换热器课程设计总结范文1
“工程热力学与传热学”是汽车服务工程、热能与动力工程等专业的必修课程。它是研究热能与机械能相互转换及热量传递规律的一门学科。作为工科类的一门专业基础课，“工程热力学与传热学”课程教学历史悠久，至今已有五十多年。然而该课程存在“理论性强”、“知识点多”、“难于理解”等特点，长期困扰着广大师生。因此对该课程进行教学改革，探索提高“工程热力学与传热学”课程教学质量的方法是十分必要的。
1 课程特点及教学现状
“工程热力学与传热学”课程主要包括热力学第一定律、热力学第二定律、热力过程计算、传热学的基本概念、换热器热计算等。由于该课程源于实际生活的总结，包括理论知识的推导及经验公式的应用，教学内容需要联系大学物理和高等数学等方面的知识，教学难度大，存在的主要问题有：
1.1 课程总学时偏少
“工程热力学与传热学”课程围绕能量转换与传递这一主线，是对工程热力学与传热学两个研究方向的综合。其特点是涉及内容广，知识点多。然而，随着社会的发展，教育思想、教育观念在不断变化着，大学阶段开设的课程越来越多，分配给每一门课程（特别是专业基础课）的学时数不断减少。①总学时数不断减少与教学内容不断增加之间的矛盾，是“工程热力学与传热学”授课教师面临的一个重要矛盾。要继续保持或提高该课程的教学质量，就必须要调整教学大纲，改革教学方法，对授课内容有所取舍，突出重点和难点。
1.2 实践环节少
“工程热力学与传热学”作为一门专业基础课程，其知识点的归纳，大多是来源于人们对实践知识的长期积累和总结。因此该课程必须与实践教学紧密结合起来。由于实验设备的有限性，而现有每个班级的人数众多，必须分多个组进行实验。这必然导致实验课程时间过长、教师的工作量过大等。因此为回避这些问题，许多高校在讲授专业基础课实验时，往往采取集中统一安排实验的方式，且实验学时占总学时的比例非常小。这样实验课程与理论课程完全分开，学生对于实验缺乏深刻的认识，影响了他们对于理论知识的理解和消化。比如在讲授稳定流动能量方程应用领域的时候，需要做蒸汽轮机的热交换、换热器的热交换、压缩机的热交换及喷管的流速试验等等，然后在部分高校中由于受到设备的限制等原因，往往只做其中一个实验，这大大影响了学生对知识的认知度，不利于对稳定流动能量方程的理解。
1.3 学生积极性不高、缺少互动
“工程热力学与传热学”课程用到的理论知识多，内容涉及面广，不少章节还需要联系“大学物理”等课程的知识，因此难度较大。学生需要花大量的经历去消化理解。而该课程还涉及一些复杂的计算公式（比如换热器的热计算），学生的学习积极性差。授课教师的教学方法缺乏吸引力，一些专业基础课教师为给学生们传授更多的知识，甚至能讲满整节课，不给学生一点消化的时间。在师生交流方面、课程作业的修改反馈等方面，学生与教师缺乏良好的沟通，这些都降低了学生的学习兴趣。
“工程热力学与传热学”课程教学的最终目的是服务于社会。而社会在不断发展着，这就要求“工程热力学与传热学”课程的教学也需要与时俱进，授课教师要有敏锐的观察力，从培养高素质人才的角度出发，对现有的“工程热力学与传热学”课程进行教学改革。
2 课程教学改革及教学方法探索
2.1 改革教学内容
“工程热力学与传热学”作为一门传统课程，知识体系在不断变化着，如果还把以前那些传统的能量转换设备拿出来重点讲，显然是不能适应新世纪人才培养需求的。那些过时的观点和思想，不仅影响学生对最新领域知识的掌握，同时使学生对书本知识产生怀疑，严重影响其积极性。因此授课教师要对“工程热力学与传热学”教学内容进行更新，紧跟学科发展前沿。要综合各个教材的优缺点，对自己的教义进行定期修改和完善。在教学中，要对教学内容有所取舍，突出重点。这样既减轻了学生负担，又为教师节省了上课时间。
2.2 改善实验教学
“工程热力学与传热学”理论知识较多，难于理解，因此通过实践课程来加深理论知识的理解显得尤为重要。学校应充分认识到实验教学的重要性，增加对实验设备的投入，调动实验教师的积极性。实验教学应更多地发挥学生的主观能动性，让他们尽可能多的参与到实验的设计和分析之中，以提高其动手能力。授课教师可开设开放性实验、综合性实验及对比试验，鼓励学生自己动手、独立完成，以促进知识的融会贯通。比如换热器的设计，可以让学生根据所学的传热学理论知识，自己动手设计一些散热片，并进行热计算，分析其散热性能。
2.3 改进教学手段
课程总学时的不断减少，迫使授课教师必须要进行教学改革。现代化的多媒体教学手段，可以在短时间内传递更多的信息量。因此，教学手段改革目标是将现代化的教学手段融合到的“工程热力学与传热学”课程教学之中，实现与传统教学的有机结合。例如，在绪论部分关于热能的利用现状就可以采用播放影片的方式来激发同学们的兴趣。而在讲授传热学中的计算公式时，可以将推导过程制成多媒体的形式，授课课时，教师只需在黑板板书推导思路，然后用多媒体PPT展示推导过程。这样极大地节省了时间，而且有助于学生的理解。此外，还可以采用FLASH动画、影片等方式来激发学生的兴趣，提高其学习的积极性。
2.4 加强师生互动交流
提高学生学习兴趣和积极性，调动学习气氛。将互动式教学方法②引入“工程热力学与传热学”课程的教学中，使学生主动思考问题。在教学中促成授课教师和学生之间的相互交流和探讨。比如讲授热力学第二定律的发展过程时，可以首先向学生提出问题“是否所有满足热力学第一定律的自然现象都能够实现呢？”要求学生结合实际生活经验，提出自己的观点，并给出理由。然后将学生所总结的规律与热力学第二定律进行比较，找出差异。通过这种方式必然会使学生对热力学第二定律的理解更加深刻。“提问式”互动，是实现师生交流的一种良好途径。“工程热力学与传热学”授课教师宜更多地采用互动交流的方式来传授知识，从而提高学生的学习积极性。
