TW-HY115/II數(shù)字型液-液列板式換熱實(shí)驗(yàn)裝置
《TW-HY115/II數(shù)字型液-液列板式換熱實(shí)驗(yàn)裝置在教學(xué)中的應(yīng)用研究》
摘要
本文詳細(xì)介紹了TW-HY115/II數(shù)字型液-液列板式換熱實(shí)驗(yàn)裝置的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、技術(shù)參數(shù)及其在職業(yè)院校熱工實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用價(jià)值。通過(guò)分析該裝置的教學(xué)功能、操作方法和維護(hù)要點(diǎn)，探討了如何有效利用這一先進(jìn)設(shè)備提升學(xué)生的實(shí)踐能力和工程素養(yǎng)。研究結(jié)果表明，該裝置不僅能夠滿足基礎(chǔ)換熱實(shí)驗(yàn)需求，還能支持創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的開(kāi)展，對(duì)培養(yǎng)高素質(zhì)技術(shù)技能人才具有重要意義。
關(guān)鍵詞：液-液換熱；實(shí)驗(yàn)教學(xué)；職業(yè)院校；熱工實(shí)驗(yàn)；實(shí)踐能力
引言
在職業(yè)院校的熱工類(lèi)課程教學(xué)中，換熱實(shí)驗(yàn)是培養(yǎng)學(xué)生工程實(shí)踐能力的重要環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)的換熱實(shí)驗(yàn)裝置往往存在操作復(fù)雜、數(shù)據(jù)采集不便等問(wèn)題，難以滿足現(xiàn)代教學(xué)需求。TW-HY115/II數(shù)字型液-液列板式換熱實(shí)驗(yàn)裝置作為一種新型教學(xué)設(shè)備，集成了先進(jìn)的數(shù)字測(cè)量技術(shù)和模塊化設(shè)計(jì)理念，為熱工實(shí)驗(yàn)教學(xué)提供了全新的解決方案。本文將結(jié)合筆者多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，就該裝置的教學(xué)應(yīng)用進(jìn)行深入探討。
一、裝置結(jié)構(gòu)與技術(shù)特點(diǎn)
TW-HY115/II數(shù)字型液-液列板式換熱實(shí)驗(yàn)裝置采用優(yōu)質(zhì)不銹鋼材質(zhì)，主要由熱流體系統(tǒng)、冷流體系統(tǒng)、板式換熱器、溫度測(cè)量系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)等部分組成。裝置整體尺寸適中（約2000×600×1800mm），非常適合實(shí)驗(yàn)室環(huán)境使用。
該裝置的技術(shù)參數(shù)設(shè)計(jì)科學(xué)合理：熱流體溫度范圍30-80℃，冷流體溫度范圍10-30℃，流量測(cè)量范圍0.2-1.2m3/h，溫度測(cè)量精度達(dá)到±0.5℃，這些參數(shù)完全滿足教學(xué)實(shí)驗(yàn)的需求。特別值得一提的是，裝置采用數(shù)字式顯示儀表，所有測(cè)量數(shù)據(jù)均可實(shí)時(shí)顯示并可通過(guò)RS485接口傳輸至計(jì)算機(jī)，便于學(xué)生進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和分析。
與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝置相比，TW-HY115/II具有三個(gè)顯著優(yōu)勢(shì)：一是操作簡(jiǎn)便，學(xué)生可以快速掌握基本操作方法；二是數(shù)據(jù)精準(zhǔn)，數(shù)字測(cè)量技術(shù)大大提高了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的可靠性；三是安全可靠，裝置配備有多重保護(hù)措施，確保實(shí)驗(yàn)過(guò)程安全。
二、教學(xué)功能與實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目設(shè)計(jì)
在基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方面，該裝置可以支持多個(gè)經(jīng)典實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的開(kāi)展。首先是換熱器性能測(cè)試實(shí)驗(yàn)，學(xué)生可以通過(guò)改變流體流量和溫度，觀察換熱效率的變化，驗(yàn)證理論知識(shí)。其次是傳熱系數(shù)測(cè)定實(shí)驗(yàn)，學(xué)生可以學(xué)習(xí)如何計(jì)算和比較不同工況下的傳熱系數(shù)。此外，還可以開(kāi)展流動(dòng)阻力特性實(shí)驗(yàn)，幫助學(xué)生理解流體力學(xué)基本原理。
在創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)方面，該裝置同樣具有很大潛力。教師可以引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)變工況實(shí)驗(yàn)，研究不同操作參數(shù)對(duì)換熱效果的影響。也可以開(kāi)展換熱器優(yōu)化實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生嘗試找出最佳的操作條件。對(duì)于學(xué)有余力的學(xué)生，還可以指導(dǎo)他們進(jìn)行簡(jiǎn)單的換熱器設(shè)計(jì)計(jì)算，并將理論計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析。
