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能源与动力工程导论范文1
关键词：能源动力；人才培养；CDIO；实践
作者简介：杨俊兰（1971-），女，河北行唐人，天津城建大学能源与安全工程学院，教授；王泽生（1964-），男，天津人，天津城建大学能源与安全工程学院，教授。（天津 300384）
基金项目：本文系天津城建大学教育教学改革项目（项目编号：JG-1207）的研究成果。
中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2014）02-0022-02
一、概述
当今世界，能源和环境是目前世界各国所面临的头等重大的科技与社会问题，而相关专业人才资源会成为推动经济社会发展的战略性资源。培养高素质的具有创新意识的能源工程应用型专业人才是我们义不容辞的责任。2012年9月，教育部颁布实施新的《普通高等学校本科专业目录（2012年）》，热能与动力工程本科专业更名为能源与动力工程专业，可见专业名称所赋予的内涵更加广阔和深远，从而也说明随着能源动力科学技术的飞速发展和新问题的提出，需要培养更加适合社会所需的人才，由此有必要对能源动力专业人才的培养模式进行改革与实践，培养适应21世纪社会发展需要的高级应用型人才，对推动我国执行可持续发展战略具有重要的意义。
目前正处于信息化的时代，各方面技术的发展也是日新月异，能源动力学科所应用的范围、涉及的领域更加广阔。由此培养方案的制定必须坚持按大类培养原则，体现本科专业通识教育思想，使学生不仅仅局限于传统的研究对象，还要有比较坚实的知识基础、比较广的知识面和一定的能力储备。[1]CDIO工程教学理念是国际工程教育与人才培养的创新模式。美国麻省理工学院和瑞典皇家理工学院等4所大学组成的工程教育改革研究团队提出、持续发展和倡导了全新的CDIO即构思—设计—实现—运行的工程教育理念和以能力培养为目标的CDIO理念。CDIO模式强调综合的创新能力，与社会大环境的协调发展，同时更关注工程实践，加强培养学生的实践能力。[2]文献[1，3-4]指出的所谓“回归工程”，是指建立在科学与技术之上的包括多种因素的大工程含义。这就需要对能源动力专业的人才培养模式进行革新来实现。
天津城建大学于2000年成立热能与动力工程本科专业，多年来，我们对专业培养方案和课程体系进行了多次完善和改革创新。而且在课程建设方面取得了显著成果。但在提高学生工程素质和能力培养质量方面，尤其是实施过程的规划和设计，有待进一步深入探讨。本文基于CDIO理念，将构思—设计—实现—运行贯穿于学生学习的每个阶段，探索反映工程本质的教育理念与知识技能训练相融合的人才培养模式及其实施方案，并完善相应的课程体系，使毕业生具备较高的工程素质和能力，更好地服务于天津经济的发展和滨海新区的建设，以及满足周边地区乃至全国对能源动力类人才培养的需求。
二、人才培养目标和要求
1.培养目标
本专业培养适应国家和社会经济发展和建设需要的、德智体美全面发展的、具备能源生产、转化、利用与动力系统研发基本理论和应用技术，以及具有节能减排理念，能在工业与民用等领域从事城市能源供应与利用、新能源工程、制冷空调等方面的生产、开发、设计、管理以及科学研究工作的高级应用型人才。
2.培养要求
作为地方院校，应当坚持与地方经济建设紧密结合，面向基层，服务地方区域，在人才培养中首先应当找准人才培养定位，突出专业特色。[5]
本专业学生主要学习各种能量转换及有效利用的理论和技术，接受现代科学与工程的基本训练，掌握能源、热科学及动力系统基础理论，掌握计算机及控制技术等现代工具，具备从事节能、制冷、动力、环保和新能源开发利用等领域的研究开发、设计制造和应用管理所必须的工程技术知识，初步具有应用所学知识提出、分析及解决本专业领域问题的能力。
三、人才培养实施方案
