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1注重理論聯(lián)系實際
化工單元操作是實踐生產(chǎn)過程的總結(jié)和提煉,在教學(xué)過程中,注意聯(lián)系生產(chǎn)、科研中的成功或失敗的案例,同時穿插日常生活中的豐富、生動的流體流動、傳熱及傳質(zhì)的實例,加深對基本理論的理解,并靈活應(yīng)用所學(xué)知識,分析和處理工程問題,以具體的實例和逼真的動畫素材貫穿于各單元操作的介紹;把抽象的內(nèi)容轉(zhuǎn)化為形象的信息,激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣,將豐富的實踐案例滲透在理論教學(xué)中,適時開展“啟發(fā)式”和“討論式”教學(xué),加深學(xué)生對化工單元的理解,提高他們的理論聯(lián)系實際分析問題的能力,使學(xué)生在潛移默化中樹立工程觀點。
2對比、歸納教學(xué)方法
《化工原理》不同于理論基礎(chǔ)學(xué)科分析和邏輯推理,它注重于工程實際應(yīng)用,掌握好各單元操作知識和理論,有助于更好解決生產(chǎn)和生活中實際問題,教學(xué)中抓住“傳遞過程原理”和“處理工程問題的方法論”兩條主線,引導(dǎo)學(xué)生掌握和運用對比、歸納等學(xué)習(xí)方法,加深對知識的理解和融會貫通。在動量傳遞、傳熱和傳質(zhì)三傳過程中,微觀上是流體分子運動的結(jié)果,流體分子之間存在作用力,直接影響流體分子運動效果。宏觀上根據(jù)流體形態(tài),把流體傳遞劃分為層流傳遞和渦流傳遞,采用相同微元平衡法來研究動量,熱量和質(zhì)量的傳輸過程。對于層流傳遞,大都采用解析方法;而渦流傳遞則采用實驗方法(量綱分析)。比較吸收中的最小液氣比與精餾中的最小回流比,我們發(fā)現(xiàn)它們都是操作線與相平衡線相交,通過解出操作線的斜率,求解得到最小液氣(或回流)比,在實際化工生產(chǎn)過程,采用液氣(或回流)比都是最小液氣(或回流)比1.1~2.0倍。再比較傳熱的對數(shù)平均溫差與吸收的對數(shù)平均推動力,我們也發(fā)現(xiàn)它們都是兩種不同狀態(tài)流體采用逆流進(jìn)行傳熱或者傳質(zhì),因為采用逆流方式進(jìn)行傳熱或傳質(zhì)推動力最大,在干燥單元操作中,物料與空氣接觸也是通過這種逆流方式進(jìn)行傳熱和傳質(zhì)。在講解單元操作過程中時,通過對比的不同單元操作的知識點,學(xué)生容易抓住了實際工程問題內(nèi)在因素相互聯(lián)系和統(tǒng)一,把復(fù)雜問題簡單化,能啟發(fā)學(xué)生運用理論解決工程類似問題。
通過歸納總結(jié),各單元操作根據(jù)現(xiàn)象和過程的物理機(jī)理,以能量平衡(或相平衡)、物料衡算為起點,逐次展開原理和公式、操作性和設(shè)計性計算、設(shè)備構(gòu)造以及影響因素分析等內(nèi)容,計算、設(shè)備構(gòu)造、影響因素又以基本原理和公式方程為依據(jù),環(huán)環(huán)相扣,層層推進(jìn),顯示出相似的研究方法。但三傳各單元操作之間并不是簡單的重復(fù),而是各操作單元重點特點各異。要求學(xué)生每學(xué)完一章(或一個單元操作)之后,要運用簡練的文字和公式,把該章節(jié)的基本理論、主要公式及設(shè)備和工程應(yīng)用等主要內(nèi)容聯(lián)系起來,使知識系統(tǒng)化。如流體流動可通過連續(xù)性方程、機(jī)械能衡算方程和阻力方程三個主要關(guān)系式把流體流動的基本原理及相關(guān)的計算公式有機(jī)地構(gòu)成一個知識網(wǎng)絡(luò)。同樣地,傳熱章節(jié)內(nèi)容可通過總傳熱速率方程和熱平衡方程有機(jī)地貫聯(lián)起來。教學(xué)過程中除了教授學(xué)生掌握化工原理知識方法,更要引導(dǎo)和啟發(fā)學(xué)生綜合運用所學(xué)理論知識分析解決實際化工問題能力培養(yǎng)。例如,在離心泵理論壓頭公式推導(dǎo)過程中,葉輪前彎利于得到高的理論壓頭,流體可以獲得較高動能,動能所占比例增大,但在轉(zhuǎn)化為靜壓能過程中,會有比較大的機(jī)械能損失,使泵的效率降低,所以離心泵采用后彎葉片,而風(fēng)機(jī)主要要求送氣量大,不追求效率,用前彎葉片利于減少葉輪和風(fēng)機(jī)的直徑。
3通過課程設(shè)計,增強學(xué)生工程觀念
化工原理課程設(shè)計是培養(yǎng)學(xué)生的運用有限的理論解決實際工程問題的教學(xué)環(huán)節(jié),在設(shè)計時首先要從操作基本原理考慮可能性,知道解決工程問題的方法有多種,其次運用公式方程進(jìn)行設(shè)計性計算來分析技術(shù)上的可行性,在運用書上的公式中,進(jìn)一步加深學(xué)生對公式出處和用途的理解,計算過程中對有些數(shù)據(jù)的選取,只能依據(jù)工程經(jīng)驗值范圍和趨勢去判斷,結(jié)果肯定有一定程度的誤差,這些又直接影響后續(xù)具體設(shè)備的選型。這就需要學(xué)生進(jìn)一步從運行效益上考慮操作費和設(shè)備費的合理性,最后還需學(xué)生從安全和環(huán)保方面來考慮具體設(shè)備的選型。這些都要求學(xué)生對所學(xué)知識充分理解,對實際工程問題的要深層次了解,方方面面進(jìn)行分析,從多方面考慮中篩選出最佳方案。通過課程設(shè)計的訓(xùn)練使學(xué)生進(jìn)一步完善和加深理解所掌握的理論知識,培養(yǎng)學(xué)生在實際中研究、分析、解決問題的能力,鞏固學(xué)生全面分析和解決工程問題觀念,達(dá)到化工原理課程設(shè)計創(chuàng)造性和工程性的教學(xué)目的,為學(xué)生綜合和創(chuàng)新解決實際問題能力的培養(yǎng)打下了基礎(chǔ)。如精餾塔設(shè)計中,適宜回流比確定是個關(guān)鍵問題,需要從操作原理,技術(shù)、經(jīng)濟(jì)等方面來考慮影響因素,才能優(yōu)化精餾塔設(shè)計方案。
4結(jié)語
在化工原理教學(xué)中,應(yīng)針對課程的特點,采用不同的教學(xué)方法,有助于學(xué)生更好地學(xué)習(xí)和掌握化工原理單元操作知識,啟發(fā)和引導(dǎo)學(xué)生自主地分析和解決化工實際問題,培養(yǎng)學(xué)生工程實踐能力,使化工原理教學(xué)效果整體得以提高。
作者:錢立武郭紹義盛敏剛陳大勇單位:池州學(xué)院材料與化學(xué)工程系