率,必須利用新技術對設備進行技術改造,利用先進管理手段進行管理,因此,需要既有理論知識又有豐富實踐經驗的工程技術人員。
四、我國的熱能動力工程發展現狀
我國能源動力類熱能與動力工程專業形成于20世紀50年代。當時受蘇聯教育體制的影響,專業分割很細。在熱能與動力工程專業中就先后包括鍋爐、電廠熱能、內燃機、渦輪機、風機、壓縮機、制冷、低溫、供熱通風與空調工程、冷凍與冷藏、水能動力工程、水電站動力裝置、水電站動力設備、水能動力及其自動化、機電排灌工程、水能動力與提水工程以及工程熱物理等幾十個小專業,形成了以工業產品生產引導高等學校人才培養目標的基本格局,一定程度上與我國當時的發展相互適應。隨著改革開放,我國國民經濟體制發生很大的變化。社會對人的培養提出了新的要求。為了適應這種要求,1993年7月國家教委頒布的普通高等學校本科專業目錄,將幾十個小專業壓縮為9個專業,即熱能工程、熱能工程與動力機械、熱力發動機、制冷及低溫工程、流體機械與流體工程、水利水電動力工程、工程熱物理、能源工程和冷凍與冷藏。1998年教育部頒布的新專業目錄進一步將以上9個專業合并為1個,即熱能與動力工程專業。從原來的幾十個專業合并為1個專業,全國現在有120多所高校設有熱能與動力工程專業。熱動主要研究熱能與動力方面,是跨熱能與動力工程、機械工程等學科領域的工程應用型專業。熱動主要學習機械工程、熱能動力工程和工程熱物理的基礎理論,學習各種能量轉換及有效利用的理論和技術。本專業涵蓋的產業領域十分廣泛。能源動力產業既是國民經濟的基礎產業,又在各行各業中有特殊的應用,也是國家科技發展基礎方向之一。能源動力領域人才教育的成敗關系到國家的根本利益。隨著我國市場經濟的建立,社會需求和經濟分配狀態的變化、科技發展的趨勢、對本專業的生源、就業等形成了挑戰,更是熱能動力專業教的關鍵。同時,熱動還是現代動力工程師的基本訓練,可見熱動是現代力工程的基礎。
五、熱能動力工程的發展方向
(一)熱能動力及控制工程方向(含能源環境工程方向
主要掌握熱能與動力測試技術、鍋爐原理、汽輪機原理、燃燒污染與環境、動力機械設計、熱力發電廠、熱工自動控制、傳熱傳質數值計算、流體機械等知識。
(二)熱力發動機及汽車工程方向
掌握內燃機(或透平機)原理、結構,設計,測試,燃料和燃燒,熱力發動機排放與環境工程,能源工程概論,內燃機電子控制,熱力發動機傳熱和熱負荷,汽車工程概論等方面的知識。
(三)制冷低溫工程與流體機械方向
掌握制冷、低溫原理、人工環境自動化、暖通空調系統、低溫技術學、熱工過程自動化、流體機械原理、流體機械系統仿真與控制等方面的知識。使學生掌握該方向所涉及的制冷空調系統、低溫系統,制冷空調與低溫各種設備和裝置,各種軸流式、離心式壓縮機和各種容積式壓縮機的基本理論和知識。
(四)水利水電動力工程方向
掌握水輪機、水輪機安裝檢修與運行、水力機組輔助設備、水輪機調節、現代控制理論、發電廠自動化、電機學、發電廠電氣設備、繼電保護原理等方面的知識,以及水電廠計算機監控和水電廠現代測試技術方面的知識。
(五)熱能動力機械中工業爐的發展
工業爐是工業加熱的關鍵設備,廣泛應用于國民經濟的各行各業,量大面廣,品種多,影響極大。據不完全統計,全國12個行業縣以上企業,工業爐裝備11萬臺以上,機械行業占7.5萬臺(占爐窯總數66%)。工業爐中燃料爐約6萬臺,占爐窯總數55%以上,電爐絕5萬臺。工業爐是耗能大戶,能耗占全國總能耗的1/4,占工業總能耗的60%。工業爐中燃料爐能耗占工業爐總能耗的92%,其中固體燃料約占70%,液體燃料絕占20%,氣體燃料僅占工業爐總能耗的8%左右。可見燃料爐在我國工業爐中起著舉足輕重的作用。