3 结束语
“工程热力学与传热学”课程教学改革需要授课教师需要克服重重困难，是一项漫长的过程，离不开教育系统各个部门的配合。通过改革教学内容、改善实验教学、改进教学手段、加强师生互动交流等等，将知识教育与素质教育结合起来，探索适应该课程特点的教学方法，必将使课堂教学效果达到一个崭新的水平，为培养新世纪高素质人才奠定坚实的基础。
注释
换热器课程设计总结范文2
关键词：中职；化工原理；教学策略
化工原理是从事化工行业人员必须要学习的课程，它对化工生产过程中所涉及的较为常见的单元操作规律进行了全面的揭示。化工原理课程是中职院校化工类专业基础课程的重要组成部门，是公共基础课到专业课的过渡，是“承上启下”的关键课程。化工原理课程的掌握程度对后续专业课程的学习有着重要的影响。教师应该采用有针对性的教学方法，使学生对专业基础知识有必要的掌握，尽快进入专业内容的学习，为学生日后的职业发展打下坚实的基础。
1 利用“化工环境背景”实施教学
中职化工原理课程的实践性要求很强，学生除了需要教师在课堂上讲解基础理论知识，还需要在教师的指引下完成实践操作。因此，教学过程不能仅限于教室，还应该在实验室中搭建教学环境，为学生营造具有化工背的教学场景。职业院校的培养目标是使学生具备从业技能，而技能型人才的培养不能脱离“化工环境”。一味地追求理论教学，忽略了实践技能的培养，将违背职业院校的教学目标。但是，技能要依靠理论的指导，不是熟练侧操作工。理论教学过程的确枯燥乏味，学生不易理解，老师教着费劲。因此，化工原理课程教学过程的有效实现，可以通过对教学内容和顺序的调整来完成，选取恰当的时机，对学生进行实验教学，在实验中遇到的问题时可先让学生讨论解决方案，然后再进行理论知识讲解，让学生理解理论知识的具体应用；在理论知识的指引下完善实验操作，加强学生对理论知识理解的同时，强化实操技能。这样使教学过程的有效性提升，实现了理论知识和实践技能的有机结合。
引用多媒体教学方法对教学过程来说起到了积极的促进作用。多媒体能够将“声、视、色、影”形象化，对“化工环境背景”的创造来说意义重大。在教学过程中，多媒体教学方法的合理运用，不仅可以凝聚学生的注意力，激发了学生对专业知识学习的兴趣，而且有效地缩短了课堂教学的时间，促进课堂教学的效率全面提升。在化工原理多媒体教学中应用较多的方法有：实验效果演示、课件讲解、仿真模拟等。例如蒸馏单元中两个较为重要的知识点，最小回流与全回流的讲解过程，教师不借助多媒体教学方式，也能够完成知识点的讲解，但是学生理解起来较为困难，教学效果不理想。多媒体课程教学，通过动画课件演示，清晰明了地将“从全回流到最小回流的梯级变化”呈现的学生面前，有助于学生的理解，使难点知识的学习变得简单轻松。
2 教学内容的设置要以学生为本
经典的化工操作过程及化工设备是化工原理课程讲授的主要内容。以现在职业学校学生的学习状态而言，化工原理教材章节的编排采用各种典型化工单元，教材理论会较深，学生的学习效果较差。完全打破长期形成的知识体系，在教材内容上来说也是不现实的。举一个传热单元的例子，教材的内容一般都是从传热的基本概念开始，接下来是传热速率、三种基本传热方式、总传热系数、传热推动力、传热面积、到换热器为止。在教学过程中，一般都是从基本的概念知识开始，在按照上面的顺序依次讲解三种传热方式的基本规律、计算方法等，最后讲到换热器。在当今的教学中，教师们已经习惯于这样顺序的教学。但是应用到实际教学中，针对现在中职学生的学习状况，学习效果并不好。我认为存在更好的讲授方法，在传统的教学顺序上，做出适当的改变。可以从换热器这一知识入手，将换热器作为学习传热这一整个单元的切入点。新的教学顺序是：①初步了解阶段：换热器的工业应用、结构、类型、传热原理等知识的讲授；②进一步加深印象阶段：组织观看录像、仿真模拟实验；③实验阶段：进入实验室操作，现场接触换热器，开始换热器的实验，学会换热器的操作，学习壁间两侧流体的不同流动方式，并为了下一次实验，记录下逆流、并流对换热度传热效果的原始数据，在实验结束后，学生之间进行对换热器的小结和讨论；④深层次学习阶段：选用或设计换热器。包含传热面积、传热推动力、传热速率、总传热系数等；⑤再次实验阶段：带第一次实验的原始数据，再次进入实验室，完成测定膜系数的传热实验；⑥总结：改变后的学习顺序，可以使得学生学习由浅入深、从易到难、循序渐进、反复渐进、反复强化难点。同时这样的学习方式既学习了理论的知识，又结合了实际实践，同时符合培养职业学习的特点。将换热器作为学习传热单元的切入点，从换热器入手，通过对换热器各项知识的深度学习，逐步完成对整个单元的学习。其他的单元也可以采用同样的学习方法，例如蒸馏单元，切入点就可以选用精馏塔和蒸馏釜。
3 搭建第二学期平台，激发学生潜在学习能力
除了加强课堂教学这一项可以提高学生化工原理这门课堂的效率外，也可以适当的延续课外教学，这一环节必不可少。为了进一步巩固知识课堂上的所学，最大可能激发高职学生的潜在学习能力，建立课外的化工原理学习平台势在必行。现在化工原理学习一对一结对帮扶活动和化工原理兴趣小组这两项课外活动发展较为成熟，通过课堂外的多样学习平台和学习模式，让课堂知识在课外得到延续和实践，在第二课堂的学习可以主要培养学生的自主管理能力和自组学习能力，做到以学生为主体的教学，进一步激发学生的潜在学习能力和调动学生的学习积极性。
4 建立课堂教学激励机制
