从化工热力学教学谈“节能减排”意识的培养
说明：文章内容仅供预览，部分内容可能不全。下载后的文档，内容与下面显示的完全一致。下载之前请确认下面内容是否您想要的，是否完整无缺。
从化工热力学教学谈“节能减排”意识的培养 作者：胡琳娜，康彦芳，王淑芳，赵茜，李芳 来源：《教育教学论坛》 2017年第50期 摘要：本文提出了化工热力学教学中如何强化“节能减排”意识的措施：在绪论课教学中引导学生树立“节能减排”的意识；教学内容始终贯穿“节能减排”理念；注意与后续课程的衔接，在实习及毕业环节教学中继续强化“节能减排”的意识，促进理论联系实际，注重对学生综合能力的培养。通过教与学双方共同努力，取得了良好的教学效果。 关键词：节能减排；化工热力学；素质教育 中图分类号：G641 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）50-0148-02 《化工热力学》的概念较抽象，理论性强，学生学习起来有一定的难度。但是，它所研究和解决的都是化工生产中的实际问题。其中，物料衡算、热量衡算、功的计算均为化学工程师的基本功；相平衡计算是分离设备设计的基础。因此，教学过程中不但要教学生学知识，更要注重教学生学方法，提高学生分析问题、解决问题的能力。2014年世界地球日的主题是“珍惜地球资源转变发展方式———节约集约利用国土资源共同保护自然生态空间”。今年是第48个世界地球日，主题为“节约集约利用资源倡导绿色简约生活———讲好我们的地球故事”。在低碳意识越来越强烈的今天，低碳生活倡导人们从点滴做起，减少生活中的能量消耗，从而减低二氧化碳的排放量，保护自然生态空间。化工热力学教学中如何强化“节能减排”的意识，值得大家深思。本文旨在抛砖引玉，对化工热力学教学如何体现“节能减排”、倡导低碳生活、保护资源与环境等提出了相应的措施和建议。希望对其他学科的教学亦有所启迪。 一、在绪论课教学中引导学生树立“节能减排”的意识 通过绪论课教学，不但让学生了解热力学的主要内容及其分支、化工热力学的研究方法、本课程的内容安排、化工热力学中的数学方法等，还要引导学生树立“节能减排”的意识。 热力学的内容可以概括为三个E：Energy（Enthalpy即焓）、Entropy（熵S）及Equilibrium（平衡）。其中前两个E讨论能量的守恒、转化的方向和限度。合理地利用能源、保护生态环境关系到社会的可持续发展。教学中可以通过设问的形式引起学生的重视，比如为什么要节能？全世界不可再生化石燃料的消耗占90%；中国50%的能源需要进口；中国人均能源消费不到世界平均水平的50%；中国的能源利用率仅是世界平均水平的50%；化工是耗能大户，仅次于冶金。第三个E研究平衡问题，包括相平衡和化学平衡。比如二氧化碳减排的紧迫性：全球气候转暖，导致南北极冰山融化，海平面已上升了0.10—0.25m。二氧化碳地质减排需要研究如下体系的相平衡：CO2-H2O体系； CO2-NaCl-H2O体系；CO2-NaCl-KCl-H2O体系；CO2-多元电解质-H2O体系等。在今后工作中，新产品的开发要选择绿色、环保工艺路线。可以给学生提出问题比如：为何从天然植物中提取香精、色素等有效成分常用超临界萃取技术？萃取剂为何常选CO2？等等。通过这些问题引起学生对“节能减排”的关注。 二、教学内容始终贯穿“节能减排”理念 在讲解热力学第一、第二定律的应用时，除了注意紧密联系化工生产实际，还应注意强化贯彻“节能减排”理念。比如在讲解热力学第一定律的应用时讲到焓的概念，处于同一温度下的水蒸汽，压力越高其焓值越大还是越小？高压蒸汽和低压蒸汽哪个适合做功，哪个适合供热？在讲解热力学第二定律的应用时讲到蒸汽动力循环，联系到现在中型以上的化工厂都有自己的发电厂，为什么？是为了自己发电不受别人制约吗？还是为了能源的合理利用？