(六)熱能動力機械在能源方面的發展
熱能動力工程在能源方面的發展熱能與動力工程專業將重點圍繞國家能源戰略,以“新能源、核能、智能電網、常規能源、節能減排”為主線,培養能適應國家能源領域(尤其是電力行業)快速發展要求的高級研究應用型人才。能源是人類社會賴以生存和經濟可持續發展的重要物質基礎。縱觀人類社會發展的歷史,人類文明的每一次重大進步都伴隨著能源的改進和更替。能源的合理開發和有效利用極大地推進了世界經濟和人類社會的發展。我國經濟的高速可持續發展同樣離不開能源,目前我國是世界上第二位能源生產國和消費國。能源供應持續增長,為經濟社會發展提供了重要的支撐。
八、結束語
綜上所述,隨著自身的發展以及在控制工程、汽車工程、水利水電工程、工業爐以及能源方面的應用,熱能動力機械將會釋放出更大的生產力,極大的帶動經濟的發展和社會節能理念的轉型。
參考文獻
關鍵詞:工程物理;專業特色;就業狀況
許多人容易混淆物理與工程物理,這里簡單闡述,工程物理著重于工程應用,而物理系中的物理偏向于理論研究,二者既有聯系,又有區別。相對而言物理系中的物理的理論性較強,一般有嚴謹的理論推導,學起來難度更大些,學生畢業后更適合搞理論研究,所以本科畢業后多數選擇考研深造。工程物理一般講究實用,學以致用,通常理論上不苛求透徹、嚴謹,重在實用,因此本科畢業后更能容易找到合適的、實踐性的工作。例如:工程力學的側重點在于工程建筑的受力而不是傳統力學上的各種受力情況的籠統的研究,如果學生想要學習純正的力學的話,可以考慮學習教育類的物理專業,現在工程力學和電機工程之類的專業多,是由于學校考慮到了就業的問題。
一、工程物理專業
工程物理是物理、工程和數學三種學科結合的學科,主要培養有堅實而寬廣的工程熱物理的系統基礎理論知識,熟知并能熟練運用相關學科的基礎理論和新技術開展本學科的科研與應用開發工作,深入了解學科的進展、動向和最新發展前沿的高級工程技術人才。基礎物理與要解決的問題及工程技巧相結合,使工程物理有廣泛的應用。這門交叉學科是為技術領域內繼續發明而設置,和傳統的工程學科不同,工程物理不需限定在一個科學或物理的分支,是指某一專門化的科學,如光學、量子物理、材料科學、應用物理學、納米技術、微型品制造、力學工程、電工程、生物物理、控制理論、空氣動力學、能量、固態物理等在應用物理方面提供較徹底的基礎訓練。它通過加強對數學、科學、統計和工程原理的應用,使解決工程問題更優化和具創造性的學科。這學科側重研究和發展,設計和分析,具交叉功能,是理論科學和實際工程間的一座橋梁。在許多國家中獲得工程物理或工程科學學位是科學學位,許多語言的“工程物理”直接翻成英文的“技術物理”。
工程物理學科是研究能量以熱和功,以及其他相關的形式在轉化、傳遞和利用過程中的基本規律及其應用的一門應用基礎科學,幾乎與所有產業部門及科技領域都密切相關,在人類社會進步和國民經濟的發展中起著重要作用。此專業的主要課程有熱力學專論、傳熱學專論、工程流體力學專論、現代實驗技術、現代數學方法概論、非線性動力系y、非定常及不穩定兩相流動、高效換熱器、計算傳熱學進展及其應用等。其課程設置面向新技術并具有工偏理的特色,其中有北京市和清華大學精品課。整個學習期間保持外語和計算機方面課程的連續性和不斷上層次,并通過眾多實踐環節培養學生將理論知識用于工程技術的能力,為學生今后的發展打下堅實的基礎。在許多大學,工程科學可包括從學士到博士課程的內容。數學、物理、化學和生物是全部課程的基礎。選課包括流體動力學、量子物理、等離子物理、相對論、固體力學、運作研究、信息技術和工程、動力學系統、生物工程、計算工程、工程數學和統計力學、材料科學、電磁學、納米科學、能量和光學等等。