激励方式的最终目的是将学生“要我学”思维发展成“我要学”思维，最大限度调动学生的学习积极性，让学生主动的加入到课堂内外的学习活动中。教师建立合理的激励机制，并引入到化工原理课堂教学，让学生有目的地带着问题参与知识教学中。而在整体教学中，要让学生真正成为课堂教学的主体，而教师起到指导鼓励作用。教师需要授课前将充分研究教学内容，找出教学难点。课堂上设计良好的教学环节，例如分组讨论、组间辩论等形式，做好教学的大方向把握。在课堂外，组织好学生的课外实验实践活动。对于重要难点的把握，避免直接将难点和方法指给学生，鼓励学生主动发现难点，并将其分析、简化，按照阶梯难度，循序渐进的方式教授给学生。这样多采用启发、鼓励的方式，将难点交给学生自己解决，可以加深学生的学习印象，更好地达到良好的学习效果。
5 总结
中职教育是技术型、实践型和职业专门化的高等教育，经过在教学过程中不断的探索和实践，已经能较好的处理基础课与专业课、专业技能与综合素质、理论教学与实践教学之间的关系，今后需要做到结合我国实际情况，进一步开展高层次人才培养模式，培养适应当今社会的一技多能型人才。
参考文献
[1]程圣国.基于实际工程课题的土力学实践教学改革探讨[J].现代阅读（教育版），2011，（09）.
[2]吴桂明.中职院校“网络操作系统”课程教学改革方案探讨[J].新乡学院学报（自然科学版），2011，（3）.
[3]张健.职业学校电脑美术设计专业教学改革初探[J].现代阅读（教育版），2011，（09）.
换热器课程设计总结范文3
关键词：换热器；高效传热；温差场；改变传热面积。
中图分类号： TK172 文献标识码： A
一、引言
在换热器领域，高效传热是目前一直倡导的课题，怎样通过基础元件及在磁场的条件下来提升改变效率是其常用的手段。温差场均匀性的理论分析是其实现的依据，在一定的条件下，顺流换热器的效能可大于逆流换热器的效能，其原因就是此时顺流换热器的温差场要比逆流换热器均匀。本文根据温差场的理论性研究，来提出换热器在实际应用中的效能提升分析。
二、换热器温差场
换热器是具有大容量滞后和纯滞后的热工设备，工况发生变迁后，换热器出口参数反应滞后，换热器将处于长时间的动态过渡过程，无法立刻达到新的平衡状态。换热器的结构和工况变化不同,其动态特性也不一致。本研究对不同结构换热器的温度及流量进行阶跃变化，分析换热器出口参数响应及内部温度场变化，利用温差场均匀性因子评价动态过渡过程。在换热器中，每一个子换热面两侧的冷热流体之间都存在一个温差，这些不同子换热面上的冷热流体间的温差构成了换热器的冷热流体的温差场，为了表征换热器温差场的均匀度，过增元等对二维问题用下式定义了一个温差场均匀性因子：
（2.1）
式中T（x，y）和t（x，y)分别为热流体和冷流体的温度，L、W为换热器的尺度。
三、换热器均匀性因子
1、顺流换热器
如图所示的单管顺流换热器，假定冷流体为小热容量流流体。沿程的传热系数和管径不变，则考虑微元换热面上的换热量：
（2.2）
（2.3）
式中A为管子的截断周长，U为传导系数，对上式求解并在0处算出边界条件，得简化形式：
（2.4）
式中换热器的热容量流比，和分别代表小热容量流和大热容量流；式中换热器的传热单元数，U为换热器的传导系数，A为换热器的传热面积。
图一 换热器的示意图
由上几式及边界条件可得出大热容量流流体混合小热容量流流体不混合时的叉流换热器的温差场均匀性因子的解析式：
（2.5）
由上式推导出的流体变化形式：
图二 流体变化形式
四、换热器类型及理论模型
针对工程中常用的并列交叉流及逆向交叉流换热器,在换热器温差场均匀性原则的指导下分别提出改进方案,并对原方案及新设计方案进行实验，用具如下：
1、并列交叉换热器
2、逆向交叉流换热器
理论模型：
四、结论
从理论上进行推导传热面积非均匀分布时局部温差算术平均值和换热器的对数平均温差之间的关系式,求出了在总传热面积维持不变的条件下逐步改善温差场均匀性的传热面积分布递推公式。在模型概念上进行综述,对接下来的实际试验做出纲领性建设意见，用来推算总传热面积维持不变的条件下,在冷热流体相交点附近及由该点所在对角线从两侧往对角线所处区域增加传热面积,可改善换热器的温差场均匀程度,强化换热器的传热。
五、参考文献
[1] 过增元，胡桅林，张朝民，变分原理在叉流换热器优化中的应用，高等学校第三届工程热物理全国学术会议论文集，1990
[2]周森泉. 换热器温差场均匀性原则及其应用
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[4] 徐天华，崔乃英，谭盈科，开发管内插人物强化高粘液传热的方法探讨，中国工程热物理学会传热传质学学术会议，863106，1986
[5]Landau，H.G.andHlinka，J.W.，SteadyState Temperature Distributionina Counterflow Heat Exehanger Including Longitudinal Conductioninhte Wall，ASMEPaper，1960
[6] 过增元,热流体学,清华大学出版社,1992
换热器课程设计总结范文4
论文关键词：智能仪器；教学实践；教学改革
《智能仪器设计》是为测控技术与仪器专业本科生开设的一门专业必修课，主要讲授智能仪器的开发、设计方面的专业知识，是仪器仪表应用、开发、生产单位及科研院所技术人员必备的专业知识。使学生了解、掌握智能仪表设计的原理和方法，培养学生理论联系实际、独立分析解决实际问题的能力。该课程是一门融合多项新技术且对实践性要求很高的核心课程。教学内容分为课堂教学、课内实验及课程设计三部分。课堂教学与实践环节紧密结合，并与之前进行的微机原理、单片机与嵌入式系统等教学内容相互衔接，对该课程教学内容进行深化、延伸、补充，使学生加深对所学理论知识的理解，达到对教学内容的熟练掌握。通过本课程的学习和实践，可有效地提高学生的动手能力，培养学生分析问题、解决问题的能力。学生从课堂教学中学到的设计方法可以在实践环节中加以检验和提高。从理论教学、设计题目任务的分析、方案设计、硬件设计及实现、编程环境的掌握、软件设计直到调试运行，形成一个重实践类课程教学体系。通过该课程的教学和实践，既提高了学生的创新意识，又为毕业设计奠定了坚实的基础。为不断提高课程的教学质量，我们在教学研究与实践中，不断总结经验，在课堂教学、实验、课程设计及成绩考核等具体环节中采取了一些有效措施，取得了较好的效果。
