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[摘要]“輸油管道設計與管理”和“輸氣管道設計與管理”是油氣儲運工程專業最重要的專業課之一。對“輸油管道設計與管理”和“輸氣管道設計與管理”兩門課程的聯系和差異進行分析,針對應用型大學學生的學習現狀,提出這兩門課程改革的建議,提高學生學習積極性,提高教學質量。
管油氣儲運工程專業學生應具備較強的工程設計計算能力和一定的生產運營與維護過程技術管理能力。因此,在各個開設油氣儲運工程專業的高校,均開設了“輸油管道設計與管理”(以下簡稱“輸油管”)和“輸氣管道設計與管理”(以下簡稱“輸氣管”)兩門必修課程。因這兩門課程的先修課程基本相同,均為流體力學、傳熱學、泵和壓縮機等專業基礎課,且兩門課程內容之間并無先后關系,在各高校的油氣儲運本科培養計劃中,常將這兩門課程在同一學期開設。在教學過程中發現,在同一學期同時學習這兩門課程時,常出現概念與計算公式混淆的情況。本文總結了輸油管與輸氣管課程的差異與聯系,并以此為出發點提出對這兩門課程教學的思考。
1輸油管與輸氣管課程的聯系與差異
我國輸油管的研究與教學較早。1944年,我國油氣儲運工程奠基人翁心源在美國學習期間編寫了《油管工程》,成為1955年張英教授第一次開設《輸油管》課程的啟蒙教材;1955年,工業出版社組織合作翻譯了蘇聯教材《輸油管的建造》[1];1979年,由嚴大凡等人編寫的《輸油管道設計與管理》首次公開出版;1986年,嚴大凡主編對1979年版的《輸油管道設計與管理》進行增刪后再版;楊筱蘅和張國忠先后于1996、2006年對《輸油管道設計與管理》進行修訂。與輸油管相比,我國輸氣管的研究與教學相對滯后很多。1985年,華東石油學院根據《輸氣管工藝設計》課程大綱出版了第一部《輸氣管道設計與管理》教材;1991年,姚光鎮在此基礎上進行修訂再版;1999年,李玉星、姚光鎮再次修訂編寫第二版。最新修訂的《輸油管道設計與管理》和《輸氣管道設計與管理》知識覆蓋面廣、理論推導詳細,成為目前各大院校油氣儲運工程專業學生學習《輸油管》和《輸氣管》的經典教材。隨著“應用型”教材的發展,西安石油大學蔣華義等編寫了《輸油管道設計與管理》,常州大學王樹立等編寫了的《輸氣管道設計與管理》側重應用與設計的教材,作為《輸油管》和《輸氣管》的教材或教學參考書或工程技術人員的參考書。無論是研究型還是應用型大學,輸油管與輸氣管的教學內容均有很多相似相通之處。(1)管道流體流動公式均以《工程流體力學》為基礎進行推導。原油與天然氣均為流體,因此流體管道流動的串聯、并聯特性在輸油管、輸氣管中均適用。輸油管和摩阻計算、壓降計算可直接套用水力學的計算公式,但輸氣管的流量公式由流體流動的連續性方程推導得出,考慮到氣體的壓縮性,在推導時需與狀態方程共同求解。(2)溫降計算均以傳熱學為基礎進行推導。當輸油管道忽略摩擦熱、輸氣管忽略焦-湯效應時,管道溫降均可用舒霍夫溫降公式表示。(3)管道系統工作點均通過管道特性曲線與泵/壓縮機特性曲線聯立求解獲得。當輸油管道采用“密閉輸送”時,輸油管與輸氣管工作點求解方法相同。(4)干線站場停輸及泄漏對流量、沿線壓力的影響相同。因為輸送流體介質的性質不同,輸油管與輸氣管也有諸多不同之處[2-3]。
2應用型本科學生的學習現狀
教學質量是高等學校的生命線。一個好的教師,應當懂得因材施教,了解學生的學習現狀,結合課程特點組織課堂教學。與研究型本科學生相比,應用型本科學生的學習基礎較差,但動手能力相對較強。主要表現為以下幾點:(1)應用型本科學生并不關注公式推導過程,通常只對公式“用哪里”和“怎么用”感興趣。公式就如同一個“黑箱子”,他們僅想要知道進入“箱子”的是什么參數,從“箱子”中出來的是什么參數,極少思考諸如“如何基于公式進行建模”、“是否可將這一推導過程應用于其他公式的推導”的問題。(2)應用型本科學生對英語、數學等基礎課程的學習投入較少。以某應用型大學油氣儲運工程學生為例,該校一個班38名學生中,高等數學一期末考試不及格人數超過25人,約占班級總人數的70%;大三時通過大學英語4級考試的學生不超過15人,僅占班級總人數的39%。英語、數學基礎薄弱,導致專業基礎課、專業課學習的過程非常吃力。(3)應用型本科學生的動手積極性和動手能力較強。在理論教學與實驗課程的學習態度對比較為明顯。進行理論教學時,一節課45分鐘的時間里,大部分學生只能保持30分鐘左右的聽課時間。而實驗教學過程中,他們關注實驗裝置原理和實驗流程,專心記錄實驗數據。
3課程教學的幾點思考
《輸油管》和《輸氣管》是兩門內容相近,但計算過程又相對復雜的課程。針對應用型本科學生的特點,對這兩門課程的教學方式應進行改革。(1)在教學中,避免大段地進行公式推導,多講授公式的應用案例。以輸油管布站為例,在引出計算公式及布站的步驟后,給出部分真實的地理數據及要求,課堂上根據數據和要求進行計算。隨機抽查學生的計算思路,引導他們完成所需計算。而對于基礎較好,又有進一步深造欲望的同學,可只講授公式推導的思路,再解答同學的疑問。(2)把整塊知識點切割成小塊知識點,以專題形式講授,每個專題內容相對獨立。以輸氣管布站為例,不考慮末段儲氣時,給出相關數據,引導學生進行布站。講到末段儲氣后,再引導學生計算末段長度,布站。(3)當講授到容易混淆的知識點時,把輸油管與輸氣管相關的知識點對比講授,讓學生在學習的過程中有比較地記憶。以溫降曲線為例,輸氣管與輸油管的溫降曲線相似。但因油管的摩擦熱和氣管的焦湯效應及油氣的性質差異,兩條曲線又有差別。在講授時應注意解釋兩者差異及差異產生的原因。
4結語
《輸油管》與《輸氣管》都是油氣儲運工程的重要專業課。在進行課堂教學時,應了解這兩門課程的差異與聯系,根據學生的特點改革教學方式,避免大段公式推導,多講解應用案例,以專題形式把切割知識點講解,易混淆的地方詳細講解。提高學生學習過程的積極性,使學生學有所成。
參考文獻
[1]嚴大凡.油氣儲運專業建業一甲子回溯[J].油氣儲運,2012,31(6):401-406.
[2]李玉星,姚光鎮.輸氣管道設計與管理[M].山東東營:中國石油大學出版社,2009.
[3]楊筱蘅.輸油管道設計與管理[M].山東東營:中國石油大學出版社,2006.
作者:方麗萍;梁金祿;鐘瑩瑩;喻鵬;周雄 單位:欽州學院