工程物理專業培養近代物理電子學、輻射技術、加速器技術、核能工程、安全技術、粒子物理與核物理等方面的人才。此專業的學生畢業后基本應具有堅實而寬廣的工程熱物理的系統基礎理論知識,熟知并能熟練運用相關學科的基礎理論和新技術開展本學科的科研與應用開發工作,深入了解學科的進展、動向和最新發展前沿。此外,還應該擁有嚴謹求實的科學態度和作風,具有獨立從事科學研究的能力,并在本學科領域某一方面的理論或實踐上取得創造性研究成果。至少掌握一門外國語,能熟練地閱讀本專業的外文資料,具有一定的寫作能力和進行國際學術交流的能力。
二、工程物理專業就業方向及就業前景
由于現今此專業市場需要量很少,但是就業率很高,就業前景也不錯,畢業生一直深受各行業的雇主歡迎,工程物理專業學生畢業后可從事電子、電機、品質控制、市場推廣、程序編寫及教育等行業工作。畢業生亦可進一步在科學或工程學等范疇深造,獲取更高的學位。工程物理專業學生從事的崗位為:銷售工程師、研發工程師、光學工程師、工藝工程師、軟件工程師、數據庫工程師 管理員、數據庫工程師、高級軟件工程師、硬件工程師、銷售儲備干部、技術工程師、算法工程師等。
工程物理專業在專業學科中屬于工學類中的能源動力類,其中能源動力類共10個專業,工程物理專業在能源動力類專業中排名第1,在整個工學大類中排名第28位。截止到 2013年12月24日,322514位工程物理專業畢業生的平均薪資為5005元,其中應屆畢業生工資3573元,0-2年工資4253元,10年以上工資1000元,3-5年工資5338元,6-7年工資6816元,8-10年工資7686元。工程物理專業就業崗位最多的地區是北京。薪酬最高的地區是鹽城。據統計,工程物理專業就業前景最好的地區有:北京、上海、深圳、廣州、杭州、蘇州、武漢、南京、廈門、成都等,平均薪酬在7000元左右。
近幾年工程物理專業本科畢業生中,約有60%的學生直接免試攻讀研究生,約有10%~15%的學生選擇出國留學深造,其他的畢業生選擇就業。工物系畢業生就業及深造單位分布廣泛,例如:包含中國核工業集團公司、中國廣東核電集團、國家核電技術公司、中國航天科技集團公司、中國艦船研究設計中心等在內的著名大型企業;又如:國家環保部、國家工信部、國家發展和改革委員會、國家環保部、國家開發投資公司等政府機關;再如:中國工程物理研究院、中國科學院、電信科學技術研究院、中國石油集團鉆井工程技術研究院等科研院所;此外,還包含了中國農業銀行、中國人民銀行、上海浦東發展銀行等在內的金融領域。
三、結語
總的來說,工程物理的特色是“工程”和“物理”密切結合,培養既有堅實的數理基礎,又經過較強的工程設計、實驗能力訓練,且具有基本的人文社會科學及經濟、管理知識,善于把所學知識運用于工程實際,能在核科學技術和核工程領域,以及其他與近代物理技術、電子技術、計算機技術密切相關的領域從事研究、設計、開發、生產、管理、教學的高層次、高素質的創造性人才,就業前景十分廣闊。
參考文獻:
[1]周麗霞等. 應用物理學專業建設的探索與實踐[J]. 高等理科教育,2011,(01):78-81.
