◆張 杰 劉澤華 寧勇飛 劉源全

熱質(zhì)交換原理與設(shè)備的第一次課設(shè)計(jì)

◆張 杰 劉澤華 寧勇飛 劉源全

從中央空調(diào)系統(tǒng)的組成入手，擴(kuò)展開(kāi)來(lái)進(jìn)行熱質(zhì)交換原理與設(shè)備課程第一次課的教學(xué)，提高講課效率，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。

熱質(zhì)交換原理與設(shè)備；專業(yè)知識(shí)；空調(diào)系統(tǒng)

1 前言

熱質(zhì)交換原理與設(shè)備是建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專業(yè)的一門專業(yè)理論課，是將本專業(yè)中的傳熱學(xué)、工程熱力學(xué)、供暖工程、工業(yè)通風(fēng)、空氣調(diào)節(jié)、空調(diào)用制冷技術(shù)和鍋爐與鍋爐房設(shè)備等課程中牽涉的流體熱質(zhì)交換原理和相應(yīng)設(shè)備的內(nèi)容抽出，經(jīng)綜合整理、充實(shí)加工而形成的一門課程，起著連接本專業(yè)基礎(chǔ)課與技術(shù)課的橋梁作用［1］。由于這門課主要內(nèi)容為本專業(yè)所有設(shè)備的熱量交換、質(zhì)量交換的原理及相應(yīng)設(shè)備的熱工計(jì)算方法，這就造成這門課程涉及面廣、理論性強(qiáng)、綜合性強(qiáng)、公式多、難度大，學(xué)習(xí)起來(lái)易感覺(jué)到枯燥乏味。因此，講好該課程的第一次課，將本書(shū)的脈絡(luò)及牽涉的相關(guān)知識(shí)進(jìn)行整理和講解，對(duì)激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣有著至關(guān)重要的作用。

2 本課程的疑難所在

由于在熱質(zhì)交換原理與設(shè)備課程學(xué)習(xí)之前，專業(yè)知識(shí)僅學(xué)習(xí)了流體力學(xué)、工程熱力學(xué)，還未進(jìn)行專業(yè)課的學(xué)習(xí)，學(xué)生對(duì)空調(diào)系統(tǒng)還沒(méi)有概念，對(duì)本專業(yè)涉及的設(shè)備還很陌生，因此，教師如果突然講解這些原理、設(shè)備，會(huì)讓學(xué)生覺(jué)得很困惑，不知道該設(shè)備用于什么地方，也不清楚該設(shè)備在系統(tǒng)中的作用，亦不能把這些設(shè)備有效地串聯(lián)起來(lái)形成系統(tǒng)。

3 第一次課設(shè)計(jì)

有鑒于此，本文對(duì)該課程的第一次課提出以下建議。

1）解決專業(yè)學(xué)生畢業(yè)以后是干什么的問(wèn)題。南華大學(xué)該課程開(kāi)設(shè)于大三第一學(xué)期，不少學(xué)生抱怨已進(jìn)行了2年的專業(yè)學(xué)習(xí)，但還不清楚本專業(yè)主要的研究方向，畢業(yè)以后究竟是做什么工作，對(duì)前景感覺(jué)十分迷茫。這可能是每一個(gè)本專業(yè)的學(xué)生都會(huì)經(jīng)歷的心理認(rèn)識(shí)過(guò)程，這個(gè)問(wèn)題迫切需要解決。

在緒論1.1.2節(jié)“本專業(yè)中的典型熱質(zhì)交換現(xiàn)象”中就簡(jiǎn)述了這一內(nèi)容，在此基礎(chǔ)上，任課教師應(yīng)就這一問(wèn)題進(jìn)行展開(kāi)，闡述本專業(yè)的就業(yè)方向，包括供暖工程：建筑采暖、區(qū)域供熱（城市熱網(wǎng)、熱力站）、工業(yè)通風(fēng)（污染物控制、建筑防排煙）、空氣調(diào)節(jié)（舒適性空調(diào)、工業(yè)空調(diào)、潔凈空調(diào)、地源熱泵等）、制冷技術(shù)、鍋爐及鍋爐房設(shè)備、城市燃?xì)?、建筑給排水、建筑電氣、建筑節(jié)能等方面，并對(duì)各就業(yè)方向進(jìn)行簡(jiǎn)單的介紹。通過(guò)此部分的講述，采用與學(xué)生互動(dòng)交流的教學(xué)模式，可以及時(shí)消除學(xué)生的困惑，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。

2）重溫蒸汽壓縮式制冷的理論循環(huán)。為了減少學(xué)生的陌生感，在第一次課上先重溫工程熱力學(xué)中的蒸汽壓縮式制冷的理論循環(huán)。重溫壓焓圖、溫熵圖，回顧制冷劑在四大部件中的狀態(tài)變化，以及蒸發(fā)溫度、冷凝溫度對(duì)制冷循環(huán)COP值的影響。這為后續(xù)講解空調(diào)系統(tǒng)做鋪墊，也為后續(xù)課程中講解溫濕度獨(dú)立控制系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)埋下伏筆。