一、课堂教学内容体系及教学方法改革
课堂教学内容与先修课程微机原理、单片机与嵌入式系统相衔接，主要讲授：数据采集技术、模拟量与控制信号输出技术、人机接口技术、通信接口技术、数字滤波方法、误差校正和量程自动切换等数据处理算法、智能仪器的软件结构及程序设计方法、仪器自检与抗干扰技术及其他常用的提高仪器仪表可靠性的硬软件设计方法等。
1.以应用为主线结合大作业组织教学内容。教学过程中，为强调仪器仪表的整体概念，以大作业形式给出若干仪表设计的实际案例，结合课堂教学的不同阶段，分模块设计完成。大作业包括：自动供水系统设计、多路温度采集系统设计、电参数测量仪表设计等。以电参数综合测量仪为例，首先明确测量仪的功能和技术指标，由此得到测量仪的整体构成框图，设计则结合授课章节分阶段完成，电参数综合测量仪可分为：信号调理部分、多路A/D采样、人机接口、通信接口、数字滤波、标度变换与数据计算处理、量程自动切换、抗干扰技术等。每个模块均有多种设计方案或算法可供选择，教学中对学生完成的几种典型方案或算法进行分析，比较其优缺点及设计方案的合理性，使学生能从工程化的角度理解和掌握课堂讲授的理论和设计方法。这样，既可使学生掌握每个环节的设计方法，也使其了解一个实际工程化的仪器仪表功能要求的多样性和实现的复杂性。
2.强化仪器仪表智能化及相关新技术的教学内容。课堂教学中，除介绍智能仪器可以自动选择量程、自动存储测量结果、显示/打印、自校准、自诊断等初级智能外，加强了具有更高层次智能水平仪器方面的知识，如：分析、判断、推理、学习等在智能仪器中的实现。同时，将模糊数学、神经网络、专家系统等方面的知识引入到智能仪器设计。结合火电厂的一些控制设备，介绍智能控制方面知识的应用，如：模糊控制、专家控制、自适应控制等。智能仪器的发展与现代科学技术密切相关，因此教学中也应关注与仪器仪表有关的新理论和新技术及其发展动向。包括现代传感技术、新型元器件及智能芯片、可编程器件、网络及通信技术等。如通信部分，除介绍常规的RS232/422/485、GP-IB通信接口外，还介绍USB通用串行总线、以太网接口技术、现场总线（CAN、HART、Profi_bus等）、蓝牙接口技术等内容，利用Internet、GSM/GPRS等公共网络实现仪器仪表数据的远程传输方法。微处理器芯片部分除介绍单片机外，也讲解DSP、ARM、SoC等作为嵌入式CPU用于智能仪器的设计方法。另外，结合火电厂热工参数的测量，介绍软测量技术等新的测量方法及其应用。
3.课内设计型、综合型实验教学内容。课内实验设置要注意两个方面的问题，一是学时少，二是要避免实验内容与先修课程重复。因此我们将课内实验与大作业相结合，如要求设计一个配用热电偶的温度测量智能仪表，对毫伏级电压信号进行定时采集，设计信号调理、多通道采集、人机接口等硬件电路，并综合运用数字滤波、非线性特性线性化、零点及量程自动校正、标度变换等技术，实时计算显示出温度测量值。将其中更有助于智能仪器概念理解部分中的硬、软件由学生设计实现方案，自主选择芯片，用Protel画出硬件部分原理图，软件部分用Visio画出程序流程图。将设计方案与智能仪器实验箱及实训模块所采用的方案相比较，分析自己设计方案存在的问题及优缺点，并进行改进。最后用汇编或C51编写程序，并利用实验学时在实验装置上进行调试。实验报告内容包括设计方案说明、硬件原理图、软件流程图及主要程序清单。
二、课程设计实践教学内容组织及改革
1.课程设计内容。本课程设计学生要利用单片机开发系统、实训扩展模块及所需的芯片和元器件完成一项设计任务，也可以利用虚拟仪器实验平台设计开发智能仪器或结合大学生科技创新项目、参加教师科研工作选择设计题目。为提高学生的学习兴趣，充分调动学生学习的主动性，并考虑到学生个体之间的差异，总结多年实践教学中的经验，我们在以下几个方面对设计内容进行了改革：设计题目的形式：《智能仪器设计》课程设计所涉及的内容包括测控技术与仪器专业主要的专业课和专业基础课，如：智能仪器设计、单片机与嵌入式系统、微机原理、测量仪表、数字信号处理、电路、电子技术基础等。为了提高学生的综合素质，培养学生运用所学知识分析问题和解决问题的能力，在题目形式的选择上，我们重点突出了设计内容的综合性、完成设计任务时方法的灵活性和创造性。给出的设计题目大部分包括：信号调理电路的设计、输入/输出通道的设计和软件设计，并且要在实验装置的基础上由学生自己动手实现信号调理电路，完成硬、软件功能的调试。鉴于虚拟仪器技术的发展，并相应开设了选修课，设计题目中增加了利用虚拟仪器实验平台设计开发智能仪器的内容，学生可以利用LabVIEW软件及相应信号调理、数据采集模块来完成，如：环境参数检测、振动信号分析、无损检测、距离与位移检测、环形输送线检测与控制、电参数综合检测及质量分析等设计任务。设计题目的难易程度：为了使不同的学生均得到一次完整的锻炼机会，在题目的难易程度的选择上，我们将题目分成了难、中、易三类。难题是指涉及内容多、综合性强的设计题目，如：设计中包括信号调理电路的设计、A/D通道设计、数字滤波、非线性特性线性化、标度变换、人机接口设计等。