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工程热力学发展史范文1
1.1理清物理化学课程与过程装备与控制工程专业之间的关系
在多年的教学实践中，很多过程装备与控制工程专业的学生对物理化学课程有一些畏难和抵触情绪。他们不理解学习该课程的目的和作用，也不清楚物理化学课程与过程装备与控制工程专业之间的联系。因此本人在教学时首先要解释二者之间的关系。过程装备与控制工程专业主要以过程工业为专业背景，涉及的一些物理、化学过程，主要有传质过程、传热过程、流动过程、反应过程、机械过程、热力学过程等。正是这些物理、化学过程，构成了过程工业的生产过程。物理化学课程就是研究上述化学变化及其相关联的物理变化的各种基本原理和共同规律。正是由于它所研究的是普遍适用于各个化学分支的理论问题，物理化学也被称之为理论化学。物理化学课程是化学、化工、轻工、材料、冶金、农林、医药、地质、生物、热工等学科的理论基础。例如化工原理是过程装备与控制工程专业基础课，要明确告诉学生物理化学课程是化工原理课程的先导课程，学好物理化学课程意义重大。同样工程热力学也是过程装备与控制工程的一门专业课程，其主要涉及物理化学课程的重要组成内容——气体和热力学内容。因此如果没有物理化学课程的讲授，则工程热力学也无从讲起。同样，过程装备与控制工程专业所涉及到的化机设备等课程中有关设备腐蚀与防护等方面的内容，与物理化学课程中的电化学内容密切相关。因此通过以上内容的阐述和解释，就可以理清物理化学课程与过程装备与控制工程专业之间的关系脉络，学生就能明白二者之间的关联性和传承性，对于教学质量的提高就大有裨益。
1.2针对专业特色选择合适的教材制定教学计划
由于课时数的限制，过程装备与控制工程专业学生的化学专业基础知识较为薄弱。物理化学课程概念抽象而复杂，公式推导繁琐，尤其是热力学理论较为抽象，类似度高、易混淆。因此选择适宜的教材才能做到因材施教，学习内容有所侧重。目前化工类专业的物理化学教材选用天津大学第五版物理化学，由高教出版社出版，上下两册。该教材内容全面，注重理论阐述的系统性和严谨性，注意与实际应用的相结合，并保持与时展的与时俱进，是普通高等教育“十一五”国家级规划教材。但是由于过程装备与控制工程专业教学计划和课时数的限制，所以必须选择少学时的化工类专业(化机、材料、轻工、纺织、制药及环境等)的少学时大本教材才能完成教学大纲的要求。根据这一现状，我们选择了肖衍繁、李文斌编著、天津大学出版社的《物理化学》作为主教材，其主要内容有：气体、热力学第一定律、热力学第二定律、化学平衡、多组分系统热力学与相平衡、电化学、表面现象、化学动力学基础、胶体化学。根据课时数来制定适宜的教学计划，做到科学性、系统性和概括性。另一方面，在每一章中要选择重点掌握的知识点，要求学生重点掌握，其它内容可以让学生自学和阅读。这样做的目的在于不降低课程教学的总体要求的前提下，使学生能够掌握物理化学课程的精髓和灵魂内容，保证学生在可以接受和理解的基础上掌握知识点，过于抽象和复杂的内容则做到一般性了解即可，做到内容讲解精而透、知识点掌握有侧重。
1.3讲好绪论课和物理化学史调动学生学习兴趣
绪论是整个教材的前奏和正文内容的提纲挈领。大部分教师由于课时的限制对于绪论的讲解都是简要叙述或一言以蔽之。对于过程装备与控制工程专业的学生初学物理化学课程时，对于该课程的体系和内容会简单片面的理解为“物理”与“化学”两大课程的拼合，加之学生在化学课程和知识点方面的欠缺，对于物理化学的课程内容的理解是机械和呆板的。如何上好第一课，调动学生的兴趣，做到融会贯通是物理化学课程讲授的一大挑战。因此绪论课的讲授就显得非常重要。在绪论课中，首先要让学生清楚明白课程物理化学的概念、课程体系的内容、物理化学课程与下游专业课程的关联作用等。通过化学现象和物理现象的有机统一来阐述课程的重要性。另外一方面，为了调动学生的兴趣，加强物理化学史的讲述。通过介绍物理化学发展史及一些事件，使学生明白物理化学发展的轨迹和历史沿革，了解物理化学与物理学、化学、数学及其它相关学科之间的纵横关联性，也就使学生对物理化学课程的学习有一个准确的定位。最后，通过绪论课和物理化学史的讲述，引导学生建立良好的学习方法和态度，为后续教学内容的开展奠定良好基础。
1.4强化高等数学知识点和基础概念
由于高等数学的概念繁杂，很多学生考完试后基本都忘却了一些公式和概念。物理化学课程的公式繁多，对学生的数学基础要求较高，很多概念都是通过数学推导引出，尤其对微积分、导数等概念的掌握要求较高。因此在物理化学课程讲授中，抽象概念和原理必须通过繁琐的数学推导才能让学生明白概念的由来及使用限制条件，理解和掌握难度较大，已成为物理化学授课中的一大障碍。本人在授课中对导数、微积分、极限等概念和常规数学方法进行复习和讲解，夯实学生的数学基础，同时要求学生在课外复习高等数学，课堂进行提问和推导，使学生利用短暂的时间回忆起所学的数学知识点，与物理化学课程的教学产生衔接和对应，可以较好的保证物理化学课程的教学，也提高了学生的学习兴趣，克服畏难情绪，避免学生产生消极厌学情绪。