拟将学生的培养分成四个阶段（四个学年），在每个阶段以工程项目为主线，学生经历CDIO的完整实训过程，与相应的核心知识点相关联。即从工程流程出发，将课程体系融合在工程教育流程中，使得课程体系不再是简单的叠加，而是有机的综合化。
第一学年：接受早期CDIO体验。通过开设专业导论课，让学生了解能源专业的发展动态，初步了解一般能源系统的构成；在导师的指导下，制定个人学习及职业生涯的初步规划。
第二学年：接受初级CDIO体验。在导师的指导下，通过认识实习、实验室参观调研，了解一般能源系统“构建—设计—实现—运行”的基本内容。
第三学年：接受中级CDIO体验。学生以小组为单位进行现场专业实训，初步完成对一个具体的能源系统进行“构建—设计—实现—运行”的完整过程，即通过学习专业课程，先对设备的设计进行实训，进而开展系统的设计，而且使这两个设计之间进行有机的结合。
第四学年：接受高级CDIO体验。在第一学期，主要针对学过的专业课程进行课程设计群的实训。将2～3门专业课程的设计内容整合成一个综合的设计项目，让学生将所学课程之间的知识进行有机结合，设计一个工程项目。在第二学期，学生通过毕业设计进行综合项目设计，应用所学课程解决实际问题。学生首先通过毕业实习对实际工程进行调研，提出设计方案。
四、人才培养措施
1.调整专业结构
文献[5]中提到不同的院校各有特色，主要表现为不同专业方向，服务于不同的工程技术领域。我们紧紧围绕本学校的办学理念，结合天津地区的经济和行业的发展趋势，对专业方向进行了调整。在2006级培养方案中，专业方向为热力发电厂工程和制冷与空调工程，相应的专业必修课分成两个模块供学生选择。在2010级培养方案修订过程中，专业方向调整为：城市热力工程和制冷与空调工程。两个专业方向必修课程采用了交叉捆绑的方式，都是把另一方向的主要课程进行了整合。热能与动力工程专业更名为能源与动力工程专业后，在2013级培养方案修订过程中，依然沿用2010级培养方案中的两个专业方向：城市热力工程和制冷与空调工程，但是对课程体系进行了修订，目的是为了拓宽学生的知识面，更加适应社会的需求。
2.课程教学体系完善与优化
能源与动力工程专业广泛应用于能源、动力、建筑、环保等许多领域。学生四年在校学习过程中，针对四个阶段的CDIO实训，完善配套的课程体系建设，优化理论教学和实践教学体系。在专业课程体系中贯彻CDIO理念及标准，整个课程体系以实际工程项目为主线，把培养目标融入到教学过程中。专业培养方案包括公共基础课程、学科基础课程、专业基础课程、专业模块课程、专业选修课程以及实践教学环节等内容，培养学生综合应用和实践能力，使学生的专业素养得到稳步提升。
在2010级培养方案修订过程中，两个专业方向必修课程采用了交叉捆绑的方式，即在城市热力工程方向中捆绑了“制冷系统与设备”课程；而在制冷与空调工程方向中捆绑了“热电厂系统与设备”课程，都是把另一方向的主要课程进行了整合。在2013级培养方案修订过程中，进一步对课程体系进行了修订和完善。拓宽了学生的就业面，提高了毕业生与社会用人需求的适应性。另外，开设有一定数量的专业选修课，有利于扩大学生的知识面，适应社会对择业的不同要求。
在实践教学方面不断强化，主要包括认识实习、生产实习、毕业实习、课程设计、毕业设计等环节，共41周。充分挖掘现有实验设备潜力，进一步完善实验教学体系和实验教学平台，提高实验教学质量及效果。能源与动力工程专业的专业基础实验和专业实验都已经采取了独立设课的方式，分为综合性、演示性和设计性实验，有些实验是必做，有些实验是选做，培养了学生的自主性和实践创新能力。另外，在2013级培养方案中增加了课程设计的门数和总学时，课程设计和毕业设计题目大都来自于工程实践。学院实验中心还建有实验实训平台，可以培养锻炼学生的动手能力和自主创新。从2012级学生开始，还设立了班导师制，定期指导学生参加科研活动、行业比赛、挑战杯以及大学生创新实验项目等科技活动。
3.改革教学内容和方法
随时跟踪国内外本学科的最新发展，了解能源动力行业的发展动态，吸取其他兄弟院校的经验，不断完善优化课程体系和教学内容，增加适应社会发展的新知识和新技术等，保持教学内容的先进性和适用性。