设计题目中多数是中等难度的题，如在上述内容中去掉数字滤波或非线性特性线性化等要求。设计题目中也有少量较容易做的题，这类题在内容上只是完成了智能仪表的某一部分功能，如：键盘/显示设计、时钟设计、数字I/O等。这样，学习成绩较落后的同学可以做相对容易、功能固定的设计题目，而成绩较好且动手能力强的同学可以做难度高、功能灵活且具有创造性的题目，尽可能发挥每个学生的主动性，使各种学生都能得到最大的锻炼，达到最好的教学效果。设计完成的最终结果：课程设计不仅要求学生按照选定的题目完成设计任务，而且要包括对开发系统、实验系统及编程语言的掌握。设计方案既要考虑功能的实现、实现方法、结构的优化、选用元器件的合理性、运行结果的正确性，也要考虑测量的准确度、可靠性、可移植性及参数调整的方便程度。如：题目中需要设计电流/电压转换电路，设计方案有直接采用标准电阻、采用运算放大器的简单电路及考虑调零调量程的实用电路等。设计方案直接反映了学生对所学知识的综合应用能力。最终完成的课程设计报告应包括总体方案、软硬件功能分配、硬件原理图、软件流程图、调试结果结论，并附程序源代码。报告的书写可以培养学生的表达和论述能力，为以后的工作和学习打下一定的基础。
2.辅导方式。指导教师给出若干设计题目后，由学生自主选择，受实验设备数量的限制，一般需2名同学共用一套设备。指导教师在布置设计任务时，主要介绍应完成的功能和要求，而实现方法可以有多种，由学生自己选择。对学生的指导也以提示性为主，鼓励学生自己查阅有关资料，结合已学知识分析给定的设计任务，并最终完成课程设计。仍以前面提到的电流/电压转换电路为例，一部分同学开始想到的是电子技术基础中学过的简单的放大电路，没有与测量仪表或智能仪表中学过的知识结合，针对这种情况，指导教师提示同学测量电路应具有调零及调量程的功能来引导同学查阅资料设计出合适的电路。
三、考核方法改革
换热器课程设计总结范文5
关键词：卓越工程师；测控技术与仪器专业；实践环节教学；改革
Reform of practical training courses of the speciality of measurement and control technology and instrument oriented to training excellent engineers
Fang Zeping, Zhang Qian
Zhongyuan institute of technology, Zhengzhou, 450007, China
Abstract: Oriented to training excellent engineers, this article put forward and researched several reform schemes of practical training courses of the speciality of measurement and control technology and instrument. In this article, existing experimental equipment were carried on the reform on labVIEW, including the system of liquid level measurement and control and the temperature control system of electric heating furnace. The results show that the reform has certain important referrence value to training excellent engineers of measurement and control technology and instrument students.
Key words: excellent engineer; measurement and control technology and instrument; practical training course; reform
参照“卓越计划”通用标准，“卓越计划”在教学方法改革方面着力推行符合工程能力培养规律的学习方法。传统的工科专业课程之间具有明显的界限，课堂教学以讲授为主，综合性的案例与结合实际项目的教学不多[1]。根据“卓越计划”的目的要求，针对测控技术与仪器专业(简称测控专业)学生制定适合的培养目标，切实加强实践环节教学的改革和建设，培养出具有很强工程岗位适应能力的测控专业卓越工程师，是目前实践环节教学需要加强研究的重点。为此，在分析现有测控专业实践环节教学培养方案的基础上，旨在培养适应和掌握现代测控系统的卓越工程师，结合现代的先进测控理论和技术，对测控专业的实践环节教学进行改革与探索[2,3]。
1 实践环节教学改革思路
目前，国内很多高校的专业课实验多处于验证性、孤立性的实验阶段，购买的实验装置功能单一且封闭。在学校里，学生也不能接触实际工业过程。面对实际的实践环节教学情况和目前严峻的就业形势, 特别是要实现高端就业，教师必须自主研发模拟实际工业现场控制系统，让学生掌握测控系统的真谛。基于LabVIEW对现有测控类相关实践环节教学内容、方法进行改革和开发新的实验设备，有助于学生对现代先进测控系统的学习和掌握，使学生掌握本专业最新科技动态，更好地适应社会发展需求，有助于测控专业的卓越工程师培养。购买先进的实验设备，学校实验设备经费所限。在原有实验设备的基础上，结合现代先进的测控技术，将其改进为适合培养要求的测控系统，是确实可行的改革思路。