關鍵詞:風機翼型 數值模擬 鍋爐仿真
1.熱能動力工程的研究方向
熱動主要研究熱能與動力方面,是跨熱能與動力工程、機械工程等學科領域的工程應用型專業。目前我國有120多所院校開設有該專業,它由舊本科的九個相關專業合并而成,包括了原來的熱力發動機(080311)、熱能工程(080501)、流體機械及流體工程(080313)、熱能工程與動力機械(080319W)、制冷與低溫技術(080502)、能源工程(080506W)、工程熱物理(080507W)、水利水電動力工程(080903)、冷凍冷藏工程(081409)專業。
熱動主要學習機械工程、熱能動力工程和工程熱物理的基礎理論,學習各種能量轉換及有效利用的理論和技術。專業通過理論力學、材料力學、工程制圖、機械設計、電工與電子技術、工程熱力學、流體力學、傳熱學、控制理論、熱工測試技術以及專業方向課程的學習,使我們具備工程熱力學、流體力學、傳熱學和熱工測試技術等熱能與動力工程領域的基礎理論、實驗技能和基本專業知識,掌握制冷空調設備、制冷裝置、動力機械與動力工程、流體機械等設計、制造和實驗研究的基本技術。在此基礎上,它是一個寬口徑的專業,拓展空間很大,就業方向很廣,有電廠熱能工程及其自動化方向、工程熱物理過程及其自動控制方向、流體機械及其自動控制方向、空調制冷方向等。同時,熱動還是現代動力工程師的基本訓練,可見熱動是現代動力工程的基礎。
2.熱能工程技術在能源方面需要解決的問題
能源問題在當今社會舉足輕重,熱能與動力工程專業在國民經濟中的地位可想而知。
能源動力工業是我國國民經濟與國防建設的重要基礎和支柱型產業,同時也是涉及多個領域高新技術的集成產業,在國家經濟建設與社會發展中一直起著極其重要的作用。
風機是一種裝有多個葉片的通過軸旋轉推動氣流的機械。葉片將施加于軸上旋轉的機械能,轉變為推動氣體流動的壓力,從而實現氣體的流動。風機廣泛應用于發電廠、鍋爐和工業爐窯的通風和引風,礦井、隧道、冷卻塔、車輛、船舶和建筑物的通風、排塵和冷卻等[1]。尤其是在電站,隨著機組向大容量、高轉速、高效率、自動化方向的發展,電站也對風機的安全可靠性提出了越來越高的要求,鍋爐風機在運行中常發生燒壞電機、竄軸、葉輪飛車、軸承損壞等事故,嚴重危害設備、人身安全,也給電廠造成巨大的經濟損失[2]。此外,風機一直是電站的耗電大戶,電站配備的送風機、引風機和冷煙風機是鍋爐的重要輔機,降低其耗電率是節能的一項重要措施。
3.熱能專業中工業爐的發展
工業爐是在工業生產中,利用燃料燃燒或電能轉化的熱量,將物料或工件加熱的熱工設備。
中國在商代出現了較為完善的煉銅爐,在春秋戰國時期,人們在熔銅爐的基礎上進一步掌握了提高爐溫的技術,從而生產出了鑄鐵。1794年,世界上出現了熔煉鑄鐵的直筒形沖天爐。后到1864年,法國人馬丁運用英國人西門子的蓄熱式爐原理,建造了用氣體燃料加熱的第一臺煉鋼平爐。隨著現代化管理水平的提高,計算機控制系統的不斷完善,現代連續加熱爐也應運而生. 現代連續加熱爐爐型可以歸入兩大類:推鋼式爐和步進式爐。兩類爐型的根本區別,僅在于爐內的輸料方式。
4.爐內燃燒控制技術
其燃燒控制是步進爐的核心技術之一,手動控制已被自動控制方式所取代。目前大規格鋼錠推鋼式加熱爐可選用的燃燒自控方式通常有:
(1)空燃比例連續控制系統,該系統主要由燒嘴、燃燒控制器、空氣/燃氣比例閥、空氣/燃氣電動蝶閥、空氣/燃氣流量計、熱電偶、氣體分析裝置、PLC等組成。工作原理是由熱電偶或氣體分析裝置檢測出來的數據傳送到PLC與其設定值進行比較,偏差值按比例積分、微分運算輸出4-20 mA的電信號分別對空氣/燃氣比例閥和空氣/燃氣電動蝶閥的開度進行調節,從而達到控制空氣/燃氣比例和爐內溫度之目的。
(2)雙交叉限幅控制系統,該系統主要由燒嘴、燃燒控制器、空氣/燃氣流量閥、空氣/燃氣流量計、熱電偶等組成。工作原理是:通過一個溫度傳感器熱電偶把測量的溫度變成一個電信號,該信號表示測量點的實際溫度,該測量點的溫度期望給定值是由預存貯在上位機中的工藝曲線自動給定的。根據這兩個溫度值偏差的大小,PLC自動校準燃氣/空氣流量閥的開度。該閥通過電動執行機構定位。空氣/燃料比控制,借助于孔板和差壓變送器來測量空氣流量,燃氣的流量是借助于一臺安裝在燃氣支管上的質量流量計來測量,使精確的溫度控制得以實現。