在教学方法与教学手段方面，以先进的教学理念指导教学方法的改革；灵活运用多种教学方法，调动学生学习积极性，促进学生学习能力发展；协调传统教学手段和现代教育技术的应用，并做好与课程的整合。教学方法要有利于激发和调动学生学习的主动性和创造性，开展探索性教学方法。[6]为了实施探索性学习的教学模式，尤其是专业课程，采取问题式教学方式，即针对教学内容，从工程实际、日常生活或最新发展技术中提炼出能引起学生浓厚兴趣且能够加强学生对重点或难点知识理解的一个课题，在课上结合教学内容指导和启发学生展开课题的思考、分析和研究，使学生在每一堂课上在探索中“听”课、学习。并且建立完善专业核心课程教学网站，优化组合教学资源，建设丰富的教学辅助资料，为学生课余时间的探索性学习创造条件。
4.完善实践教学平台
强化学生工程素质培养，与实践紧密结合，培养学生的动手能力。通过充分挖掘现有实验设备潜力，进一步完善实验教学体系和实验教学平台，提高实验教学质量及效果。在实验教学组织上采取开放实验教学与传统的集中实验教学相结合的方式，并开放实验室，加强学生实验技能培养，重视在实践教学中培养学生的实践能力和创新能力，重新编制了与之相配合的实验指导书。
五、结束语
作为天津市地方性高等院校，根据当地的经济和行业发展需求，合理定位人才培养层次，结合学校的办学理念和自身发展特点，不断完善和修改培养方案，优化课程体系，改革人才培养模式。通过将CDIO现代工程教育理念引入能源与动力专业的人才培养方案中，将构思—设计—实现—运行贯穿于学生学习的每个阶段，探索反映工程本质的教育理念与知识技能训练相融合的人才培养模式及其实施方案，并完善相应的课程体系，使毕业生具备较高的工程素质和能力，更好地服务于天津经济的发展和滨海新区的建设，以及满足周边地区乃至全国对能源动力类人才培养的需求。
参考文献：
[1]张力，杨晨.能源动力类专业工程教育改革初探[J].中国电力教育，2011，（21）：152-154.
[2]许其清.自动化专业CDIO人才培养模式的探索与实践[J].中国现代教育装备，2011，（23）：84-85，139.
[3]赵婷婷，买楠楠.基于大工程观的美国高等工程教育课程设置特点分析[J].高等教育研究，2004，25（6）：94-101.
[4]赵锐.浅析美国高等工程教育课程设置的特色及有益借鉴[J].西安邮电学院学报，2009，14（1）：182-185.
[5]李俊瑞，王艳，田禾.基于社会需求的能源动力专业人才培养探索与实践[J].中国电力教育，2011，（33）：22-23，34.
能源与动力工程导论范文2
关键词 密集烤房；生物质能源；煤炭；烘烤成本；节能降耗；经济性状
中图分类号 S572；TK6 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2017）03-0239-02
烤烟栽培中，在一定的时间和烤房内利用热能实现烟叶内部一系列生理生化变化和脱水干燥的过程称为烤烟调制[1-2]。在烤烟调制过程中需要消耗大量的能源，燃料的不充分燃烧，煤燃烧所释放的粉尘、硫化物和碳氧化合物等污染物排放在空气中，给周围环境带来较大污染，影响空气质量[3-5]。随着社会的进步和科技的发展，人们对生活的要求越来越高，为减轻劳动强度、适应烤烟规模化生产、保护环境，当前以燃煤为主的密集型烤房表现出一系列不足[6]。随着烤烟产业的发展，能源危机越来越严重以及环保问题的提出，采用可再生环保能源生物质能烘烤烟叶，大力实施节能减排，是烟草行业义不容辞的责任[7]。生物质能是世界第四大能源，也是唯一可运输、储存的清洁的可再生能源[8-9]。生物质颗粒燃料的原料包括烟杆、麦秆、玉米秸秆、大豆秸秆、木屑、锯末等。石林地广人稀，气候温暖，草料和农作物秸秆丰富，非常适合于发展烤烟调制过程中生物质能的利用。2016年7―9月，在昆明市石林彝族自治县西街口镇格渣烘烤工场，对密集型烤房生物质能源烘烤和煤炭烘烤进行对比试验分析，为云南石林生物质能源烘烤工艺提供一定的技术参考依据，从而推动烟草产业的节能减排和低碳济发展。