目前，我校测控专业开设虚拟仪器技术、过程控制与仪表和测控技术设计与系统课程。过程控制与仪表课程的实验装置是求是公司的PCT-I型过程控制系统实验装置，该装置采用基于组态软件开发的监控软件。测控技术设计与系统课程的实验装置是杭州求是科技有限公司的ACCT-1型计算机控制技术实验装置，该装置采用基于VBscript语言开发的监控软件。结合所开设的虚拟仪器技术课程的理论知识，对上述两类实验装置的监控软件，开发基于LabVIEW的监控软件，将虚拟仪器技术引入现有的实验装置，原有的实验装置改进为现代具有先进技术的测控系统，一则解决实验装置经费所限问题；二则学以致用专业对口；三则不用出校园就可以让学生接触实际测控系统，培养学生的工程实践能力。
2 基于LabVIEW的液位测控系统
PCT-I型过程控制实验装置是基于工业过程物理模拟对象，它集自动化仪表技术、计算机技术、通信技术、自动控制技术为一体的多功能实验装置。系统包括流量、温度、液位、压力等热工参数，可实现压力单回路、液位单回路、液位串级等多种过程控制系统的实验教学。以设计基于LabVIEW的液位测控系统为例[4]。
2.1 液位测控系统组成原理
液位测控系统组成原理，如图1所示。该系统由过程对象单容水箱、PCI-6014、执行器和计算机等组成。PCI-6014将采集到的液位数值经PCI总线传至计算机，并由LabVIEW软件处理；计算机发出的命令经由PCI-6014去控制电动调节阀，进而调节进入水箱的水流量，通过改变水箱的液位，可以完成对水箱液位的监控，并配以PID控制算法等，就可以实现液位的自动控制。
图1 基于labVIEW的液位测控系统框图
2.2 V/I变换
在图1的液位测控系统中，液位测量采用基于工业用的扩散硅压力变送器和不锈钢隔离膜片的液位变送器，将水箱的液位值转换为4～20 mA的电流信号。电动调节阀对控制回路流量进行调节。图1中采用智能电动调节阀，控制单元与电动执行机构一体化，电动执行机构直接接受4～20 mA，输出4～20 mA的阀位信号。本过程控制采用日本三菱FR-S520变频器，4～20 mA控制信号输入，可对流量或压力进行控制。由于PCI-6014卡的模拟输入和输出均为电压信号，所以，对于输入到PCI-6014的信号进行I/V变换，对于从PCI-6014输出到电动调节阀等执行机构的信号进行V/I变换。在本系统中采用集成电路芯片XTR110实现V/I变换，原理图如图2所示[5]。
图2 XTR110电压/电流变换原理图
3 基于LabVIEW的电加热炉的温度测控系统
3.1 系统原理
该系统的被控对象为ACCT-1型计算机控制技术实验装置的电加热炉。电加热炉的温度测控系统原理框图(如图3所示)。PCI-6014采集温度数据并送至计算机显示和处理。温度调节命令经由PCI-6014改变PWM温度调节电路，进而调节电加热炉的温度，实现温度的自动控制。
图3 基于LabVIEW的电加热炉的温度测控系统框图
3.2 前面板与程序设计
基于LabVIEW设计的前面板主要包括：温度实时曲线、温度控制曲线、温度设定面板、PID控制面板、温度数据显示与保存等。程序主要包含温度数据采集与处理模块、通道设置模块、温度显示与存储、报警模块和PID温度控制模块等(如图4所示)。系统除具有温度数字调节、温度图形化显示的功能外，还可以存储历史温度数据、超限报警等功能，方便使用。
图4 程序组成结构图
4 结束语
针对测控专业，对实践环节教学进行几点改革。对现有的实验设备进行基于LabVIEW的改革，主要包括组建单回路液位测控系统和电加热炉温度测控系统；通过改革，将先进的现代测控技术引入测控专业的卓越工程师培养中，能够使高校的教学内容紧跟时代的发展，能够使高校培养出符合“卓越计划”标准要求的具有创新能力、创新意识和工程实践能力的优秀人才，对高校实验教学改革是一个新的发展方向。改革的成果是实施卓越工程师培养的一个参考思路，对培养卓越工程师具有重要意义。
参考文献
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换热器课程设计总结范文6
关键词：科研；教学；化工原理；教学质量
中图分类号：G642.41 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）15-0151-03
教学与科研是高等教育的两大核心内容，早在19世纪初，教育家威廉・冯・洪堡就提出“教学与科研统一”的大学理念，从而赋予大学新的职责，使得大学肩负起传播科学和发展科学的双重职能[1]。从总体上说，教学是培养社会所需人才的重要手段，科研则是在一定领域内促进人才成长的摇篮，两者相辅相成，互相依赖，相互促进，共同发展。高水平大学不仅体现在高水平的科研成果上，而且体现在高水平的本科教学中[2]。将科学研究融入教学过程，以科研促进教学，提高本科专业教学质量是培养社会所需人才的一个重要途径[3，4]。化工原理课程是化工类及其相关专业本科生学习的一门重要技术基础课，本课程涉及的各种单元操作来自化工生产实践，又面向化工生产实践，具有显著的工程性。它是运用数学、物理、化学等基础知识，研究实际化工物理过程中的客观规律的学科，本课程担负着承前启后、由理及工的桥梁作用。熟练掌握化工原理课程涉及内容，对学生后续各专业课程的顺利学习和加强学生的工程素质发挥着非常重要的作用[5]。因此，如何培养学生的工程观念，使学生快速接受工程学科的学习方法，激发学生学习化工原理的兴趣，提高化工原理教学质量，这是每位讲授这门课程的教师必须思考的问题。根据我们课题组多年从事化工原理课程的教学体会，本文阐述了以科研促进教学，提高化工原理教学质量的重要作用和做法。