1.5合理利用教学手段
随着科技的发展、教学手段的创新和现代教育手段的普及化，多媒体教学已大规模应用于物理化学教学中。多媒体课件把图形、图片、文字、动画、声音、视频等信息进行高度集成和数字化，突出了信息的形象化和感染力，使得教学内容丰富多彩，形成良好的交互性、可控性，调动了学生的视觉和听觉效果，有利于促进记忆，强化教学效果。由于物理化学课程中内容繁杂，理论抽象，公式推导繁琐，因此借助于物理化学多媒体课件可以使概念形象化、加大信息量传播。教师也可以把精力和记忆集中于重点内容的讲授上，优化了备课效果，提高了教学效率。但是由于物理化学课程的自身特点，公式繁多，概念抽象，数学语言和数学符号较多，如果多媒体课件展示速度过快，导致数学公式的推导过程化弱化，无法体现出数学公式推导中的逻辑性和方向性，导致学生反应滞后，无从思考，不利于学生对课堂教学内容的吸收、消化和理解。因此，要合理利用多媒体资源，在多媒体教学中加强授课技巧，课件内容展示要合理控制节奏，不能拘泥于课件内容的限制，重点和难点内容处利用黑板教学进行推演和讲解，进行启发性讲解，加强与学生的交流互动，激发学生的兴趣，增强了学生的听课效果，提高了教学质量。
1.6结合生活实例与工程实例进行课堂教学
物理化学课程是一门理论化学，其概念和原理的描述严谨、抽象、系统化。师者，所以传道授业解惑也。因此如何将概念和原理内容正确教授给学生，并且使学生能够从深度和广度上加以理解和应用是教师授课中的重中之重。这也就要求教师本人对概念和原理要有深邃的正确理解，对其应用及条件做到触类旁通，不能形而上学、死板教条，否则将会以讹传讹、误人子弟。在授课过程中教学语言朴素化，语言描述简单明了，避免一些生僻硬拗的词汇。对于理论性内容的讲授，在不影响理论内容严谨性的前提下，可以用学生能理解的语言进行转述，同时结合生活实例和工程实例进行讲解，就能够让学生理论结合实际，提高其学习的兴趣。例如，在讲授水的三相点的知识点时，学生往往容易理解一些具体的相态或变化历程，但是对于水的相图分析感到有些困惑。可以通过解释一般冬晚结霜、夏夜凝露的原因来加强学生对水的三相点理论的掌握。从水的相图可知,在水的三相点温度以上,水蒸气才有可能凝结成液体。水气形成霜是gs的凝结过程。从水的相图可知:只有温度低于三相点温度才有可能使水气不经液体而直接凝结成固体霜。所以，只有在冬季晚间温度低于三相点温度,空气中的饱和水蒸气才可能直接形成霜;而在夏天晚间温度都高于三相点温度,故白天的水气在晚间较低温度下达到过饱和而凝结时则形成露。例如，讲解稀溶液依数性理论时，结合讲述新疆冬季混凝土施工中加入无机盐的工程实例来讲解凝点下降加强混凝土抗冻性的道理，从而使学生非常容易理解依数性的相关知识点。又例如，讲解原电池热力学理论时，结合化工设备的腐蚀及防腐等工程实例对原电池电极构成，电极分类及原则，电极反应、电池反应等做系统性介绍，让学生明白化工设备的腐蚀是一种自发的原电池反应，是一种化学能转变为电能的自发过程的产物。在解释清楚原理后，就可以顺理成章的利用已有的电化学知识点来讲解设备的防腐蚀措施。在讲课过程中，尊重学生，注重和学生的交流，培养师生感情。语气要和缓，语言表述要抑扬顿挫，调动学生情绪，活跃课堂气氛。概念和知识点讲授后要和学生积极交流，循循善诱，了解他们的理解程度和正确性。通过多方位、多实例来引导和疏通问题，做到课堂之上就能够解疑释惑，可以增强学生的积极性，提高学习兴趣，减轻学生学习压力。
2结论
工程热力学发展史范文2
关键词：农业建筑环境与能源工程；太阳能工程；课程建设；实践教学；创新实验；课程思政
1引言
农业建筑环境与能源工程作为农业工程领域下辖的七个二级学科之一，是我国发展现代化农业产业、推进乡村振兴的基础学科。由于专业的针对性不强、农业产业发展缓慢以及一些学生对从事农业领域工作的偏见，因此该专业较少有高校开办且均由农业类大学设立。随着传统化石能源危机和全球范围的环境问题、温室效应越发突出，以及“双碳”背景下农业现代化、农村城镇化和现代新农村建设战略的实施，该专业将在低碳化农业及“新能源+新农村”的建设进程中发挥决定性作用[1]。太阳能作为一种清洁环保的可再生能源（5%的太阳能相当于世界能源需求的50倍），将其应用于社会发展的各个领域是缓解甚至解决人类面临的能源危机的根本途径[2]。近年来，结合我国能源产业结构改革，太阳能光伏发电和光热利用得到了广泛推广，从而推动了相关产业的快速发展。因此，农业建筑环境与能源工程作为农业工程领域中与能源利用紧密相关的专业，设立太阳能工程课程对确保整个专业课程体系构建的完整性、合理性和科学性具有重要意义。本文结合农业建筑环境与能源工程专业人才培养目标和河南农业大学（以下简称我校）在农业工程领域的学科特色，对太阳能工程课程的内容设置、课程思政建设、课堂教学改革、课后创新实验建设及考核方式多样化等环节进行探讨，从而实现对现有课程的改造与提升，满足新时代的人才培养需求。
2太阳能工程课程教学存在的问题