5.軟件仿真鍋爐風機翼型葉片
由于鍋爐葉輪機械內部流場非常復雜,并帶有強烈的非定常特征,進行細致的實驗測量非常困難,目前尚沒有完善的流體力學理論解釋諸如流動分離、失速和喘振等流動現象,這就迫切需要可靠詳細的流動實驗和數值模擬工作來了解機械內部流動本質。將利用軟件對鍋爐風機翼型葉片進行二維的數值模擬,研究空氣以不同的方向流入翼型葉片入口所造成的流動分離。根據數值模擬的一般步驟:創建二維模型,進行網格劃分,設定邊界條件和區域,輸出網格,再利用求解器求解,對不同空氣來流攻角角下的流動進行二維數值模擬。在得到模擬結果后,對不同攻角下模擬所得到的速度矢量圖進行比較分析,得出鍋爐風機翼型邊界層分離和攻角的關系。(作者單位:遼寧工程技術大學)
參考文獻:
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關鍵詞:能源與動力工程 專業導論 教學方法 專業特色
中圖分類號:G642;TK0-4 文獻標識碼:A 文章編號:1672-3791(2015)11(b)-0171-03
Talking About Professional Introduction Course of Energy and Power Engineering
Li Jianzhong1 Yuan Li2 He Xiaomin1 Mao Junkui1 Zhang Jingyu1 Shi Bo1
(1.Nanjing University of Aeronautics and Astronautics, Jiangsu Province Key Laboratory of Aerospace Power System,Nanjing Jiangsu,210016,China;2.PLA University of Science and Technology, School of National Defense Engineering,Nanjing Jiangsu,210007,China)
Abstract:Based on training of professional talents and demand for talents of energy and power engineering,and also in view of school-running characteristics (aviation,aerospace,civil aviation) of Nanjing University of Aeronautics and Astronautics and course highlights of energy and power engineering,professional characteristics and training objectives of energy and power engineering were introduced and the necessity of establishing professional introduction course was analysed.The teaching methods of theory and practice for professional introduction course of energy and power engineering were discussed.
Key Words:Energy and power engineering;Professional introduction;Teaching method;Professional characteristic
高等學校是培養專業型人才的搖籃和基地,制定合理的培養方案、設置具有綜合體系的專業課程、配套相應的實踐教學平臺、改進教學方法、提高教師水平等是實現循序漸進地引導學生快樂學習、輕松了解和掌握專業技能及成為高技能專業型科技人才的保證。專業課程設置關系到如何讓學生“喜歡學”、如何讓學生知道“學什么”、及如何讓學生掌握“如何學”。專業導論課,是進行系統專業學習的先導和鋪墊,是引導學生了解所學專業和相關專業的入門課程,有利于幫助大學生盡早了解所學專業性質、培養專業興趣、掌握專業學習方法、規劃自身發展,能夠起到重要的導航作用[1]。
