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“换热器原理与设计”课程教学研究

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“换热器原理与设计”课程教学研究

1.引言

换热器也称为热交换器,是将热量进行交换的通用设备,是在生产和生活中不可缺少的,应用于化工、动力、食品、制冷、建筑、航空、电子等各个方面的热利用设备。换热器的设计是工程应用中的重要部分,而换热效果的优劣对能源的有效利用具有重大的影响。针对传统能源的匮乏以及新能源的占比较低等问题的存在,能源的利用率成为人们目前追求的主要方向之一。“换热器原理设计”这门课是能源与动力工程专业的专业课程。通过本课程的学习,使学生掌握各种形式热交换器的工作原理、分类、结构部件、重要参数选择和设计计算方法,并对试验研究方法、强化传热途径、优化设计和性能评价有一定了解,使得学生具有设计产品并解决实际问题能力的技能。本课程主要以设计以及大量的公式计算为主,对于具体的讲解过程,较多情况下会让学生产生疲劳及乏味的情况。为提高学生的学习兴趣,提高教学质量,本文对此课程的教学进行优化。

2.教学内容优化

本课程采用32课时授课形式进行讲授。主要以换热器的具体原理的理解以及换热器的结构、热力参数的设计为主。由于此课时量分配较少,若不能够进行教学内容的合理编排,则不能受到足够的重视。为此,需在教学过程以及学生对于后续课程的应用基础上进行教学内容优化,同时兼顾当今社会的人才需求。具体内容如下。首先,教材的选择。选用东南大学出版社的高等学校工程热物理专业规划教材《热交换器原理与设计》作为教材,同时建议学生参照换热器设计手册等内容辅助完成本课程的学习。其次,对于教学内容的调整。对于本课程的设计,基础是为了完成两方面内容的学习,即原理学习及设计学习。但学生在就业应用及深造的过程中反馈的信息发现,仅限于此不能够满足后续的学习与应用。需对内容进行拓展以及优化。基于此,将教学内容分为几个大的范围,主要包括:换热器原理、换热器设计、换热器生产及测试、换热器优化、换热器性能评价五个大方面。增加原理的学习课时,为学生的应用打好基础。在完成此课程后,增加换热器设计的课程设计,选取一种较为常用的换热器类型,根据具体的结构参数完成一个整体的设计过程,从而加深对设计内容的理解。增加测试、性能优化、性能评价的内容,指导学生在进行学习设计校核的同时,学习换热器的运行管理,为后续工作以及深造奠定较深的基础。

3.教学方法优化

教学方法对于学生的理解以及记忆具有重要的应用。基于本课程的性质及教学的重要性,根据具体的讲解内容需要提供不同的教学方式,阶段性地进行教学深入,提高学生对于整体内容的学习兴趣,提高教学质量。针对优化的教学内容,需要制定相应的较为优化的教学方法进行配合,使得学生能够对所学知识有一个较好的理解与掌握。具体采用的教学方法分为以下几个部分:

(1)形象教学。采用计算机多媒体与网络技术应用于换热器原理与设计的课程,向学生提供文字、图像、图形、动画、声音等知识资源。也可以采用内部网站的形式,提供给学生学习参考。对于换热器原理的讲解,采用可视化的形式展示提高学生的学习兴趣,同时提升教学质量。

(2)计算机绘图实践。对于换热器的结构及布置的讲解,可以采用计算机拼图的形式进行讲解。例如,以分组的形式鼓励学生采用三维绘图软件绘制组成换热器结构的零件,并通过装配的过程加深学生对于不同结构形式换热器的理解。

(3)课程设计。换热器原理与设计本身是一个应用型较强,设计范围较广的课程。通过工程实例、部级行业标准的讲解、设计手册讲解以及工程图纸分析等形式为学生树立工程设计与应用的意识,指导学生从实际应用的角度考虑产品设计。

(4)产品测试与研究。对于换热器的设计不仅仅停留在产品的设计及校核过程中。工程的应用注重的是使用效果及优化改进。基于此,在进行课程讲解过程中,需从原理及换热器的结构形式出发作为一个基础依据,从换热器的试验测试、传热强化及性能评价等方面对换热器产品进行一个总体的评价。

(5)知识拓展。课堂的学时数对于学习内容的讲述远远不够。根据从事此方向工作的企业以及毕业生的反馈,在工程应用中,经验以及具体的应用没有在教材以及课程中具体的介绍。因此,对于学生课外信息的拓展、资源的检索学习是至关重要的一个方面。通过工程的应用实践以及新发展、新动态等激发学生的学习兴趣,拓展学习能力,培养创新意识。

4.结语

为紧跟社会发展步伐,优化换热器设计的课程,本文在现有的换热器课程教学的基础上,对教学的内容进行贴近工程应用的优化,并针对不同的教学内容提出对应的教学方法优化,保障学生掌握基础知识、拓宽学习视野,从而培养能够快速完成角色转变的社会需求型人才。