（1）教材针对性弱。由于太阳能工程技术涉及学科众多，因此太阳能工程课程的教材选择要具有较强的针对性。目前有关太阳能利用技术的教材较多。根据培养目标的不同，有些教材主要围绕光伏发电技术而展开，有些教材则是针对光热发电技术来阐述，但已有的教材主要集中于太阳能在工业及高端制造业领域的应用，偏离了农业类大学课程建设和人才培养目标，因此缺乏适用于农业建筑环境与能源工程专业的优质教材。（2）课程实验设备匮乏。完善的配套课程实验不仅可以激发学生的学习兴趣，而且能够帮助学生理解并掌握课堂理论知识，培养学生解决实际工程问题的能力[3]。目前尚没有企业开发针对太阳能光热转换和光伏发电的课堂配套实验设备，已有的实验平台存在体积大、可移动性和操作性弱等问题，导致实验教学不能有效融入课堂教学过程。（3）辅助教学资源较少。辅助教学资源是指可以丰富和强化教学过程的各类素材，如工程案例影视介绍、系统运行原理动态解析、复杂仪器的分解等教程。目前缺乏太阳能应用于农业工程领域的教学资源，从线上线下可以查阅搜集到的可用素材非常有限，且大部分素材为企业产品的宣传视频，不适用于课堂教学。教师只能采用文字描述或静态图片加文字注释的模式进行教学，不能有效激发学生的学习兴趣，课堂活跃度较低。（4）考核形式单一。在义务教育阶段，主要采用传统的考试方式，通过试题来考查学生对知识点的掌握程度，偏重于对理论知识的考核。到了大学后亦是如此，考试内容教材化、考试题型标准化、考核方式单一化以及考试前“临时抱佛脚”的现象凸显[4]。特别是大学生在脱离了家长和教师的约束后，容易出现迟到、旷课、逃学等问题，严重者甚至出现大面积挂科、拿不到学位证书的情况。
3太阳能工程的课程建设
培养目标和知识点之间的关系是影响课程内容设置的两个主要因素。在培养目标方面，要满足社会的需求且形成专业特色。我校农业建筑环境与能源工程专业立足于农业大省河南，历经了近四十年的发展，成为国家级特色专业，在农村清洁能源利用如农林废弃物资源化利用（制氢/沼气）、粮食干燥和太阳能利用等方面取得了一系列成果，开设的相关课程主要包括工程热力学、传热学、沼气工程、生物质能工程、节能原理、能源与环境、可再生能源、太阳能工程等。太阳能工程课程开设的目的是使学生理解太阳能利用对新农村建设和低碳农业生产的重要意义，用专业的理论和方法处理农村能源相关领域需求要素之间的关系，最终运用所学知识对农业工程领域太阳能利用工程进行合理科学的规划和设计，使学生成为绿色农业工程方面的建设者、低碳农业生产技术的开拓者，为我国新农村建设和“双碳”目标的实现贡献力量。在知识点之间的关系方面，由于太阳能工程课程涉及光学、传热学、热力学、材料学、电子学以及环境学、地理学等多种学科，因此需要科学合理地设计先导课程，使学生循序渐进地学习课程知识，避免教学过程出现知识点错乱穿插及重复讲授等问题。可以参考现有的太阳能利用相关优秀教材、专著以及结合我校农业建筑环境与能源工程专业特色，加工整理自编讲义。教学内容包含五部分：第一部分，对太阳能的概述。使学生了解太阳能的特点、资源分布、利用方式和现状、太阳辐射计算等，掌握太阳常数、大气质量和太阳辐照度等基本概念。第二部分，首先介绍太阳能光热转换原理，通过常见的太阳能集热系统，使学生掌握与太阳能有关的热传导问题如导热、对流换热和辐射换热等，然后介绍常见的集热器如平板式、真空管式、槽式、塔式集热器以及新型的菲涅尔式聚光集热器的结构和原理。第三部分，利用太阳能空调系统使学生掌握太阳能制冷的物理原理和常用方式，包括吸收式制冷、吸附式制冷及喷气压缩式制冷等，并能够通过工程热力学知识对常见的太阳能制冷系统进行优化设计及性能评价。第四部分，通过简单的太阳能光伏发电系统使学生掌握光伏发电系统的构成、原理以及光伏系统评价指标和评价方法，了解光伏发电系统的分类及制造。第五部分，介绍太阳能利用技术的具体应用实例，即太阳能复合系统在农村能源领域的应用，如农村家用太阳能光伏发电、供热与空调集合系统（光伏屋顶），农业建筑（新型太阳能生态农业大棚）一体化太阳能光伏光热技术系统[5]，太阳能光伏/光热耦合生物质的分布式能源系统等。结合具体的农业工程应用案例使学生了解太阳能热电冷联供系统的常用形式、系统设计方法和系统运行控制策略等。
4太阳能工程课程教学改革路径
4.1加强课程思政环节
高等教育是提高我国核心竞争力、实现中华民族伟大复兴的基础，其不仅致力于提高学生的知识水平，还肩负着培育学生的思想品德、引导学生树立正确的政治方向等职责。大学课堂是实施人才培养和落实立德树人的主战场，有效地把课堂知识讲授与思想政治工作有机结合起来是推动课程思政建设的关键[7-8]。太阳能工程作为新兴的可再生能源技术产业，与我国经济建设、社会发展、环境保护和资源可持续利用等息息相关。可以通过介绍行业内有着突出贡献的人物如获得2020年太阳能热利用科学技术杰出贡献奖的葛新石教授以及因发明渐变铝氮/铝太阳能选择性吸收涂层技术而取得太阳能热利用技术重大突破的殷志强教授，从而对学生进行爱国主义教育，培养学生的奉献精神。通过介绍光伏产业发展史上具有代表性的企业如隆基股份、天合光能和晶澳科技等突破国外技术封锁、实现“弯道超车”的故事，培养学生勇于挑战、攻坚克难的品质。合理挖掘各章节知识点所蕴含的思政元素，能够实现课堂知识能力和思政素养的双重培养。