1 專業特色及培養目標
國家即將啟動以航空發動機/地面燃氣輪機為核心的高效動力裝置重大科技工程專項,明確提出要突破高性能動力裝置的核心關鍵技術,提升我國各類核心裝備、重大機械設備動力系統的自主保障能力。我國能源供需矛盾尖銳,結構不合理,能源利用效率低,一次能源消費以煤為主,化石能源的大量消費造成嚴重的大氣污染,霧霾天氣不斷,嚴重影響人類的健康。如何滿足持續快速增長的能源需求和能源的清潔高效利用,對能源科技發展提出重大挑戰。國家正在推進清潔能源開發與高效利用技術、節能減排技術、高效動力技術等為主的多項計劃,作為涵蓋能源、動力及環境領域的核心學科之一,能源與動力工程學科必將在新能源開發與綜合利用、高效低污染排放動力技術、節能減排技術等領域發揮關鍵的科學與技術支撐作用,為我國早日實現節能減排的宏偉目標提供強有力的技術保障,發展前景廣闊。國家重大計劃和實施綱要為能源與動力工程專業的發展提供了廣闊和美好地前景,該專業迎來了歷史性的發展機遇,同時也帶了巨大地挑戰,尤其在綜合素質高、創新能力強的能源與動力工程專業人才培養方面,對如何進一步辦好能源與動力工程專業、提高本科和研究生教學水平、做好高水平人才培育基地提出了更高地要求。
大部分剛踏入大學校門的新生對自己專業認知及畢業后從事工作崗位了解甚少,對大學生活和專業學習既好奇又迷茫,同時,中學階段被動式學習和吸收,學習時間緊,作業量大,承受具大考試壓力,而進入大學以后,很多學生像脫韁的野馬,擺脫了家長和老師的束縛,學生的自主學習、獨立學習積極性降低,失去學習目標。鑒于此,一般高校在大一期間都設置了專業導論課,不僅要指導學生解除在該專業一些問題上的困惑,還要能引導學生更好地適應大學生活,幫助學生領會大學的學習方法及提升自主學習能力,消除學生的不適應性以提升學生自立、自主學習的能力,幫助學生更好地規劃學習,實現學習目標。專業導論課教學內容一般包括:(1)介紹專業背景和專業特色。(2)專業人才培養方案的課程體系及相互邏輯關系。(3)涉及的基本專業知識、專業拓展及交叉學科。(4)本科和研究生學科的對接關系。開設專業導論課可以幫助學生了解未來的就業和發展趨勢,增強專業學習興趣,為順利完成大學學業奠定基礎。高中生進入大學后,常常因為不適應大學學習生活環境、不明確自己努力的方向而迷茫、放松自我約束,不能快速順利地完成由高中生向大學生的角色過渡,造成學習成績和思想滑坡。教學實踐表明,開設專業導論課程有利于學生了解專業,激發學生學習專業課的興趣,對以后學習專業及專業基礎課具有良好的導向作用。探索在本科低年級階段開設專業導論課程對教學質量的提高、學生素質培養具有重要意義[2]。高校應該在更新教育觀念、加強教學管理、集中優勢師資、編寫特色教材等環節著手進行改革,全面推進專業導論課的開設,切實提高人才培養質量[3]。
南京航空航天大學能源和動力工程專業傳承了本校的航空、航天和民航特色,長期致力于動力領域的基礎研究及相關技術,形成了高效燃燒組織、強化換熱理論及應用、復雜流動仿真與控制、新概念動力裝置設計等多個優勢明顯的特色方向。能源與動力工程專業緊密結合國家和江蘇省工業和國民經濟發展,以科學技術轉化生產力為目標,為國家和地方經濟發展提供重要技術支撐和人才儲備。南京航空航天大學的能源與動力工程專業在多年的專業建設和發展過程中,始終弘揚學校“負重奮進、獻身國防,唯實創新、志在超越”的辦學精神,把人才培養放在首要位置,研究能力持續攀升,產學研效果突出,素質教育特色出眾,創新型優秀人才培養成效突出,教學改革、課程群建設及國際交流不斷完善和進步。因此,南京航空航天大學的能源與動力工程專業以素質教育為導向的人才培養體系特色突出,國防特色鮮明,基礎研究能力和服務地方經濟發展能力出眾,師資力量雄厚、專業綜合實力強,具備了非常廣闊地發展前景。
