《熱工設(shè)備》課程教學(xué)大綱

熱工設(shè)備（ThermalEquipment）課程基本信息課程編號：04021211課程總學(xué)時：32實驗學(xué)時：4學(xué)時課程性質(zhì)：選修課程屬性:創(chuàng)業(yè)教育類開設(shè)學(xué)期：第6學(xué)期適用專業(yè)：農(nóng)業(yè)建筑環(huán)境與能源工程對先修的要求：要求掌握高等數(shù)學(xué)微積分內(nèi)容等、工程熱力學(xué)熱機基本理論及熵、焓的理論分析與求解等、傳熱基本定理等、流體力學(xué)“伯努利方程”及流動阻力計算等。先修課程：《高等數(shù)學(xué)》，《工程熱力學(xué)》，《傳熱學(xué)》，《流體力學(xué)》。對后續(xù)的支撐：對后續(xù)《生物質(zhì)能》等課程可提供鍋爐熱力計算、設(shè)計等配套支撐。一、課程的教學(xué)理念、性質(zhì)、目標(biāo)和任務(wù)《熱工設(shè)備》是農(nóng)業(yè)建筑環(huán)境與能源工程的一門專業(yè)選修課程，主要介紹電廠鍋爐原理及設(shè)備等內(nèi)容。本課程是以理論課講述為主，實驗實踐為輔助，結(jié)合其它過程評價的專業(yè)課程。本課程在高等數(shù)學(xué)、工程熱力學(xué)、流體力學(xué)、傳熱學(xué)等基礎(chǔ)課及專業(yè)基礎(chǔ)課程先修的條件下開課，承擔(dān)農(nóng)業(yè)建筑環(huán)境與能源工程專業(yè)學(xué)生基本鍋爐設(shè)備認知、工程設(shè)計能力培養(yǎng)的任務(wù)。通過該課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生應(yīng)掌握鍋爐工作的基本原理、鍋爐設(shè)備運行原理，具有鍋爐安全、經(jīng)濟運行的一般知識，并具備分析工程問題的能力。二、課程教學(xué)的基本要求1、理論知識方面：a．掌握鍋爐工作原理、爐內(nèi)過程和鍋內(nèi)過程的基本概念；b．掌握鍋爐熱力計算及水循環(huán)計算方法；c．能獨立地應(yīng)用基本理論分析鍋爐設(shè)計和運行的有關(guān)問題；d．了解國內(nèi)外鍋爐技術(shù)的最新發(fā)展動態(tài)。2、實驗技能方面：a．了解實驗裝置的結(jié)構(gòu)、工作原理；b．熟練掌握各種測試儀器的使用方法和要求；c．掌握正確的操作規(guī)程；d．規(guī)范完整完成實驗記錄并根據(jù)記錄進行分析。三、課程的教學(xué)設(shè)計1.教學(xué)設(shè)計說明以理論教學(xué)為主，教學(xué)內(nèi)容體現(xiàn)鍋爐運行的基本理論和鍋爐設(shè)備運行原理，上述內(nèi)容知識點一般較為固定，可重點考察學(xué)生理解鍋爐設(shè)備構(gòu)成原理及掌握鍋爐設(shè)備基本運行方法的能力，而有關(guān)鍋爐設(shè)計的理論教學(xué)內(nèi)容則重點考察學(xué)生的綜合思考和運算能力。實驗教學(xué)主要目標(biāo)為驗證理論教學(xué)內(nèi)容，針對理論教學(xué)中較難理解的理論進行演示實驗和分析驗證實驗。上述兩者完成后配合實習(xí)內(nèi)容解決理論與實際生產(chǎn)脫節(jié)問題，現(xiàn)實再鞏固理論和實驗學(xué)習(xí)。2.課程目標(biāo)及對畢業(yè)要求的支撐序號課程目標(biāo)畢業(yè)要求1本課程目標(biāo)與畢業(yè)要求進行了有效對接。通過對鍋爐的熱力平衡理論的學(xué)習(xí)，鞏固本科二年級（含）之前學(xué)習(xí)的數(shù)學(xué)、工程熱力學(xué)、傳熱學(xué)的基本知識；逐步學(xué)習(xí)鍋爐制粉系統(tǒng)和各個鍋爐部件、設(shè)備，可應(yīng)用所學(xué)知識解決構(gòu)建涉及農(nóng)業(yè)建筑環(huán)境與能源工程諸如溫室大棚等基礎(chǔ)農(nóng)業(yè)設(shè)施中的設(shè)備選型、操作利用的復(fù)雜工程問題。