4.2实施教学方法改革
太阳能工程作为一门工程类课程，是在学生掌握工程热力学、传热学、流体力学基本理论以及电工电子技术的基础上开展的。因此，太阳能工程课程不能像上述理论课程一样局限于书本，并过多地关注理论知识的讲解与推导，而应当更多地把多媒体教学和实验教学融入课堂教学中[9]。利用多媒体视频使学生了解国内外有关太阳能利用的工程案例，确保课堂声像俱佳，不仅可以激发学生的学习兴趣，而且可以有效帮助学生理解理论知识[10]。另外，太阳能技术发展迅速，特别是在光伏发电技术领域，因此可以结合最新的科研讲座视频开展相关的教学研究，使学生在习得知识的同时掌握最新的科研动态，从而激发学生的学习兴趣、拓展课堂教学的深度。虽然现有的太阳能工程课程设置了相应的实验环节，但是理论教学和实验教学基本上是分开的，即在学生在完成了相关理论知识的学习后，再进行统一的实验。因此，可以把简易的实验引入课堂教学中，或者把课堂教学搬到实验室进行，实现理论教学和实验教学的有效结合。
4.3更新实验装置及实验内容
实验教学是帮助学生将理论知识转化为实际应用的重要环节，对激发学生的学习兴趣、启发学生思考及解决实际应用问题、提高学生的创新实践能力具有重要意义[11]。一方面，可结合我校农业建筑环境与能源工程专业特色，搭建太阳能光伏光热耦合干燥器实验平台，通过光伏发电为整个干燥系统提供强制对流动力，提升干燥效率；另一方面，通过换热器对光伏板进行冷却，提升光伏发电效率，同时对进入干燥系统的冷风进行预热。通过该平台了解太阳入射角影响、太阳能电池板伏安特性、电池板温度与输出功率间的关系等[12]，并且可以实验探究太阳能电池板冷却特性如冷却介质、换热工况及换热器形式等因素的影响。筛选出对太阳能利用技术有浓厚兴趣的学生，指导其完成诸如新型太阳能生态农业大棚的设计、太阳能干燥系统与吸收式制冷系统耦合的限氧干燥装置设计、利用热管和相变储热技术的太阳能沼气发酵加热系统设计等农业工程领域的创新实验，鼓励学生参加全国大学生节能减排大赛、全国大学生农业建筑环境与能源工程相关专业创新创业竞赛，形成以研促学、以赛促学的创新教学模式。
4.4考核方式多样化
工程热力学发展史范文3
【关键词】节能建筑；节能技术；平面布局；立面设计；形体塑造
【中图分类号】TU564【文献标识码】【文章编号】1674-3954（2011）03-0302-01
一、引言
纵观建筑发展史可见，建筑形态及其设计理念随着技术与人文尤其是技术的发展而不断更新。一部西方建筑史，就是一部反映不同技术的形式语言不断产生和运用的历史。在节能与环保早已成为热点话题的今天，现代节能技术的发展已经给当代建筑带来了多方面的影响。下文将着力探讨新技术对于节能建筑形态的影响。
二、节能技术成为技术与形态的转译中介
建筑的节能性能是由建筑设计、暖通空调设计、水电设计等建筑节能设计组成的，还包括建筑施工、建筑材料、建筑构配件、建筑设备安装、工程竣工验收等多个环节。建筑设计是节能的关键，采用节能技术提高建筑能源的有效利用率、节约用能、减少浪费，是当前建筑业发展面临的重大挑战和机遇。
1、节能技术对于建筑平面形态设计的影响
在节能建筑的平面设计过程中，对于建筑的体形、朝向、布局都要周全考虑。一般来说，在建筑设计中建筑的外形越简单，建筑物体形系数就越小，热量交换量也就越少，建筑节能的效果就更好。而且适当的建筑体形还可以节约用地、节约建筑用材，减少营造、维护与使用过程中的消耗。此外，建筑的朝向与节能也有着直接关系，因为不同朝向的建筑物，在不同季节所得到的太阳辐射热能量不一样，热损失也不一样。科学的建筑朝向可在冬天避开寒风的侵袭并充分利用温暖的日照，而在夏季又可以获得良好的自然通风条件，从而保证室内冬暖夏凉的效果。为了利用自然环境来使室内达到最大的舒适度，可以将住户经常出入的厅、主要卧室设置在日照通风条件最佳的南风位置，从而为住户节约采暖和空调的能耗。
此外，据研究显示，建筑体形系数每降低0.1%，建筑能耗可下降8kWh/(.a)，现列举两种平面设计形式：明厨明厕式(见图1)和明厨暗厕式（见图2）。在相同建筑面积下，明厨暗厕式建筑的体形系数较明厨明厕式低0.032。显然，在体形系数上，明厨暗厕式的建筑平面优于明厨明厕式。由此可见，在满足建筑诸多功能要素的条件下，设计时应尽量减少建筑体形的凹凸或错落。降低建筑物体形系数，最好控制在0.3以下。但体形系数过小，将制约建筑师的创造性，造成建筑呆板，平面布局困难，甚至损害建筑功能。因此要权衡利弊，两者兼顾。
图1 明厨明厕式设计图 图2 明厨暗厕式设计图
2、节能技术对于建筑形态造型设计的影响
节能技术向建筑形态转译过程中所传达的信息，是一种抽象的形态结构关系。新节能技术突出以物理学相关知识：流体力学、空气动力学、热力学等为形体处理依据。由这些依据决定的建筑多表现为流线化的造型，由此使建筑变形，更具流动、非几何性的特征。诺曼福斯特设计的伦敦市政厅（图3）。该建筑提供近17000的使用面积，容纳议会、委员会办公室及一些公共设施，以及市长办公室等。建筑的造型是一个变形的球体，高约50 m，共分10层。这种变形并非随意而来，而是通过计算和验证来尽量减小建筑暴露在阳光直射下的面积，以在冬夏季分别增加和减少太阳热（图4），从而获得最优化的能源利用效率。具体做法是通过对全年的阳光照射规律的分析，得出建筑表面的热量分布图。利用这一结果确定建筑的外表面形式，以达到用最小面积的建筑表皮促进能源效率最大化的目的。“经过计算的这一类似于球体的形状比起同体积的长方体，表面积减少了25%。”
