TW-HY115/II數(shù)字型液-液列板式換熱實驗裝置
《TW-HY115/II數(shù)字型液-液列板式換熱實驗裝置在教學(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-液列板式換熱實驗裝置的結(jié)構(gòu)特點、技術(shù)參數(shù)及其在職業(yè)院校熱工實驗教學(xué)中的應(yīng)用價值。通過分析該裝置的教學(xué)功能、操作方法和維護要點，探討了如何有效利用這一先進(jìn)設(shè)備提升學(xué)生的實踐能力和工程素養(yǎng)。研究結(jié)果表明，該裝置不僅能夠滿足基礎(chǔ)換熱實驗需求，還能支持創(chuàng)新性實驗項目的開展，對培養(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；實驗教學(xué)；職業(yè)院校；熱工實驗；實踐能力
引言
在職業(yè)院校的熱工類課程教學(xué)中，換熱實驗是培養(yǎng)學(xué)生工程實踐能力的重要環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)的換熱實驗裝置往往存在操作復(fù)雜、數(shù)據(jù)采集不便等問題，難以滿足現(xiàn)代教學(xué)需求。TW-HY115/II數(shù)字型液-液列板式換熱實驗裝置作為一種新型教學(xué)設(shè)備，集成了先進(jìn)的數(shù)字測量技術(shù)和模塊化設(shè)計理念，為熱工實驗教學(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，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
TW-HY115/II數(shù)字型液-液列板式換熱實驗裝置采用優(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），非常適合實驗室環(huán)境使用。
該裝置的技術(shù)參數(shù)設(shè)計科學(xué)合理：熱流體溫度范圍30-80℃，冷流體溫度范圍10-30℃，流量測量范圍0.2-1.2m3/h，溫度測量精度達(dá)到±0.5℃，這些參數(shù)完全滿足教學(xué)實驗的需求。特別值得一提的是，裝置采用數(shù)字式顯示儀表，所有測量數(shù)據(jù)均可實時顯示并可通過RS485接口傳輸至計算機，便于學(xué)生進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和分析。
與傳統(tǒng)實驗裝置相比，TW-HY115/II具有三個顯著優(yōu)勢：一是操作簡便，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)字測量技術(shù)大大提高了實驗數(shù)據(jù)的可靠性；三是安全可靠，裝置配備有多重保護措施，確保實驗過程安全。
二、教學(xué)功能與實驗項目設(shè)計
在基礎(chǔ)實驗教學(xué)方面，該裝置可以支持多個經(jīng)典實驗項目的開展。首先是換熱器性能測試實驗，學(xué)生可以通過改變流體流量和溫度，觀察換熱效率的變化，驗證理論知識。其次是傳熱系數(shù)測定實驗，學(xué)生可以學(xué)習(xí)如何計算和比較不同工況下的傳熱系數(shù)。此外，還可以開展流動阻力特性實驗，幫助學(xué)生理解流體力學(xué)基本原理。
在創(chuàng)新性實驗方面，該裝置同樣具有很大潛力。教師可以引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計變工況實驗，研究不同操作參數(shù)對換熱效果的影響。也可以開展換熱器優(yōu)化實驗，讓學(xué)生嘗試找出最佳的操作條件。對于學(xué)有余力的學(xué)生，還可以指導(dǎo)他們進(jìn)行簡單的換熱器設(shè)計計算，并將理論計算結(jié)果與實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行對比分析。
筆者在教學(xué)實踐中發(fā)現(xiàn)，采用"基礎(chǔ)實驗+創(chuàng)新實驗"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)實驗，掌握基本操作和數(shù)據(jù)處理方法，然后鼓勵他們自主設(shè)計一些簡單的拓展實驗，培養(yǎng)其創(chuàng)新思維和解決問題的能力。
三、教學(xué)實施方法與注意事項
在實際教學(xué)組織中，建議將學(xué)生分為4-6人一組進(jìn)行實驗。課前要讓學(xué)生充分預(yù)習(xí)實驗指導(dǎo)書，了解實驗?zāi)康暮驮怼嶒為_始時，教師應(yīng)先進(jìn)行規(guī)范的操作演示，特別要強調(diào)安全注意事項，如防止?fàn)C傷、避免電機過載等。
在操作流程上，首先要檢查裝置各部件是否完好，閥門是否處于正確位置。然后依次啟動水泵，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)。實驗結(jié)束后，要按照規(guī)定程序關(guān)閉設(shè)備，并清理現(xiàn)場。
常見問題處理方面，教師要指導(dǎo)學(xué)生學(xué)會判斷和解決一些典型故障。如流量不穩(wěn)定時，可能是管路中有氣泡，需要進(jìn)行排氣；溫度讀數(shù)異常時，要檢查傳感器連接是否可靠。這些實際問題處理經(jīng)驗的積累，對學(xué)生將來從事相關(guān)工作非常有幫助。
數(shù)據(jù)記錄與分析是實驗教學(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)會使用專業(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)嶒灲Y(jié)果進(jìn)行合理解釋。教師可以通過設(shè)計一些有針對性的問題，引導(dǎo)學(xué)生深入思考實驗現(xiàn)象背后的理論原理。
四、裝置維護與教學(xué)效果評價
為保證裝置長期穩(wěn)定運行，日常維護工作必不可少。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)測量儀表、檢查電氣線路等。
通過對比使用傳統(tǒng)裝置和TW-HY115/II裝置的教學(xué)效果，發(fā)現(xiàn)后者在多個方面具有明顯優(yōu)勢。學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣顯著提高，實驗數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性大幅提升，完成實驗報告的質(zhì)量也更好。更重要的是，學(xué)生通過操作這種接近工業(yè)實際的設(shè)備，工程意識得到了有效培養(yǎng)。
當(dāng)然，在使用過程中也發(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量點，以便更詳細(xì)地觀察換熱過程；還可以開發(fā)配套的虛擬仿真軟件，讓學(xué)生在實驗前進(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-液列板式換熱實驗裝置是一款非常適合職業(yè)院校熱工實驗教學(xué)的設(shè)備。其先進(jìn)的設(shè)計理念、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。通過科學(xué)合理地運用這一教學(xué)資源，不僅可以提高學(xué)生的實踐操作能力，還能培養(yǎng)他們的工程思維和創(chuàng)新意識。
建議各職業(yè)院校在熱工實驗室建設(shè)中優(yōu)先考慮此類數(shù)字化實驗裝置，同時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)價值。生產(chǎn)廠家也應(yīng)持續(xù)改進(jìn)產(chǎn)品設(shè)計，加強校企合作，共同推動熱工實驗教學(xué)水平的提升。
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