TW-HY114/II數(shù)字型化工傳熱綜合實(shí)驗(yàn)裝置
《TW-HY114/II數(shù)字型化工傳熱綜合實(shí)驗(yàn)裝置在教學(xué)中的應(yīng)用探索》
在職業(yè)院?；ゎ悓I(yè)教學(xué)中，實(shí)驗(yàn)設(shè)備的先進(jìn)性和實(shí)用性直接影響著學(xué)生的實(shí)踐能力培養(yǎng)。TW-HY114/II數(shù)字型化工傳熱綜合實(shí)驗(yàn)裝置作為一款集多種功能于一體的教學(xué)設(shè)備，為傳熱學(xué)原理的教學(xué)提供了強(qiáng)有力的支持。本文將就該設(shè)備的特點(diǎn)、教學(xué)應(yīng)用及使用建議等方面進(jìn)行詳細(xì)介紹，希望能為廣大化工專業(yè)教師提供有價(jià)值的參考。
一、TW-HY114/II數(shù)字型化工傳熱綜合實(shí)驗(yàn)裝置概述
TW-HY114/II數(shù)字型化工傳熱綜合實(shí)驗(yàn)裝置是我們實(shí)驗(yàn)室最新引進(jìn)的一款多功能教學(xué)設(shè)備，它集成了多種傳熱方式的研究功能，能夠滿足不同層次學(xué)生的實(shí)驗(yàn)需求。該裝置采用模塊化設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積僅約2平方米，非常適合院校實(shí)驗(yàn)室使用。
與傳統(tǒng)傳熱實(shí)驗(yàn)設(shè)備相比，TW-HY114/II最顯著的特點(diǎn)是它的數(shù)字化測(cè)量系統(tǒng)。設(shè)備配備了高精度溫度傳感器、流量計(jì)和數(shù)據(jù)采集模塊，所有測(cè)量數(shù)據(jù)都能實(shí)時(shí)顯示并可通過計(jì)算機(jī)進(jìn)行采集處理。這種設(shè)計(jì)不僅提高了測(cè)量精度，還大大簡(jiǎn)化了實(shí)驗(yàn)操作流程，讓學(xué)生能夠把更多精力放在對(duì)傳熱現(xiàn)象的理解上。
從技術(shù)參數(shù)來看，該裝置的工作電壓為AC220V，功率約2kW，熱水循環(huán)系統(tǒng)采用不銹鋼離心泵，最高工作溫度可達(dá)80℃。設(shè)備包含套管換熱器、板式換熱器等多種換熱元件，可以完成對(duì)流傳熱、傳導(dǎo)傳熱等多種傳熱方式的實(shí)驗(yàn)研究。特別值得一提的是，該裝置的安全保護(hù)系統(tǒng)十分完善，設(shè)有漏電保護(hù)、超溫保護(hù)等多重安全措施，確保實(shí)驗(yàn)過程的安全可靠。
二、TW-HY114/II在化工傳熱教學(xué)中的具體應(yīng)用
2.1 傳熱系數(shù)測(cè)定實(shí)驗(yàn)
在化工生產(chǎn)過程中，傳熱系數(shù)的確定至關(guān)重要。利用TW-HY114/II裝置，我們可以指導(dǎo)學(xué)生開展多種情況下的傳熱系數(shù)測(cè)定實(shí)驗(yàn)。以套管換熱器為例，實(shí)驗(yàn)時(shí)我們首先調(diào)節(jié)熱水流量和溫度，然后通過改變冷水流量，測(cè)量不同工況下的進(jìn)出口溫度，最后根據(jù)傳熱基本方程計(jì)算傳熱系數(shù)。
這個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中，學(xué)生可以直觀觀察到流量變化對(duì)傳熱效果的影響。通過對(duì)比理論計(jì)算值和實(shí)測(cè)值，幫助學(xué)生理解各種因素對(duì)傳熱過程的影響規(guī)律。我們發(fā)現(xiàn)，使用數(shù)字型設(shè)備后，學(xué)生獲得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)更加準(zhǔn)確可靠，計(jì)算結(jié)果的離散度明顯減小，這大大提高了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效果。
2.2 不同換熱器性能比較實(shí)驗(yàn)
TW-HY114/II裝置配置了多種類型的換熱器，這為我們開展比較實(shí)驗(yàn)提供了便利。在教學(xué)中，我們會(huì)安排學(xué)生分組對(duì)套管換熱器、板式換熱器等不同類型換熱器的性能進(jìn)行測(cè)試比較。
通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的對(duì)比分析，學(xué)生能夠清楚地認(rèn)識(shí)到不同結(jié)構(gòu)換熱器的特點(diǎn)：板式換熱器由于具有更大的傳熱面積和特殊的流體通道設(shè)計(jì)，其傳熱效率通常高于套管換熱器；而套管換熱器則結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維護(hù)方便。這種直觀的比較能夠加深學(xué)生對(duì)工程實(shí)際問題的理解，培養(yǎng)他們的工程思維能力。
2.3 綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)
除了基礎(chǔ)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)外，我們還利用該裝置開展了一些綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。例如，給定一定的工藝要求，讓學(xué)生自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，確定合適的操作參數(shù)，最終驗(yàn)證設(shè)計(jì)方案的可行性。
這類實(shí)驗(yàn)對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力非常有幫助。通過實(shí)際操作，學(xué)生不僅鞏固了傳熱學(xué)理論知識(shí)，還鍛煉了實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)處理和問題分析等能力。我們發(fā)現(xiàn)，使用數(shù)字化實(shí)驗(yàn)裝置后，學(xué)生能夠更快地獲得實(shí)驗(yàn)結(jié)果，從而有更多時(shí)間進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和方法優(yōu)化，這對(duì)提高教學(xué)質(zhì)量大有裨益。