筆者在教學(xué)實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，采用"基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)+創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)"的階梯式教學(xué)模式效果顯著。先讓學(xué)生完成規(guī)定的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，掌握基本操作和數(shù)據(jù)處理方法，然后鼓勵(lì)他們自主設(shè)計(jì)一些簡(jiǎn)單的拓展實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)其創(chuàng)新思維和解決問(wèn)題的能力。
三、教學(xué)實(shí)施方法與注意事項(xiàng)
在實(shí)際教學(xué)組織中，建議將學(xué)生分為4-6人一組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。課前要讓學(xué)生充分預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)，了解實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮驮?。?shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí)，教師應(yīng)先進(jìn)行規(guī)范的操作演示，特別要強(qiáng)調(diào)安全注意事項(xiàng)，如防止?fàn)C傷、避免電機(jī)過(guò)載等。
在操作流程上，首先要檢查裝置各部件是否完好，閥門(mén)是否處于正確位置。然后依次啟動(dòng)水泵，調(diào)節(jié)流量至預(yù)定值，待系統(tǒng)穩(wěn)定后記錄數(shù)據(jù)。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，要按照規(guī)定程序關(guān)閉設(shè)備，并清理現(xiàn)場(chǎng)。
常見(jiàn)問(wèn)題處理方面，教師要指導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)判斷和解決一些典型故障。如流量不穩(wěn)定時(shí)，可能是管路中有氣泡，需要進(jìn)行排氣；溫度讀數(shù)異常時(shí)，要檢查傳感器連接是否可靠。這些實(shí)際問(wèn)題處理經(jīng)驗(yàn)的積累，對(duì)學(xué)生將來(lái)從事相關(guān)工作非常有幫助。
數(shù)據(jù)記錄與分析是實(shí)驗(yàn)教學(xué)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。要求學(xué)生不僅要準(zhǔn)確記錄原始數(shù)據(jù)，還要學(xué)會(huì)使用專(zhuān)業(yè)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，繪制必要的曲線圖表，并能夠?qū)?shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行合理解釋。教師可以通過(guò)設(shè)計(jì)一些有針對(duì)性的問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生深入思考實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象背后的理論原理。
四、裝置維護(hù)與教學(xué)效果評(píng)價(jià)
為保證裝置長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行，日常維護(hù)工作必不可少。每次使用后都要清潔裝置表面，定期檢查管路連接是否泄漏，傳感器是否工作正常。建議每學(xué)期進(jìn)行一次全面檢修，包括校準(zhǔn)測(cè)量?jī)x表、檢查電氣線路等。
通過(guò)對(duì)比使用傳統(tǒng)裝置和TW-HY115/II裝置的教學(xué)效果，發(fā)現(xiàn)后者在多個(gè)方面具有明顯優(yōu)勢(shì)。學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣顯著提高，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性大幅提升，完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告的質(zhì)量也更好。更重要的是，學(xué)生通過(guò)操作這種接近工業(yè)實(shí)際的設(shè)備，工程意識(shí)得到了有效培養(yǎng)。
當(dāng)然，在使用過(guò)程中也發(fā)現(xiàn)一些可以改進(jìn)的地方。比如可以增加更多的傳感器測(cè)量點(diǎn)，以便更詳細(xì)地觀察換熱過(guò)程；還可以開(kāi)發(fā)配套的虛擬仿真軟件，讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)前進(jìn)行模擬操作。這些改進(jìn)建議已經(jīng)反饋給生產(chǎn)廠家，部分已在新型號(hào)中得到體現(xiàn)。
五、結(jié)論
TW-HY115/II數(shù)字型液-液列板式換熱實(shí)驗(yàn)裝置是一款非常適合職業(yè)院校熱工實(shí)驗(yàn)教學(xué)的設(shè)備。其先進(jìn)的設(shè)計(jì)理念、完善的功能配置和可靠的操作性能，為培養(yǎng)高素質(zhì)技術(shù)技能人才提供了有力支撐。通過(guò)科學(xué)合理地運(yùn)用這一教學(xué)資源，不僅可以提高學(xué)生的實(shí)踐操作能力，還能培養(yǎng)他們的工程思維和創(chuàng)新意識(shí)。
建議各職業(yè)院校在熱工實(shí)驗(yàn)室建設(shè)中優(yōu)先考慮此類(lèi)數(shù)字化實(shí)驗(yàn)裝置，同時(shí)教師要不斷探索更有效的教學(xué)方法，充分發(fā)揮設(shè)備的教學(xué)價(jià)值。生產(chǎn)廠家也應(yīng)持續(xù)改進(jìn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)，加強(qiáng)校企合作，共同推動(dòng)熱工實(shí)驗(yàn)教學(xué)水平的提升。
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