專業課程群是優化學生知識結構、培養學生創新能力、提高學生工程技術能力的基礎,直接影響實驗實踐教學體系和師資隊伍的建設。借鑒國外著名大學中相關專業的培養方案及課程體系設立模式,在充分考慮南京航空航天大學能源與動力工程專業特色的現有培養方案基礎上,增加了實踐性教學環節在專業教學計劃中的比重,強調學生的應用知識和實施能力。該專業發展核心專業課程體系的核心指導思想為完善基礎類課程體系、優化課件,建立了開放式虛擬熱工基礎試驗系統,提升教學效果;建設了燃氣輪機動力系統、節能減排、新能源利用3個核心課程群,理順各門課程知識領域的相互關系,遵循教育教學規律,突出特色,逐步完善該專業的課程知識體系,以流體力學、熱工學為理論基礎,輔助以機電、計算機和控制等學科的理論知識,培養具有高尚人格品行和社會責任感,具備扎實的理論基礎和專業水平,熟悉能源利用、轉化及動力系統原理、應用技術的專業人才,可以從事能源動力、環境保護、新能源研究開發、動力系統設計、制造、控制和管理等的工作。
2 專業導論課的教學方法
專業導論課作為學科啟蒙課程之一,旨在促進低年級學生在較短時間內概略了解自己所學專業的概念、內涵、地位、作用、專業現狀、應用前景,增強新生學習目的性,激發學習興趣和動力,引導學生對該專業的人才培養計劃和培養目標、課程體系等了解,提高學生對所學專業的認知度,培養學生專業感情,有助于學生確立專業學習目標,促進學生以積極的心態投入未來的學習生活[4-6]。專業導論課從培養方案討論開始,讓學生總體了解大學的培養模式,了解課程設置的特點,了解每門課的作用以及各課程之間的關系等,幫助學生認識到其在低年級所學在高年級有所用。不僅有助于學生提高學習興趣,更有助于學生制定中長期學習計劃。
南京航空航天大學能源與動力工程專業導論課采取理論教學和實踐教學相結合的方式,培養學生對所學專業從宏觀上了解該專業的課程體系和課程結構。理論教學環節,專業導論課的授課采用多位教師和專家聯合授課的方式,通過專業負責人對能源與動力專業培養方案解讀和相關專業老師以航空、航天、民航及相關領域為背景進行具體的專業介紹,讓學生對所學專業有更深地了解。重點強調普適性教學,授課內容不包含具體方法、原理等,專業內容選擇上應全面,表現形式應具啟發性,且新穎、形象,具有一定的綜述性,深淺適當。課堂上創設更加寬松的學習氛圍,多些特色、多些思考、多些討論、多些實踐。專業導論課的教學目標設計成具有引導學生認識專業、了解專業,促使學生熱愛專業、明確個人發展規劃。實踐教學環節,安排現場參觀、實驗演示等,對提升學生的學習興趣、調動學生學習積極性具有作用積極。學生組隊專題討論,就某個同該專業領域相關專題開展調研和論述,合作撰寫論述報告,小組成員上臺講述并分別回答如下問題:選題同該專業有何聯系?目前發展狀態?未來發展趨勢?可能會涉及哪些知識?該專業哪些課程會涉及這些知識?該選題同哪些企業和研究機構相關等?南京航空航天大學能源與動力工程專業導論課以寬松、多樣化的教學安排調動學生學習的積極性和提升學習效果。為了實現能源與動力工程專業導論課在有效教學中的作用及其實施對策,在本科專業建設項目“能源與動力工程專業導論視頻課”的支持下,拍攝并制作了八個單元的能源與動力工程專業導論課程視頻,在學校網絡教學平臺上建成課程網站、上傳主要課程PPT、課程視頻、課程教學大綱等材料,學生可以更深入學習該課程和深入了解該專業。
3 結語
專業導論課是為大一新生能夠初步了解專業知識、掌握學習方法、做好職業生涯規劃的一門啟蒙和科普課程,啟發、調動大一新生的自主學習積極性,引導新生熟悉能源利用、轉化及動力系統原理、應用技術等知識,了解能源與動力工程專業涉及能源動力、環境保護、新能源研究開發、動力系統設計、制造、控制和管理等行業,引導學生熱愛所學專業、進行大學成長規劃及職業生涯規劃及實施,逐漸提高自主學習能力,有計劃地進行自我培養。能源與動力工程專業導論課教學模式是采用專業組長和同行專業教授配合理論教學和實踐教學的靈活性和多元化教學方法,使得專業導論課程能夠很好地激發學生的參與意識和學習興趣,幫助學生掌握專業學習方法,為高效地學習后續專業知識打下了堅實的基礎。專業導論課是引領大學生建立專業自信心和專業歸屬感、走入專業領域的向導,在大學一年級新生在大學的學習和成長過程中,具有重要的領航作用。
參考文獻
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