1 材料与方法
1.1 试验地概况
试验在云南省昆明市石林县西街口镇格渣村委会烘烤工厂进行。供试烟田土壤为微酸性，适宜烤烟生长；肥力较好，水解性氮含量中等，磷含量和有效镁含量中等，速效钾含量偏低。
1.2 试验材料
1.2.1 供试燃料。以废弃烟杆为主原料，如锯末、木屑颗粒及秸秆颗粒生物质燃料（90%废弃烟杆，10%锯末）等可再生能源以及市场上的普通燃煤。
1.2.2 供试烤房及设备。生物质能源供热气流下降式密集型烤房成套设备，煤炭当前推广的规格为8.0 m×2.7 m×3.0 m的气流下降式密集型烤房。
1.2.3 供试烟叶。供试品种为当地主栽品种红花大金元的中部叶。在烟叶田间成熟时，选取成熟度一致的中部烟叶作为试验材料。供试烟叶要求同一天采摘、编竿、入炉、点火。
1.2.4 其他。备用发电机、天平秤、平板秤、电度表、电子温湿度计等。
1.3 试验设计
试验设2个处理，分别为密集型烤房煤炭烘烤（T1）、密集型烤房生物质能源烘烤（T2）。采用对比试验方法，3次重复。除了供热系统不同，选择结构相同的2座流下降式密集型烤房，一座使用生物质能源烘烤，另一座使用煤炭烘烤。
1.4 试验方法及测定项目
供试烟叶采取统一、规范的原则，采收时，根据试验要求和烟叶成熟度标准，统一采烤。烘烤结束回潮后，进行烤后烟叶外观质量评价。烘烤过程根据中烤房内温湿度情况酌情添加燃料。
1.4.1 烤房内温湿度变化测定与记录。在烤房内距离供热墙1.5 m处的挂烟梁上分别放置温湿度传感器，每隔24 h观察记录温度和湿度变化情况，依据烤房内烟叶的颜色、状态变化及温湿度数据，调整设定温度和湿度，提高烤后烟叶质量。
1.4.2 烘烤能耗及成本。在入炉时记录装烟杆数，称量每杆的鲜烟重并且记录，烘烤过程中，对2种燃料每次添加的量分别进行记录并汇总，烘烤结束后按照市场价格，计算出2座烤房的燃料成本，对2座烤房的耗电量进行统计并且称量每杆的干烟重，计算鲜干比。点火前分别记录2座烤房的电表读数，烘烤结束后再分别记录2座烤房的电表读数，依据前后记录的2座烤房电表读数，分别计算出2座烤房的耗电量，根据当地工业用电价格计算出2座烤房的用电成本。
1.4.3 烤后烟叶外观质量评价。对2座烤房随机抽取20竿烟样，然后由经验丰富的分级员，根据烤烟GB2635―1992标准进行分级，计算烤后烟叶上中等烟比例、黄烟比例、青烟比例、杂色烟比例，以及烤后烟叶等级比例（中部橘黄二级C2F，中部橘黄三级C3F，中部柠黄三级C3L，中部橘黄四级C4F，中下部杂色二级CX2K），根据2016年烤烟收购价格计算出均价。
1.4.4 烘烤工艺措施。烘烤技术参照三段式烘烤工艺，按照昆明市烤烟烘烤技术操作指导图表烘烤。
1.5 数据分析
根据烤房内的温度变化，利用Office软件作图，并进行数据分析。
2 结果与分析
2.1 烤房内温度变化
由图1可知，处理T1的温度波动性大于处理T2。2个处理的起火点温度相同，在烘烤96 h以前，处理T2的温度一直高于处理T1的温度，且处理T2的温度在24 h内升高了7 ℃，而处理T1只升高了4 ℃，在烘烤72 h时，处理T1突然剧烈升温且温度从96 h开始一直高于处理T2。处理T2整个烘烤过程干球温度稳定，波动性较小，在整个烘烤过程中没有出现突然升温或降温的情况，而处理T1温度变化不稳定，较生物质燃料烤房升温较慢，波动性大。
2.2 烘烤能耗及成本
由表1可以看出，生物质与燃煤燃料能耗成本各不相同。其中处理T2的鲜干比为6.9，较处理T1减少了0.2，降幅为2.9%，说明同质量的鲜烟叶经处理T2烘烤后，干烟重量更高；处理T1的单位能耗为1.2元/kg，较处理T2增加了0.1元/kg，增幅9.1%，表明处理T1的能耗成本较处理T2要高。
2.3 烤后烟叶外观质量