3）從中央空調(diào)系統(tǒng)的組成發(fā)散開(kāi)來(lái)，簡(jiǎn)明扼要地介紹本專業(yè)中的熱交換、質(zhì)交換和涉及的設(shè)備。采用多媒體的方式展示空調(diào)系統(tǒng)的組成，如圖1所示。先對(duì)空調(diào)系統(tǒng)的工作原理進(jìn)行講解，然后對(duì)其組成部分展開(kāi)進(jìn)行教學(xué)，分別講述空調(diào)系統(tǒng)中的設(shè)備（如冷凝器、蒸發(fā)器、風(fēng)機(jī)盤管、冷卻水塔中發(fā)生的熱交換和濕交換的過(guò)程，以及這些設(shè)備的大致原理和歸屬類別）。通過(guò)這樣的講解，可以引導(dǎo)還沒(méi)有本專業(yè)理論知識(shí)的學(xué)生對(duì)本專業(yè)的理論和設(shè)備有初步的了解，為以后學(xué)習(xí)本課程和暖通空調(diào)課打下基礎(chǔ)。

4）通過(guò)中央空調(diào)系統(tǒng)的講解，幫助學(xué)生理清本專業(yè)課程的架構(gòu)。教材在第一章的第2節(jié)中把建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程的專業(yè)課劃分為四大部分：①研究對(duì)象及目標(biāo)，指被處理對(duì)象的物理要求、熱工性質(zhì)與人體需求（建筑環(huán)境學(xué)）；②能源供給（冷熱源）；③輸配方式（流體輸配管網(wǎng)）；④能源轉(zhuǎn)換設(shè)備（熱質(zhì)交換原理）。

圖1 中央空調(diào)示意圖

對(duì)應(yīng)于前面闡述的空調(diào)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，①指的是風(fēng)機(jī)盤管或空調(diào)末端維持的室內(nèi)溫濕度；②指的是制冷機(jī)；③指的是圖1中的管路系統(tǒng)；④指的是空調(diào)系統(tǒng)中用到的諸如冷凝器、蒸發(fā)器、風(fēng)機(jī)盤管、冷卻水塔等設(shè)備。通過(guò)這種方式，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)本專業(yè)所有的課程分類，可以加深學(xué)生對(duì)本專業(yè)整體架構(gòu)的了解。而且通過(guò)中央空調(diào)系統(tǒng)的講解，可以使學(xué)生更清楚地了解在本課程中所講的熱交換和質(zhì)交換，以及本專業(yè)所采用的設(shè)備在系統(tǒng)中的位置、作用以及與其他設(shè)備的聯(lián)系。

5）本專業(yè)科普性知識(shí)的教學(xué)。由于在講授這門課之前，學(xué)生基本無(wú)專業(yè)理論知識(shí)，因此，在開(kāi)始這門課程之前，對(duì)生活當(dāng)中有關(guān)于本專業(yè)、本課程的小知識(shí)進(jìn)行科普性教育是非常必要的，可以極大激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。

如本專業(yè)的一個(gè)重要內(nèi)容就是空調(diào)，那么家庭、辦公室該如何選擇合適的空調(diào)呢？這是學(xué)生非常感興趣的話題，由此引出變頻、定頻和能效等級(jí)等概念，理清輸入功率和制冷量的關(guān)系，導(dǎo)出COP值的概念，幫助學(xué)生掌握如何選擇合適的家用空調(diào)。然后進(jìn)一步講解分體式空調(diào)的結(jié)構(gòu)，其室內(nèi)機(jī)和室外機(jī)本質(zhì)上就是一種間壁式的換熱器，說(shuō)明室內(nèi)機(jī)夏季就是蒸發(fā)器，冬季就是冷凝器。除此之外，也可以引申講述空調(diào)回風(fēng)口過(guò)濾器有微生物滋生，從而引出“晨臭”的問(wèn)題。這部分內(nèi)容跟大家的生活息息相關(guān)，也有利于成就學(xué)生的滿足感，學(xué)生的熱情較高。

4 結(jié)語(yǔ)

熱質(zhì)交換原理與設(shè)備這門課，公式多、內(nèi)容雜、難度大，不易學(xué)，所以第一次課應(yīng)側(cè)重于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，拉近該課程與學(xué)生的距離顯得尤為重要。通過(guò)以上幾部分內(nèi)容，對(duì)第一次課緒論加以重新整合，可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，收到較好的教學(xué)效果?！?/p>

［1］連之偉.熱質(zhì)交換原理與設(shè)備［M］.3版.北京∶中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2011.

First Lesson Design for Principle and Equipment of Heat Mass Transfer

ZHANG Jie， LIU Zehua， NING Yongfei， LIU Yuanquan

In this paper， it starts from the composition of the central air conditioning system and spreads out the introduction of teaching，so that to improve the teaching efficiency and provoke students' learning enthusiasm.

principle and equipment for heat and mass transfer； pro fessional knowledge； air conditioning system

G642

B

1671-489X（2016）10-0076-02

10.3969/j.issn.1671-489X.2016.10.076

作者：張杰，南華大學(xué)城市建設(shè)學(xué)院講師，研究方向?yàn)槭覂?nèi)空氣品質(zhì)、熱質(zhì)交換設(shè)備；劉澤華、寧勇飛、劉源全，南華大學(xué)城市建設(shè)學(xué)院（421000）。