一、科研与教学的关系
1.科研可以提高教师的教学水平。教师教学水平的提高是保证教学质量的基础，因为教师直接面向学生，是知识的直接转播者，更是学生行为的影响者，只有好的师资力量才能提高教学质量[6]。一个优秀的教师应该有着渊博的理论知识和丰富的工程实践经验，这一点对于工程学科的教师来说尤为重要。教师通过查阅大量文献资料，能够了解本学科最新的知识和发展动向，可以不断更新专业知识结构，从而拓宽教师的教学内容，提高自身的业务水平。通过科研，教师能够进一步强化自己的创新意识，不断提高自己的科学思维能力和分析问题的方法。对于工科教师，教师可以把科研活动与工厂企业合作，为企业解决实际存在的问题，进一步强化教师的工程意识和工程实践能力。教师具有一定的科研积累后，才能在教学过程中把“创新意识”和“工程观念”潜移默化地传递给学生，教师把理论知识和身边的实际工程有机结合起来，用风趣的语言讲授教学内容，不断激发学生的学习兴趣和创新意识，才能有效地提高教学质量。
2.科研可以充实教学内容，改进教学方法。工程类课程大多内容繁杂，难度较多，有基本的概念描述，也有枯燥的公式演绎，更有实践经验公式的选择等问题。要提高工程学科的教学质量，科研活动无疑就是一个最好的手段，因为科研本身就是一个不断探索、不断修正、不断分析和完善的过程，也是科研者对事物了解不断深入和认知的过程。如果没有老师对工程过程亲身实践的体会和理解，就很难达到一定的深度和广度，也不容易从中提炼出自己独到的见解，就容易变成教师简单照本宣科的教学模式，这种教学注定是不能引起学生的兴趣的。通过相关的科研实践，教师对教材有更深入的理解，能更准确地把握教学内容，做到深入浅出地教学。教师也能把自己在科研中遇到的问题在教学过程中让学生分析讨论来尝试着解决，使教学成为学习和科研的保证。教学中发现的疑难问题，也可以成为教师进行科学研究的课题。通过科研实践，老师的教学内容得到及时的补充和更新，老师把自己的科研思维转化为教学新方法，学生能够获得本学科前沿的新知识。这种教学模式让整个教学过程能够做到教学中有科研，科研中有教学，教学中有思考，科研中有答案，很容易提高学生的学习兴趣，使学生的学习模式由被动性向探索性和自主性转变，在教学中培养学生发现问题和分析问题的能力。
3.科研可以提高学生的学习兴趣和创新能力。本科教育的目标是培养学生“不仅要掌握扎实的基础知识，还要具有学习新知识的能力，创新能力和实践能力[7]。”这些目标的实现仅靠课堂上教师采取“灌输式”的教学方法难以完成。年轻学生最大的特点是好奇心强，求知欲旺盛，对于书本上抽象的理论论述往往缺乏兴趣。科研使教师的知识得到更新，本科教学内容得到充实，抽象的理论就可能变成一个个鲜活的工程实例出现在学生的眼前。凭借抽象的工程原理解决实际的工程问题，这会给学生留下很深的影响，对所学的理论就很容易吸收和消化。教师在科研过程中形成的独特的科研创新思维，分析解决问题的方法都会通过教学过程有形无形地传递给学生，从而使学生也具有了科研素质。同时，经过科研积累后，教师身上具有的热爱科学的态度和对科学问题积极求真的精神，也会在教学过程中反射到学生的身上，激发学生对科学的热爱和对科研者的敬意，提高学生对本课程的极大兴趣。多年教学实践证明，科研能力强的教师，教学水平相应的也比较好，在学生中间的认可度普遍也较高。
二、以科研促教学提高化工原理教学质量的措施
1.教师重视科研，将科研成果引入教学。化工原理课程具有很强的工程性，所涉及的许多设备会随着行业的发展而不断地更新，是和本学科最新研究动态密切相关的一门课程。根据化工原理课程特点，培养学生的工程观念和创新能力是化工原理教学承担的一个主要任务。因此，理论和具体实践结合将是提高化工原理教学质量的一个关键手段。教师是知识的转播者，也是科研的主导者，在理论教学过程中，教师必须加大学科理论和最新实践相结合的力度，引导学生学会跟踪学科前沿，树立和强化工程观念。大部分教师都有科研任务，这也是教师获得最新知识的最佳途径，授课老师可以把自己的最新科研内容与课程有关内容结合起来，通过实际案例进行教学来启发引导学生。如果学生在课堂中充分感受到所学知识有很大的用武之地，就会表现出更高的学习热情，收到意想不到的学习效果。例如，在研究“海泡石黏土处理有机废水的研究”项目里，我们以海泡石为吸附剂吸附有机废水中的有机物。海泡石具有良好的吸附性能，但海泡石颗粒极细，过滤较困难，使得再生成为一个新问题。经过努力，课题组通过加入硫酸钙晶须作助滤剂，使吸附剂容易过滤和再生，从而实现了吸附剂的循环使用，这个过程包括助滤剂选择、絮凝沉降、脱色沉降、废渣过滤等问题。合成氨生产工艺是化工类学生极其熟悉的一个工艺过程，在传热单元操作学习时，我们结合教师在研的项目和淮化集团的生产工艺过程，通过对工艺流程中换热器所在工艺位置的确定，让学生更深地了解传热单元操作在化工生产中的重要性，合成氨工艺流程中换热器是如何选型和设计的，整个工艺过程中为降低能耗而采取的进行热量回收利用的方法。把教师的科研融入教学，使枯燥的单元操作原理变成了一个个生动的实际问题，学生在解决问题的同时，学会了分析问题的思维方法，对化工原理课程产生了浓厚的兴趣，使得学生从“要我学”变成了“我要学”，极大提高了化工原理课堂的教学质量。