由表2可知，处理T2的烤后烟叶在外观质量上结构疏松，成熟度好，油分足，色度强，明显优于处理T1，且烤后黄烟率较高、青烟率低、杂色烟比例较低。其中处理T2烤后烟叶的黄烟率为93.5%，较处理T1增加了3.6个百分点，增幅为4.0%；而处理T1烤后烟叶的青烟率为8.2%，较处理T2高2.1个百分点，增幅达34.4%；杂色率为1.9%，较处理T2高1.5个百分点，增幅达到了375.0%。
由表3可知，生物质燃料烤后烟叶油分足，色度好，外观质量好且能显著提高中上等烟等级比例，增加经济效益。其中处理T2烤后烟叶等级比例以C2F和C3F较高，且均高于处理T1，上等烟比例为61.4%，较处理T1增加了8.9个百分点，增幅为17.0%；处理T1的中等烟比例明显高于处理 T2，为33.5%，较处理T2增加了6.4个百分点，增幅为23.6%，但其中价格稍高的C3L比例低于处理T2，处理T2较处理T1增加了0.6个百分点，增幅达10.7%；处理T1 CX2K的比例为14.0%，较处理T2增加了2.5个百分点，增幅达21.7%；综上分析，处理T2的均价为32.8元/kg，较处理T1增加了1.4元/kg，增幅为4.5%。
2.4 综合经济效益
由表4可知，处理T2提高了经济效益。其中，处理T1的用工工价为3 060.0元，较处理T2增加了1 320元，增幅高_75.9%；处理T1能耗为830.7元，较处理T2增加了18.1元，增幅为2.2%；处理T2的产值为23 891.5元，较处理T1增加了1 851.8元，增幅为8.4%；而在净利润上，处理T2为21 338.9元，较处理T1增加了3 189.9元，增幅高达17.6%。
3 结论与讨论
该试验结果表明，生物质燃料较煤炭密集型烤房烘烤的节能减排效果好、减工降本效益好、提质增效效果好。其中生物质燃料整个烘烤过程干球温度稳定，受人为因素影响较小，可操控性强，没有出现突然大幅升温的情况，而燃煤烘烤温度变化不稳定，受人为因素影响较大，温度会随着加煤次数以及每次加煤量的变化而变化，很难达到预期的温度。另外，烘烤操作人员任务更繁重，增加了烘烤成本。烘烤能耗较燃煤烘烤低，同时，一方面生物质燃料起火点低、可控性强、燃烧性好；另一方面，生物质燃料的原料来源广泛，变废为宝，对保护环境起到很大的作用，同时，田间烤烟秸秆等的回收利用降低了病虫害的传播，病虫害大大减少。
而在烤房建造成本上，密集型烤房生物质能源烤房的建造成本要比燃煤烤房高6 500元左右，但可以使用的年限达10年之久，净利润可高出3 189.9元，烟叶经济效益有所提高，大多数烟农对于这样的建造成本是可以接受的，增强了烟农种植的积极性，有利于在当地大力推广密集型烤房生物质能源烘烤。
生物质能烘烤也有不足之处。生物质燃料不易运输、不易储存以及生物质送料机技术不成熟，时常会出现送料机被生物质燃料卡死的情况，在送料机改造和生物质燃料烘烤余热回收方面的技术还有待提高。另外，生物质燃料的加工方式有多种，例如工厂集中加工销售式、农户提供原料加工付费式等各种加工方式，为适应烤烟规模化烘烤的发展，还应对加工方式做进一步的研究与改进。
4 参考文献
[1] 宫长荣，潘建斌，宋朝鹏.我国烟叶烘烤设备的演变与研究进展[J].烟草科技，2005（11）：34-36.
[2] 宫长荣，周义和，杨焕文.烤烟三段式烘烤导论[M].北京：科学出版社，2006.
[3] 张家征，徐天养，向成高，等.烤烟太阳能烤房与普通密集烤房的烘烤对比试验[J].湖南农业科学，2011（18）：33-34.
[4] 田海宏.燃煤污染及控制措施分析[J].应用能源技术，2004（2）：35-36.
[5] 李晓东，傅钢，尤孝方，等.不同煤种燃烧生成多环芳烃的研究热能动力工程[J].热能动力工程，2003，18（3）：125-129.
[6] 徐秀红，孙福山，王永，等.我国密集型烤房研究应用现状及发展方向探讨[J].中国烟草科学，2008，29（4）：54-56.
[7] 王丽，李雪铭，许妍.中国大陆秸秆露天焚烧的经济损失研究[J].干旱区资源与环境，2008，22（2）：170-175.