福斯特总能以一种超乎寻常的理性方式，根据科学原理和数学公式，“计算”出建筑的表皮形式，而其计算依据则是夏季伦敦酷热的直射阳光。同时这种建筑的表皮形式也因为“计算”而呈现出流动、非几何性的特征。
图3伦敦市政厅 图4 根据冬夏季太阳辐射角度
“算出”的建筑形体示意图
3、节能技术对于建筑立面形态设计的影响
图5公共建筑节能设计标准规范
在建筑护结构中，墙体所占比重最大，占整个建筑耗能的25%。实践证明，相对普通外墙而言，使用节能外墙可使室内温度相差在10℃左右。因此，外墙除了应具有基本的承重、安全围护等功能外，外墙体的保温设计相当重要。随着我国建筑节能技术的不断完善和发展，目前我国建筑中采用的新型墙体材料主要有加气混凝土砌块、粉煤灰空心砌块、陶粒砌块和轻集料砌块等，保温节能墙板主要有聚苯乙烯板、挤塑板和泡沫玻璃等。
此外，窗户是建筑护结构中耗热的薄弱环节，也是薄壁的轻质构体。在建筑能耗方面，建筑护结构总散热量中，铝、钢、塑窗散热量平均约占50%，所以节能工作的重点就是改善门窗的绝热性能。方法如下：①合理控制窗墙面积比：据统计，经窗户传递的热量是同面积墙体传递热量的2～4倍，因此，必须适当地减小窗面积，以减小空调的能量损耗。但设计时要按照不同地区气候特征来合理控制窗墙比。如在南方地区，为了能在冬季可以获得较多的太阳辐射热，在夏季利用较大的南向窗户进行自然通风，建筑设计中的窗墙比要比北方地区的要大一些。②加强外窗的遮阳措施：冬季室内热量散失的最薄弱环节之一就是建筑外窗，其能耗是同面积屋顶的5倍、墙体的4倍，对建筑能耗影响较大。因此可增设外阳卷帘、遮阳百叶、遮阳板、遮阳棚。此外，为了达到一定的遮阳效果，可以适当增加南向阳台的挑出长度。③加强外窗的隔热性能。可采用保温隔热性能好的玻璃，或者采用有很好效果的贴热反射薄膜，特别是选用对太阳光中红外线反射能力强的反射材料，如热反射镀膜玻璃、低辐射Low-E玻璃、双银Low-E玻璃等。④改善外窗的保温性能。利用空气间层热阻大的特点，采用多层玻璃窗或中空玻璃，以减少空气渗透，最终降低耗能。
在全球范围内大力倡导节能环保生活的今天，我国在建筑节能方面具有巨大的潜力，只有扎实认真地做好建筑节能设计工作，才可以有效地降低建筑耗能，为中国能源保护工作做出贡献。当代建筑师应积极关注节能技术的发展应用，在设计过程中，不断探索节能建筑形态的设计方式，使其平面布局、空间功能、结构体系都能更好的达到节能效果，寻求建筑、环境、能源消耗之间的最佳结合。
参考文献：
工程热力学发展史范文4
一、苯酚行业发展
1.产品性质&技术发展简介
性质：苯酚俗名石炭酸，分子式C6H5OH，比重1.071，熔点42～43℃，沸点182℃。置露空气中或日光下能氧化变粉红色至红色，剧毒，有强腐蚀性，微溶于水，溶于有机溶剂，实验室可用溴及FeCL3检验。
技术发展：
粗酚精制法：1834年由煤焦油经分馏制取苯酚。
磺化苯法：1923年由苯磺酸经碱熔制取苯酚。
氯苯水解法：1924年开始氯苯水解法制取苯酚。
苯甲酸法：1961年开启以甲苯为原料的苯甲酸法。
异丙苯法：目前主要由异丙苯经氧化重排制取苯酚。
当前处于研发阶段的是苯直接羟基氧化法生产苯酚。
2.下游产品简介
2.1、酚醛树脂
酚醛树脂是由苯酚和甲醛在催化剂作用下经缩聚水洗制成，分热固性和热塑性（液态），广泛应用于防腐蚀工程、胶粘剂、抗氧剂、阻燃材料、砂轮片制造航空航天等行业。
2.2、双酚A
双酚A又称为二酚基丙烷，它是由苯酚、丙酮在酸性介质中合成，主要用于生产聚碳酸酯、环氧树脂、聚苯醚树脂、不饱和聚酯树脂等多种高分子材料以及增塑剂、阻燃剂、抗氧剂、热稳定剂、橡胶防老剂、农药、涂料等精细化工产品。
2.3、壬基酚
壬基酚常温呈液态，主要由壬烯和苯酚在酸性催化剂的作用下合成的工业壬基酚，主要用作非离子表面活性剂，分散剂，破乳剂。
2.4、水杨酸
水杨酸是苯酚与氢氧化钠反应生成酚钠，与二氧化碳在高温高压下生成，主要用途是生产阿斯匹林，消毒防腐剂，化妆品等。
苯酚的其他应用：用于焊接电器元件的覆铜板；用于油溶性树脂、光稳定剂，香料的对叔丁基酚等等。
二、苯酚产销分析
2012-2013年苯酚实际产量一览表（单位：万吨/年）
生产企业 苯酚产能 2012年产量 2013年产量
上海高桥 24 19.3 19.95
扬州实友化工 19.2 11.2 15.3
中沙天津 21 16.9 16.8
燕山石化 18 15.6 17.7
吉林石化 8.5 6.5 7.58
蓝星哈尔滨集团 7.5 7.1 6.3
广东建滔（惠州忠信） 12 10.3 9.6
长春化工 30 0 7.35
利华益 21 4.8 19.5
总计 161.2 91.7 120.08