化工企业离不开锅炉产生蒸汽，用蒸汽作为热源供给工艺过程使用，但一般只需要中压甚至是低压锅炉，而煤燃烧的温度约为1300℃，如果仅产生200℃的饱和蒸汽，传热温差高达1000℃以上，显然能量利用是不合理的，如果改成高压锅炉，产生500℃的蒸汽，传热温差缩小，循环的热力学效率提高，即传热过程能量损耗减少。高压蒸汽作为动力带动汽轮机，从而带动发电机发电，根据化工生产需要背压到某一压力再作为工艺蒸汽使用，达到能量的梯级利用：高级能量用于做功，低级能量用于供热。在讲到蒸汽压缩制冷循环时，联系到冰箱、空调如何省电？低温热源温度越高，循环的制冷系数越大，所以，26℃时如果不做剧烈运动，人就不会出汗了，没必要非要把空调开到18℃。冬天取暖，空调的制热系数大于1，而用电炉取暖，由电转变成热是1比1转化，而全国火力发电厂的平均热效率不足40%，所以用电炉取暖能量利用严重不合理！在讲解过程的方向性时提问：为什么治理环境污染要比污染环境难得多？ 在热力学教学过程中，及时提醒每位同学：在日常生活中一定要注意节水、节电。这不仅仅是节约了电费、水费，而是关系到节约资源、能源和保护环境的问题。因为我们国家能源消耗以煤为主，煤为不可再生资源，其燃烧要排放二氧化碳、二氧化硫、灰尘等，会引起环境污染。让学生清楚地意识到：只有牢固树立“节能减排”意识，从日常生活做起，注意节约每一滴水、每一度电，并将“节能减排”理念带到今后的工作中去，在做一项决策前必须要问：能量利用合理吗？是否环保？只有人人具有责任感、使命感，才能保证我们的国家可持续发展！ 三、实习及毕业环节教学中继续强化“节能减排”意识 1.生产实习和毕业实习教学中继续强化“节能减排”意识。为了使学生牢固树立“节能减排”的意识，在实习教学中要让学生问两个为什么：工艺流程为什么这样安排？能量利用合理吗，为什么？指导教师应结合实习现场的实例，联系化工热力学所学的知识进行提问、讲解，从而加深学生的理解与记忆。比如氯碱厂烧碱蒸发工段采用三效顺流蒸发工艺：生蒸汽作为一效蒸发器的热源，将其冷凝水通过闪蒸器可回收一部分蒸汽，和一效蒸发器产生的二次蒸汽合并作为二效蒸发器的热源，二效蒸发器产生的二次蒸汽作为三效蒸发器的热源，一效、二效蒸发器的冷凝水再作为热源预热电解液，为什么不是三效全部用生蒸汽作为热源呢？实习现场，诸如此类的例子不胜枚举。指导教师要启发学生通过回忆所学知识，加深对热力学概念的理解与记忆，更有利于强化“节能减排”的意识，做到理论与实际有机地联系起来，同时也提高了学生的学习兴趣。 2.在毕业设计（论文）教学中进一步强化“节能减排”的意识。为了让学生牢固树立“节能减排”意识，在毕业设计（论文）教学中要进一步强化“节能减排”的意识。在工艺设计过程中，要提醒学生选择“绿色”生产工艺，并注意“节能减排”及“三废治理”等问题。为了引起学生的高度重视，在毕业答辩过程中要对针对有关“节能减排”的问题进行提问，比如：你所设计的生产工艺采取了哪些节能措施？工艺中的“三废”是如何治理的？等等，使学生强烈地认识到“节能减排”的重要性，并把它带到今后的工作、生活中去，还要注意影响、感染周围的人，有助于建立和谐社会、节约型社会，为子孙后代造福。 四、结束语 综上所述，在化工热力学教学过程中要让学生牢固树立“节能减排”的意识，充分调动学生的积极性，通过化工热力学课程的学习，使学生不但学到热力学知识，更重要的是提升他们的综合素质。教学过程中还要注意与后续课程的衔接，在生产实习、毕业实习、毕业设计（论文）教学过程中进一步强化“节能减排”的意识，促进理论联系实际。学生参加全国化工设计大赛时非常注重节能环保，连年获得一等奖。实践证明，通过教与学双方的努力，毕业生走向工作岗位后能够把所学的知识应用到实际工作中，取得了可喜的成果。 本文来源：https://www.wddqw.com/doc/6be3687b02f69e3143323968011ca300a6c3f6be.html