三、教學(xué)實(shí)踐中的使用建議與注意事項(xiàng)
3.1 實(shí)驗(yàn)前的準(zhǔn)備工作
為確保實(shí)驗(yàn)順利進(jìn)行，教師需要做好充分的準(zhǔn)備工作。首先要對(duì)設(shè)備進(jìn)行全面檢查，包括水路連接是否牢固、電氣系統(tǒng)是否正常、傳感器是否工作等。我們建議在每學(xué)期初對(duì)設(shè)備進(jìn)行一次全面校準(zhǔn)，特別是溫度傳感器和流量計(jì)的校準(zhǔn)，這對(duì)保證實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性至關(guān)重要。
在教學(xué)內(nèi)容準(zhǔn)備方面，教師應(yīng)根據(jù)學(xué)生的專業(yè)背景和知識(shí)水平，設(shè)計(jì)不同難度的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。對(duì)于初學(xué)者，可以從簡(jiǎn)單的對(duì)流傳熱實(shí)驗(yàn)開始；對(duì)于高年級(jí)學(xué)生，則可以安排更復(fù)雜的綜合實(shí)驗(yàn)。我們通常會(huì)提前一周將實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書發(fā)給學(xué)生，要求他們預(yù)習(xí)相關(guān)理論知識(shí)和實(shí)驗(yàn)步驟，這對(duì)提高實(shí)驗(yàn)課效率很有幫助。
3.2 實(shí)驗(yàn)過程中的指導(dǎo)要點(diǎn)
在實(shí)際操作過程中，教師要特別注意以下幾點(diǎn)：首先，要強(qiáng)調(diào)安全操作規(guī)程，特別是高溫?zé)崴到y(tǒng)的操作規(guī)范；其次，要指導(dǎo)學(xué)生正確使用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，確保測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性；最后，要鼓勵(lì)學(xué)生仔細(xì)觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，培養(yǎng)他們發(fā)現(xiàn)問題、分析問題的能力。
我們發(fā)現(xiàn)，采用分組教學(xué)效果較好，通常4-5人一組為宜。在實(shí)驗(yàn)過程中，教師要巡回指導(dǎo)，及時(shí)解答學(xué)生的疑問。對(duì)于共性問題，可以集中講解；對(duì)于個(gè)別學(xué)生的特殊問題，則要進(jìn)行個(gè)別輔導(dǎo)。這種差異化的教學(xué)方式能夠滿足不同學(xué)生的學(xué)習(xí)需求。
3.3 實(shí)驗(yàn)后的維護(hù)保養(yǎng)
實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，正確的維護(hù)保養(yǎng)對(duì)延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命非常重要。我們制定了嚴(yán)格的操作規(guī)程：首先要排空系統(tǒng)中的水，特別是在寒冷季節(jié)，防止凍裂管道；其次要清潔設(shè)備表面，保持整潔；最后要定期檢查電氣元件和機(jī)械部件的狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)維修。
我們還建立了完善的使用登記制度，記錄每次實(shí)驗(yàn)的使用情況和設(shè)備狀態(tài)。這些數(shù)據(jù)不僅有助于設(shè)備的維護(hù)管理，還能為今后的實(shí)驗(yàn)教學(xué)改進(jìn)提供參考依據(jù)。
四、結(jié)語(yǔ)
經(jīng)過一個(gè)學(xué)期的教學(xué)實(shí)踐，TW-HY114/II數(shù)字型化工傳熱綜合實(shí)驗(yàn)裝置展現(xiàn)出了顯著的教學(xué)優(yōu)勢(shì)。其數(shù)字化測(cè)量系統(tǒng)大大提高了實(shí)驗(yàn)效率和數(shù)據(jù)可靠性，多樣化的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目滿足了不同層次的教學(xué)需求，完善的安全保護(hù)系統(tǒng)則確保了實(shí)驗(yàn)過程的安全。
從教學(xué)效果來看，使用該裝置后，學(xué)生對(duì)傳熱原理的理解更加深入，實(shí)踐操作能力明顯提高。特別是在工程設(shè)計(jì)能力培養(yǎng)方面，這種接近工程實(shí)際的實(shí)驗(yàn)設(shè)備為學(xué)生提供了很好的訓(xùn)練平臺(tái)。當(dāng)然，任何設(shè)備都有改進(jìn)的空間，我們希望廠家能繼續(xù)優(yōu)化軟件界面，增加更多的數(shù)據(jù)處理功能，這將進(jìn)一步提升設(shè)備的教學(xué)價(jià)值。
總的來說，TW-HY114/II數(shù)字型化工傳熱綜合實(shí)驗(yàn)裝置是一款非常適合職業(yè)院校化工專業(yè)教學(xué)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備。它不僅能夠滿足基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)需求，還能支持一定程度的科研工作。我們期待這款設(shè)備能在更多院校得到推廣應(yīng)用，為培養(yǎng)高素質(zhì)的化工技術(shù)人才發(fā)揮更大作用。
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