2012-2013年苯酚行业整体消费情况（单位：万吨）
双酚A 酚醛树脂 壬基酚 水杨酸 染料 其他
2012年 34.201 59.48 7.435 11.896 16.357 19.331
2013年 36.7848 58.2426 7.6635 12.2616 15.327 22.9905
变化量 2.5838 -1.2374 0.2285 0.3656 -1.03 3.6595
从比例变化来看，双酚A所占苯酚消耗比例呈上升趋势，反观近年酚醛树脂行业需求整体萎缩，工厂开工降低，苯酚用量减少，但酚醛树脂仍是苯酚下游主产业。
三、苯酚下游酚醛树脂&双酚A扩能情况
1.酚醛树脂
2014-2015年酚醛树脂扩能一览表
工 厂 地点 新增产能
（万吨/年） 投产时间
济南圣泉海沃斯集团 山东章丘 10 2014年
营口圣泉高科技材料公司 辽宁营口 3 2014年
镇江联成迈图精细化工厂 江苏镇江 8 2015年
江苏芬兰泰尔化工厂 江苏南京 15 2015年
山东及辽宁等地新建小厂 山东、辽宁 单产：0.5-1 2014-2015年
预计到2015年我国酚醛树脂产能将达到162万吨/年。如所生产树脂为通用型，则需苯酚154万吨/年。
2.双酚A
2014-2015年双酚A扩能一览表
工厂 地点 新增产能（万吨/年） 投产时间
台湾南亚塑胶有限公司 浙江宁波 13 2014年
长春（常熟）化工有限公司 江苏常熟 13.5 2014年
中石化三井（上海） 上海漕泾 15 2014年
江苏海力化工有限公司 江苏大丰 13 2014年
实友化工（扬州）有限公司 江苏扬州 12 2014年
山东利华益维远化工集团 山东东营 12 2014年
江苏瑞盛新材料科技公司 江苏扬州 12 2014年
上海拜耳有限公司 上海漕泾 30 2015年
中沙（天津）石化 天津 24 2015年
总计 144.5
预计到2015年底我国双酚A新扩产能144.5万吨/年，总产能将达到217.5万吨/年，需原料苯酚190万吨/年。
四、苯酚扩能情况
2014-2015苯酚扩能情况一览表 （单位：万吨/年）
大区 所在地 企业 投产时间 新增苯酚产能 新增酚酮产能
华南 惠州 中海油惠州炼化有限公司 2015年 18 30
华东 宁波 台湾化纤 2014年 30 48
漕泾 中石化三井 2014年 25 40
漕泾 西萨化工 2014年 25 40
南通 中国化学赛鼎新材料 2014年 12 20
征仪 瑞盛新材料 2014年 21 35
南京 扬子-英力士 2015年 40 65
盐城 江苏海力集团 2014年 36 58
华北 北京 燕山石化 2014年 12 20
西北 新疆 新疆阿克苏 项目
立项 10 16
总计 229 372
2014-2015年是酚酮产能集中释放快速扩张期，未来几年将全面呈现国产苯酚与进口苯酚的博弈。
五、苯酚生产中存在的问题
异丙苯法生产的苯酚外观的不稳定性，不同程度的出现颜色变化，出现黄色严重时会出现褐色及褐色，这主要是发生了氧化反应。
反应式：C6H5OH+O2=C6H4O2+H2O
装置开车时，由于提产迅速，有时氧气直接催化氧化苯酚而合成苯醌，苯醌实际存在两个同分异构体，即邻苯醌和对苯醌。
宏观上是装置在投产初期工艺调整阶段，苯酚与少量氧气接触，被氧化成粉色的邻苯醌，由于邻苯醌结构具有不稳定性，在此工艺条件下与后生成的苯酚继续发生氧化反应，生成黄色的对苯醌，并经常伴有水超标，即苯酚水含量大于1000PPM。
微观上由于氧的电负性大于碳，因而碳氧双键更加稳定，苯酚更易被氧化生成苯醌，实际动力学控制的苯酚具有不稳定性，只要氧化时间足够长，都将转变为热力学控制的羰基化合物（主要是苯环共轭体系酚的羟基氧原子未共用电子对苯环的共轭作用，使羟基直接与苯环中SP2杂化的碳原子相连，导致苯酚结构的不稳定）。
苯酚外观颜色深浅，即氧化程度轻重与催化剂配比、催化剂与苯酚浓度比、反应压力、反应温度和反应时间有关。
苯酚催化氧化成对苯醌的最有利工艺条件为：n（Cu～（2+））：n（Li～+）=1：3，m（催化剂）：m（苯酚）=1：2，温度大于80℃，压力2.7MP，反应时间3 h以上。在此反应条件下，苯酚化学平衡转化率达85.50%，对苯醌摩尔选择性可达83.15%。
工程热力学发展史范文5
【关键词】物理化学 课程 学习兴趣 教学
物理化学是我校化工类专业学生必修的一门重要的基础课程，因为物理化学课程需要综合应用物理学、高等数学及化学的知识，使用的又是定量语言，公式较多，概念抽象，逻辑性强，内在联系复杂。所以历来是一门老师难教，学生难学的课程。
爱因斯坦曾经说过“只有兴趣才是最好的老师”。我们认为，在物理化学课程教学中，教师如何引起学生的学习兴趣，进而提高学生学习物理化学课程的积极性，是物理化学课程教学的关键。物理化学课程的兴趣教学可体现于多个教学环节，本文着重介绍我们在物理化学教学中，激发和提高学生的学习兴趣的几个方面。
1 突出物理化学课程的重要性