1.工程知識2對鍋爐中汽包等蒸發(fā)設(shè)備、過再熱器的換熱理論、熱偏差等內(nèi)容的學(xué)習(xí)，使學(xué)生能夠應(yīng)用數(shù)學(xué)、自然科學(xué)和農(nóng)業(yè)建筑環(huán)境與能源工程專業(yè)的基本原理，通過科學(xué)方法研究分析涉及熱能、換熱器等相關(guān)工程的具體問題，并獲得有效理論結(jié)論。2.問題分析3對鍋爐平衡理論的學(xué)習(xí)，對設(shè)備的認識和學(xué)習(xí)，逐步培養(yǎng)學(xué)生具備自主學(xué)習(xí)和終身學(xué)習(xí)的意識，并具備不斷學(xué)習(xí)、適應(yīng)社會，經(jīng)濟和工程技術(shù)發(fā)展的能力。12.終身學(xué)習(xí)四、理論教學(xué)內(nèi)容及學(xué)時分配（28學(xué)時）第一章緒論學(xué)時數(shù)：1教學(xué)目的：使學(xué)生對電廠鍋爐有初步認識，培養(yǎng)學(xué)生對電廠鍋爐學(xué)習(xí)的興趣。教學(xué)重點和難點：重點是鍋爐效率的定義、鍋爐分類；難點是鍋爐設(shè)備主要部件的作用。主要教學(xué)內(nèi)容及要求：了解：汽水系統(tǒng)、風(fēng)、煤、煙、灰系統(tǒng)的工作流程，鍋爐的類型及國內(nèi)外鍋爐技術(shù)的發(fā)展動態(tài)。理解：表征鍋爐基本特性的參數(shù)；鍋爐安全和經(jīng)濟指標(biāo)、分類及型號。掌握：現(xiàn)代鍋爐設(shè)備主要部件的作用。熟練掌握：鍋爐效率的定義。教學(xué)組織與實施：課堂講解與隨堂提問。第二章鍋爐機組熱平衡學(xué)時數(shù)：2教學(xué)目的：掌握鍋爐熱平衡的概念，各項熱損失定義、計算及鍋爐正反平衡效率計算。教學(xué)重點和難點：鍋爐正反平衡計算方法。主要教學(xué)內(nèi)容及要求：了解：鍋爐熱平衡，有效利用熱量和各項熱損失的定義、計算方法。理解：影響各項熱損失的因素，提高鍋爐經(jīng)濟性的有效途徑及鍋爐熱平衡的試驗方法。掌握：燃料消耗量的計算方法。熟練掌握：正反平衡鍋爐效率的計算方法。教學(xué)組織與實施：課堂講解與隨堂提問。第三章煤粉制備系統(tǒng)及設(shè)備學(xué)時數(shù)：4教學(xué)目的：掌握磨煤設(shè)備特性及煤粉制備系統(tǒng)。教學(xué)重點和難點：鋼球磨、直吹及中間儲倉式制粉系統(tǒng)。主要教學(xué)內(nèi)容及要求：了解：煤粉的一般特性、煤粉細度、煤粉顆粒分布特性、可磨性系數(shù)對鍋爐工作的影響；磨煤機的分類；制粉系統(tǒng)的輔助設(shè)備。理解：筒型鋼球磨、中速磨及其分離設(shè)備的工作過程及主要特性。掌握：制粉系統(tǒng)風(fēng)量協(xié)調(diào)與干燥劑量的計算。熟練掌握：直吹及中間儲倉式制粉系統(tǒng)的類型和特點。教學(xué)組織與實施：課堂講解與隨堂提問。第四章煤粉燃燒設(shè)備學(xué)時數(shù)：2教學(xué)目的：掌握煤粉燃燒設(shè)備布置方式、工作原理。教學(xué)重點和難點：直流煤粉燃燒器。主要教學(xué)內(nèi)容及要求： 了解：新型燃燒技術(shù)。理解：直流燃燒器和旋流燃燒器的工作原理、結(jié)構(gòu)特點及布置方式。掌握：大容量鍋爐爐膛形狀的設(shè)計要求，W型火焰燃燒方式和特點。熟練掌握：燃燒器切向布置燃燒方式的特點。教學(xué)組織與實施：課堂講解與隨堂提問。第五章蒸發(fā)設(shè)備學(xué)時數(shù)：2教學(xué)目的：掌握蒸發(fā)設(shè)備的組成、結(jié)構(gòu)、布置方式。教學(xué)重點和難點：汽包的作用，水位調(diào)節(jié)的必要性及膜式水冷壁的原理。主要教學(xué)內(nèi)容及要求：了解：蒸發(fā)受熱面存在的問題及解決方式。理解：蒸發(fā)設(shè)備的組成，汽包和水冷壁的結(jié)構(gòu)及布置。掌握：汽包和水冷壁的作用及其特點。