2.实行导师制，让学生参与教师的科研项目。爱因斯坦曾经说过：“兴趣是最好的老师，兴趣永远胜过责任感。”为了让学生能切身感受到科研的无穷魅力，提高学生学习和科研的积极性，学校让本科生参与到老师的科研项目中，这对提高教学质量和学生的科研创新能力都有很大的帮助。本科生导师制，已经在许多高校实施，并且显现出许多的优势，作为化工专业的学生深入到老师的科研活动中来就显得尤为重要。化工老师所承担的研究项目基本都能涉及到化工原理课程中的各种单元操作。学生利用课余时间，可以在导师的指导下参与完成部分或一个科研项目，这期间老师应该把项目中涉及的化工原理单元操作作为重点，有意识地引导学生进行实践、分析和总结，通过学生的亲自动手，把课程教学中较为抽象的理论变成易于理解和直观的实际过程，加深学生对所学概念和原理的掌握。同时，学生在科研过程中，也会遇到一些实际问题，通过查阅相关资料进行分析总结，制定合理的实施方案，进行多次反复的实际操作，最终解决所遇到的问题，甚至在解决老问题之后又有新的问题出现，再进行新的方案设计。通过这些步骤的训练，学生会对所学书本知识从实践上又有更深层的体会和理解，进一步加深对课程理论精髓的认识，从而提高对化工原理课程的兴趣。目前，我校应用化学专业已实行了科研实践周活动，让学生在科研实践周内熟悉所学课程的实际应用。学校还根据我校煤化工的特点，以讲座形式聘请知名人士做客座教授为学生授课，列举典型生产过程进行讲解和分析。实践证明，导师制的实施使学生在学习过程中具有很强的针对性，对提高化工原理教学质量起到了很大的辅助作用。
3.整合化工原理实验，培养学生工程观念和综合能力。实验环节是进行科研活动最好的途径之一，学生通过动手实验可以树立工程观念，了解工程问题，从而激发学习化工原理课程的兴趣，这是提高化工原理课程教学质量的一个有效手段，教师应该在这方面多下功夫。由于化工原理实验装置费用一般都较高，部分学校存在实验设备套数有限，学生动手机会少等问题，弱化了实验课的重要性。如果能对化工原理实验室中现有的各个实验进行全面整合，形成对于某一问题的综合性实验，则能达到事半功倍的良好效果。例如，在讲述流体流动机械关于离心泵章节中，要求学生掌握离心泵的工作原理、气缚现象和灌泵、气蚀现象和允许安装高度、离心泵的启动和流量调节等一系列问题。而实验室对这问题的讨论所对应的实验只有“离心泵特性曲线的测定”，单靠这一个实验远不能让学生深刻地领会这些概念。由于其他实验中也都有涉及到离心泵的应用，为此，我们在实验中把“流体阻力的测定”、“机械能转化的演示实验”和“离心泵特性曲线的测定”三个实验整合起来，加深学生对离心泵特性的理解。做实验前我们让学生先自行观察，找出各泵的安装位置，让同学们分析各泵为什么安装位置不同及安装高度如何确定。通过几个实验的对比，学生更清楚地认识到防止“气缚”现象才是灌泵的真正原因。通过这三个实验的整合，学生很快掌握了课堂上讲授的关于离心泵章节的内容，而且记忆深刻。在讲授传热章节时，为了让学生掌握不同类型的传热效果，我们实验室引进了两组传热实验装置，一组是有相变的“水蒸气―空气给热系数的测定”，一组是无相变的“冷―热空气给热系数的测定”。通过水蒸汽―空气这组实验，学生知道冷凝水在管道存在的原因和危害，实验过程要及时排除冷凝水管道里的冷凝水的重要性。通过实验操作弄清楚冷凝给热系数对总传热系数的影响可以忽略，在有相变传热实验里并、逆流对传热效果没有影响的原因。而在冷―热空气这组实验中，我们要求学生重点掌握总传热系数与冷热流体给热系数的关系，逆流和并流换热对传热效果的影响，以及实验过程中逆流和并流热换操作切换时应注意的事项。通过对两组实验的比较，学生很快对这两类传热问题有了正确的认识，对课程中涉及到的复杂繁多的给热系数经验公式的选择有了清晰的思路。通过对实验室现有实验的整合，不仅提高了化工原理理论教学，更能提高学生综合实验的能力，而且对学生树立事实求实、正确的科研观有很大的帮助。
4.科研引入课程设计，重视化工原理课程设计教学环节。化工原理课程设计是学生综合应用化工原理所学知识去完成一项设计任务的实践性训练，通过课程设计环节，学生可以学会如何运用化工单元操作的基本原理、基本规律及常用设备的知识去解决工程上的实际问题，培养学生正确树立工程观念和严谨的科学作风。目前，市面上有很多关于化工原理课程设计的参考书可以参考，有些学生就把它看成是一个简单的综合性大作业，不是很重视。针对这一现象，除部分传统的保留设计题目外，我们尝试着课程设计从教师的科研课题中选择确定。目前有部分设计题目来源于教师正在承担的纵向和横向科研项目中的其中一部分，如：“PVC厂废酸回收技术”、“生物质液化油分馏技术的研究”、“硫铵石灰石法烟气脱硫”及“氨法脱硫联产硫酸钙晶须的研究”等项目。我们把这些项目中涉及的相关换热器、精馏塔、干燥器、吸收塔及泵等部分内容作为学生化工原理设计课题，学生需要首先了解整个科研项目内容，根据项目内容选择所需设计的设备的大致类型，然后根据科研过程选择设计所需的有关参数和数据。比如在精馏塔的设计课题中，是应该选择板式塔还是填料塔，在板式塔设计中是用筛板塔还是浮阀塔，在换热器的设计中是用套管换热器还是列管换热器，都需要学生根据具体科研项目来确定。通过这样一个训练过程，学生能够进一步把所学理论和工程实践结合起来，在真实的课题研究中得到锻炼。许多同学在后面的研究生入学考试中，化工原理科目都能得到较好的成绩。
化工原理是一门工程性很强的课程，让学生在短时间内很快掌握并灵活运用并非易事。采用科研与教学相结合的方式，选择形式多样且适合化工原理课程教学的方法，以科研促进教学，以教学带动科研，教学科研共同发展，这些举措极大激发了学生学习化工原理课程的兴趣和创新能力，提高了我校化工原理理论教学质量。这种教学形式在化工原理教学活动中初步尝试并且取得了一定的效果，今后我们将进一步深化以科研促教学，提高化工原理课程教学质量改革的探索，为国家培养更多合格的有创新能力的化学工程人才。
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