在物理化学发展史上，物理化学的每个概念和公式的出现，都是在那个时代为解决一定的问题而提出的，都是为解决当时社会生产的需要而发展起来的。因此我们在物理化学教学中，结合世界物理化学发展史和中国物理化学发展史，介绍物理化学家们的科学贡献与科技发展和工业进步的关系，突出物理化学课程的重要性，激发学生学习物理化学的兴趣。
例如我们在物理化学教学中，结合物理化学课程内容，向学生介绍被誉为现代化学工业基础理论的创立者——J·W·吉布斯。正是他将热力学理论与数学方法完美的结合，建立了同时代人难以破译的相平衡理论——“相律”，从而极大地简化了制冷、冶炼、燃烧、能源工程、合成化学品、陶瓷、玻璃和肥料等一大批化工产品的生产过程，并使之成本下降和批量生产得以实现，从此化学工业才成为世界上规模最大的基础工业。以此为例来说明，物理化学的许多重要进展与理论建树，除促进了物理化学学科乃至整个化学学科的繁荣发展之外，常常也是科技发展和工业进步的里程碑。我们在物理化学教学中，以许多类似的例子来突出物理化学课程的重要性，激发学生学习物理化学的兴趣。
2 突出物理化学课程的应用性
物理化学理论性强，但它的应用性也很强。物理化学教材限于篇幅，主要阐述基本原理、基本理论、数学推导等方面的内容，应用方面讲得比较少。我们在物理化学教学中，注意理论联系实际，让学生感觉到物理化学对生产和生活都有着巨大的指导作用，感觉到物理化学不是距离自己遥远的一门理论学科，突出物理化学课程的应用性，激发学生学习物理化学的兴趣。
例如我们在物理化学教学中，结合物理化学课程内容，向学生介绍电化学、光化学正在敲开新的“干净”能源大门;又如在表面化学的基础上开发出的一碳催化剂，不仅改变了传统的煤——电石——化工产品的工艺路线，而且在石油资源短缺时预示出新的化工原料资源的存在。又如向学生介绍在物理化学理论的指导下，不断开发出来的新型表面活性剂进入到了石油开采、食品、油漆、、去污等各工业部门和国防建设之中， 尤其建立在表面化学研究成果基础上的石油三级开采一经实行， 我国目前大部分不能开采的石油都将被采出。同时鼓励和指导学生充分利用网络资源，搜索和查询各种物理化学应用的信息资料，从而拓展学生学习物理化学的兴趣。
3 讨论式教学提高学生学习兴趣
我们在物理化学课程中，通过设问、提问、讨论、评价、归纳等环节设计教学过程，进行讨论式教学。例如在胶体化学教学中，结合课程内容，向学生提问为什么豆浆遇到一点卤水(主要含有MgCl2)就会变成豆腐呢? 然后通过课堂讨论，引导学生了解豆浆中含有大量蛋白质，而蛋白质分子是高分子，它通过离解或吸附，表面常带有负电荷并在表面有水膜生成，这种蛋白质溶液具有胶体的性质。在豆浆中加进卤水后，由于离子与水的结合作用，蛋白质颗粒的水膜首先遭到破坏，然后Mg2 +中和蛋白质的电性，进而发生蛋白质分子大团聚的过程，这就形成了豆腐。这样的问题讨论既要利用物理化学课程所学知识进行解答，又同学生的生活实际紧密结合，极大地提高了学生的学习兴趣。
同时为了培养学生的创新意识，教师也可多从逆向进行提问，例如在电化学教学中，有关铁的生锈是这样描述的:“钢铁长期暴露在潮湿的空气中会生锈”。如果我们反向提问“钢铁暴露在干燥的空气中，结果会生锈吗?”“将钢铁浸入水中，结果又如何呢?”。这样的逆向提问，可以充分调动学生的积极思维活动。通过讨论式教学，在问题的不断提出、不断讨论和不断解决的过程中，提高学生提出问题、分析问题、解决问题的能力，增强学生学好物理化学的信心。
4 多媒体教学提高学生学习兴趣
多媒体教学声、文、图、像并茂，通过制作多媒体课件来辅助教学，能有效克服传统教学单调乏味的不足，有助于提高学生理解能力，提高学习效率。例如在学习相平衡一章时，由于学生第一次接触，认识比较少，接受起来困难。我们在讲授用步冷曲线法绘制相图的教学中，先向学生展示实验仪器的图片，结合动画讲解绘制步冷曲线的实际方法，让学生对步冷曲线的测定有感性认识。然后以Sn—Pb合金系统为例，采用动画形式展示纯Sn、纯Pb及不同组成的合金在高温熔融状态自然冷却过程中，温度随时间的变化，绘成步冷曲线，在曲线的每一阶段均展示系统的相态和分析自由度情况。最后将不同组成的步冷曲线上各个特征温度标注在T—X图上，连接起来即构成了固--液二组分体系相图。这一思路虽然仍是教材上的，但通过比书本和黑板更直观更生动的多媒体教学方式表达出来，学生更容易将各种知识联系起来，建立自己的认识，从而达到较好的课堂教学效果。此外利用计算机软件演示一些模型和模拟实验时的效果也非常好。
通过多媒体教学手段的综合运用，使原本枯燥无味的理论知识通过生动、形象、直观的形式表现出来，节省教师大量板书和绘图时间，加快知识点的讲授速度，增大课堂教学的信息量，可有效的提高学生的学习兴趣。
总之，教师通过开阔学生的科学视野，激发学生对物理化学的学习兴趣。通过营造宽松的学习环境，提高学生学习物理化学的兴趣。兴趣可激起学生的求知欲望与探索心理，可提高学生学习的自觉性和积极性，促进他们的积极思维和不断创造，推动智力潜能的充分发挥，并为今后的发展打下了坚实基础。由此可见， 兴趣要培育， 而教师负有重大的责任， 其作用不可低估。
参考文献
[1] 周鲁，物理化学教程(第二版)科学出版社，2006.