熟練掌握：直流鍋爐水冷壁的布置形式。教學(xué)組織與實施：課堂講解與隨堂提問。第六章過熱器和再熱器學(xué)時數(shù)：2教學(xué)目的：掌握過熱器和再熱器的工作原理，熟悉其結(jié)構(gòu)型式和工作特點；掌握熱偏差和汽溫調(diào)節(jié)方法。教學(xué)重點和難點：重點是汽溫調(diào)節(jié)方法；難點是熱偏差概念和減少熱偏差的措施。主要教學(xué)內(nèi)容及要求：了解：對流受熱面高溫積灰與高溫腐蝕。理解：過熱器和再熱器的作用、工作特點、結(jié)構(gòu)型式。掌握：熱偏差概念，減少熱偏差的措施；影響汽溫的主要因素，汽溫的調(diào)節(jié)方法。熟練掌握：噴水減溫方法和煙氣擋板調(diào)溫方法。教學(xué)組織與實施：課堂講解與隨堂提問。第七章省煤器和空氣預(yù)熱器學(xué)時數(shù)：2教學(xué)目的：掌握省煤器和空氣預(yù)熱器的結(jié)構(gòu)型式、布置方式和工作原理。教學(xué)重點和難點：回轉(zhuǎn)式空預(yù)器和尾部受熱面的布置。主要教學(xué)內(nèi)容及要求：了解：尾部受熱面的低溫腐蝕、磨損、積灰和堵灰的機理及防止措施。理解：省煤器和空氣預(yù)熱器的作用、結(jié)構(gòu)型式和布置方式。掌握：省煤器設(shè)計中應(yīng)考慮的問題。熟練掌握：空預(yù)器的結(jié)構(gòu)和尾部受熱面的布置。教學(xué)組織與實施：課堂講解與隨堂提問。第八章自然循環(huán)原理及計算學(xué)時數(shù)：6教學(xué)目的：掌握鍋爐自然循環(huán)的原理及水動力計算。教學(xué)重點和難點：自然循環(huán)壓差法水循環(huán)計算。主要教學(xué)內(nèi)容及要求：了解：自然循環(huán)的基本原理及影響因素；兩相流的特性參數(shù)。理解：自然水循環(huán)的安全性指標(biāo)；提高水循環(huán)安全性的措施。掌握：汽水混合物的流型和傳熱；流體的流動阻力和水循環(huán)計算方法。熟練掌握：運動壓頭和循環(huán)倍率的計算方法；蒸發(fā)管中汽水兩相流傳熱機理。教學(xué)組織與實施：課堂講解與隨堂提問。第九章控制流動鍋爐

學(xué)時數(shù)：7教學(xué)目的：掌握控制流動鍋爐原理與水動力特性。教學(xué)重點和難點：重點是直流鍋爐的工作特點；難點是直流鍋爐的水動力特性。主要教學(xué)內(nèi)容及要求：了解：直流鍋爐、控制循環(huán)鍋爐、復(fù)合循環(huán)鍋爐的工作原理；防止或減輕水動力多值性、脈動和熱偏差的措施；超臨界壓力鍋爐。理解：強制流動鍋爐蒸發(fā)受熱面水動力的多值性、脈動等概念。掌握：傳熱惡化概念及預(yù)防措施。熟練掌握：直流鍋爐水平蒸發(fā)受熱面的水動力特性。教學(xué)組織與實施：課堂講解與隨堂提問。五、實驗教學(xué)內(nèi)容及學(xué)時分配（4學(xué)時）（一）實驗課程簡介本課程著重講述了鍋爐自然水循環(huán)的原理和直流鍋爐的運行原理，演示了實際自然循環(huán)鍋爐中水循環(huán)的特性和直流鍋爐的工作情況，同時測試直流鍋爐水動力特性，分析鍋爐水動力不穩(wěn)定性理論成因。（二）實驗教學(xué)目的和基本要求通過本門實驗課，使學(xué)生進一步加深自然循環(huán)鍋爐和直流鍋爐運行原理的印象。通過實際測試直流鍋爐的水動力參數(shù)，掌握直流鍋爐水動力不穩(wěn)定性的特性。分析實驗和理論分析之間的差異，引導(dǎo)學(xué)生進一步優(yōu)化實驗方案、完善實驗。實驗的基本要求：1.了解實驗裝置的結(jié)構(gòu)、工作原理；2.熟練掌握各種測試儀器的使用要求和方法；3.掌握正確的操作規(guī)程；4.完整翔實進行實驗記錄；5.撰寫實驗報告。（三）實驗安全操作規(guī)范1.檢查實驗環(huán)境，確定實驗設(shè)備的水、電等通路良好，無漏水漏電、加熱老化等隱患。2.實驗進行中，不得無故觸碰、敲打?qū)嶒灱訜峁艿耐獗凇３霈F(xiàn)蒸汽泄露、熱水加熱管爆裂等現(xiàn)象時，及時關(guān)閉電源，水源。等待實驗專職教師處理。