[2] 杨石先，柳大纲.中国大百科全书化学卷.北京:中国大百科全书出版社，1989.
工程热力学发展史范文6
关键词:城市水源规划;水资源开发利用;水资源保护
Abstract: how to make good use of the water resources in our country and protect is facing its because of one. Water resources development and utilization of city planning and make a research. The principle of water and air conditioning technology applications are simple discusses.
Key words: the city water planning; Water resources development and utilization; Water resources protection
中图分类号：F291.1文献标识码：A 文章编号：
引言：我国是个缺水的国家,尽管河川径流量居世界第6位,但人均径流量仅为世界人均占有量的四分之一。全国平均年地表水资源量27115立方米,平均年地下水资源8288亿立方米,扣除两者重复部分,我国平均年水资源量为8124亿立方米。
1 水资源开发利用与水资源量
我国水量在地区分布上极不平衡,与人口、耕地的分布不相适应。长江以南地区耕地面积仅为占38%,人口占54%,而水资源占到80%;北方地区的水资源量只有全国的20%。水量在时程分配上也极不均匀,年际变化大,丰枯年水量相差较大;年内分配不均匀,华北和东北地区每年6-9月份降水量占全年降水量的80%。因此造成我国很多地区水旱灾害频繁、水资源开发利用困难的情况。
城市水资源是指可供城市发展、人民生活和进行城市基础设施建设利用的地表水和地下水。城市水资源是维持城市存在和发展的必不可少的必要因素。从城市发展史上看,世界上大部分的城市是傍水而建。在现在,世界上的大城市基本上也都沿江河和沿海分布。城市用水具有自己的一些特点:用水量大,开采相对集中,要求在较小的范围内获得大量的水资源,单位面积取水强度大;水质要求严格,除保证生产的供应外,必须保证市民的身体健康,世界上由于水污染引起的疾病占全部疾病的80%;用水的连续性强,城市的各项活动不能断水;城市用水的增长速度很快。由于上述特点,在有限的水资源条件下,用水矛盾在城市地区表现的格外尖锐。缺水也成为许多城市面临的难题。一方面,人口的增长和工业的发展,使得用水量不断增加,水的使用量的增长率是人口增长率的两倍多,从本世纪50年代至今,世界人均淡水消耗量增加了50%,其中城市用水量所占的比重越来越大,发达国家超过70%;另一方面,给水排水设施的不足和污染的加剧,使有限的水资源量的开发利用越来越困难,目前人类已开发了54%的可利用淡水,预计到2025年将需要可利用淡水径流量的70%。目前缺水现象已影响到80个国家和40%的世界人口。由于缺水,全球所有大城市21将面临严重危机。
一个城市水资源量的多寡主要由城市所在区域天然条件决定的。在城市总体规划时,应了解城市水资源总量和可开采量,这与城市用水供需平衡、确定城市发展规模、功能布局、给水工程系统布置都有密切关系。水资源的评价,是对水资源的数量、质量、时空分布特征和开发利用条件的分析评定,涉及到复杂的专业知识,这里只对水资源量作简单介绍。
1.1 区域水资源
区域水资源一般由三部分组成,即:地表水、土壤水和地下水。大气降水是总补给量,流出区域的河川径流量、蒸散发量和地下潜流量是总排泄量,总补给量与总排泄量之差为区域的地表、土壤地下的蓄水变量,其间的相互关系,遵循区域水量平衡原理。
1.2 区域水资源总量
区域水资源总量是指由当地降水形成的地表和地下产水量。在水量分析中,把河川径流量作为地表水资源量,把地下水总补给量减去井灌、工业和生活等用水的回归补给出量作为地下水资源量。由于地表水和地下水即相互转化,处于统一的循环系统中。河川径流量包括了一部分地下水排泄量,地下水被给量中又有一部分来源于地表水体,因此不能将地表水资源与地下水资源量直接相加,应扣除相互转化的重复的水量。
1.3 区域水资源可利用量
区域水资源可利用量指经济上合理、技术上可能和生态环境不受破坏的前提下,最大可能被控制利用的不重复的一次性水量。它与天然水资源总量、当前的技术经济都有密切关系。
2 城市水资源利用规划对策
人类逐水草而居,水资源对城市的形成、发展、演变具有诱导和制约作用。水资源不仅影响城市的性质、规模、而且还影响到城市的布局和发展变迁。尽管现代科学技术和经济条件可以减少城市对水资源的过于依赖,但水资源作为城市基本的物质支持要素,其重要性是不言而喻的。水资源正在取代石油而成为引起当今世界危机的主要问题。中国的水问题也到了令人触目惊心的地步,形势相当严重。解决城市缺水问题已成为中国最紧迫的任务之一。从目前情况看,如不解决这个问题,将极大地影响我国的社会经济稳定、快速、健康的发展。
水是不可替代的自然资源,尽管可以再生,但开发强度超过其再生能力,就会枯竭。所以对城市水资源应进行可持续开发利用,保证人类和城市持续发展。 在城市规划中,特别是城市给水排水工程规划,应把握这一原则,充分认识水资源短缺这一国情,通过对水资源的优化配置,促进城市可持续发展。