3.實驗完成時，關(guān)閉管路閥門、水泵、切斷電源水源，檢查并復(fù)位實驗儀器確認安全后離開。（四）實驗項目名稱與學(xué)時分配序號實驗名稱學(xué)時類型實驗要求04021211+01直流鍋爐工作原理實驗4綜合性必做（五）實驗方式及基本要求本實驗課程所確定的實驗，要求學(xué)生在實驗前必須熟悉并掌握實驗臺的使用方法和實驗的測試方法，在實驗中連續(xù)測試得到實驗數(shù)據(jù)并分析實驗的優(yōu)化方案。（六）實驗內(nèi)容安排【實驗一】直流鍋爐工作原理實驗1.實驗學(xué)時：4學(xué)時2.實驗?zāi)康模海?）觀察直流鍋爐的工作情況，加深對直流鍋爐的感性認識。（2）測試直流鍋爐的水動力特性，了解直流鍋爐的水動力不穩(wěn)定性。3.實驗內(nèi)容：在直流鍋爐模型實驗臺上按照實驗指導(dǎo)書要求進行實驗，驗證直流鍋爐的水動力不穩(wěn)定性。將實驗數(shù)據(jù)記入流量—壓差數(shù)據(jù)表中，根據(jù)表中的數(shù)據(jù)，以流量G為橫坐標(biāo)，壓差Δ橫為縱坐標(biāo)，繪制水動力特性曲線。4.實驗要求：（1）要求學(xué)生在實驗前必須熟悉、并掌握實驗臺的使用方法和實驗的測試方法，在實驗中連續(xù)測試得到演示結(jié)果和實驗數(shù)據(jù)。（2）按照實驗指導(dǎo)書內(nèi)容進行實驗操作。（3）實驗結(jié)束后，完成實驗記錄。5.實驗設(shè)備及器材：直流鍋爐模型實驗臺、流量計、直尺、水泵、電功率測量儀和電加熱裝置等。(七)考核方式及成績評定根據(jù)實驗報告結(jié)果進行成績評定，見本課程考試大綱。六、課程思政課程教學(xué)中主動融入溶入思政內(nèi)容，對家國情懷、道德修養(yǎng)等思政元素糅合到專業(yè)內(nèi)容中去。課程緒論教學(xué)中，在講述鍋爐發(fā)展歷程時，實事求是點明超超臨界鍋爐國外的發(fā)展優(yōu)勢，但同時著重指出我國上海外高橋第三電廠的節(jié)能優(yōu)勢、技術(shù)領(lǐng)先程度和我研發(fā)人員的奮斗精神；在講述鍋爐汽包時對汽包所用特種鋼材的研發(fā)和應(yīng)用上鼓勵學(xué)生勇于攀登，努力學(xué)習(xí)。七、教材及教學(xué)參考書（教材的選用應(yīng)符合教育部和學(xué)校教材選用規(guī)定，教學(xué)資源豐富多樣，體現(xiàn)思想性、科學(xué)性與時代性）1、選用教材：（1）理論課教材：《電廠鍋爐原理及設(shè)備》第三版，葉江明主編，中國電力出版社，2010.1（2）實驗課教材：自編實驗指導(dǎo)書（3）實習(xí)指導(dǎo)書：自編實習(xí)指導(dǎo)書2、參考書：（1）《鍋爐原理》.樊泉桂主編、閻維平副主編，中國電力出版社，2004年.（2）《鍋爐原理》.范從振主編.水利電力出版社，1986年.（3）《電站鍋爐原理》.容鑾恩、袁鎮(zhèn)福等合編.中國電力出版社，1997年.（4）《鍋爐原理及計算》.馮俊凱、沈幼庭主編.科學(xué)出版社，2003年.（5）《鍋爐原理》.陳學(xué)俊、陳聽寬主編.機械工業(yè)出版社，1991年.3、推薦網(wǎng)站：（1）華北電力大學(xué)鍋爐原理2004年校級精品課程，網(wǎng)址：/details/coursewares?uuid=97ca9f75-1225-1000-8ad2-144ee02f1e73&courseID=X0400013&resourceType=courseware（2）鄭州電力高等?？茖W(xué)校電廠鍋爐2008年國家級精品課程，網(wǎng)址：/details?uuid=8a833999-20d0f6d2-0120-d0f6d292-0421&courseID=D080120八、教學(xué)條件本課程實施需要碩士以上學(xué)位專業(yè)教師、實驗師多名、多媒體教室、封閉式實驗室20平米，配合教學(xué)實習(xí)相關(guān)熱力電廠、鍋爐企業(yè)若干。九、教學(xué)考核評價1.過程性評價：占總成績30%，教學(xué)過程采用線上線下結(jié)合的方式