熱質(zhì)交換原理與設備的第一次課設計

◆張 杰 劉澤華 寧勇飛 劉源全

熱質(zhì)交換原理與設備的第一次課設計

◆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，擴展開來進行熱質(zhì)交換原理與設備課程第一次課的教學，提高講課效率，激發(fā)學生的學習熱情。

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

1 前言

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

2 本課程的疑難所在

由于在熱質(zhì)交換原理與設備課程學習之前，專業(yè)知識僅學習了流體力學、工程熱力學，還未進行專業(yè)課的學習，學生對空調(diào)系統(tǒng)還沒有概念，對本專業(yè)涉及的設備還很陌生，因此，教師如果突然講解這些原理、設備，會讓學生覺得很困惑，不知道該設備用于什么地方，也不清楚該設備在系統(tǒng)中的作用，亦不能把這些設備有效地串聯(lián)起來形成系統(tǒng)。

3 第一次課設計

有鑒于此，本文對該課程的第一次課提出以下建議。

1）解決專業(yè)學生畢業(yè)以后是干什么的問題。南華大學該課程開設于大三第一學期，不少學生抱怨已進行了2年的專業(yè)學習，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，對前景感覺十分迷茫。這可能是每一個本專業(yè)的學生都會經(jīng)歷的心理認識過程，這個問題迫切需要解決。

在緒論1.1.2節(jié)“本專業(yè)中的典型熱質(zhì)交換現(xiàn)象”中就簡述了這一內(nèi)容，在此基礎上，任課教師應就這一問題進行展開，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（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、鍋爐及鍋爐房設備、城市燃氣、建筑給排水、建筑電氣、建筑節(jié)能等方面，并對各就業(yè)方向進行簡單的介紹。通過此部分的講述，采用與學生互動交流的教學模式，可以及時消除學生的困惑，激發(fā)學生的學習熱情。

2）重溫蒸汽壓縮式制冷的理論循環(huán)。為了減少學生的陌生感，在第一次課上先重溫工程熱力學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立控制系統(tǒng)的優(yōu)缺點埋下伏筆。

3）從中央空調(diào)系統(tǒng)的組成發(fā)散開來，簡明扼要地介紹本專業(yè)中的熱交換、質(zhì)交換和涉及的設備。采用多媒體的方式展示空調(diào)系統(tǒng)的組成，如圖1所示。先對空調(diào)系統(tǒng)的工作原理進行講解，然后對其組成部分展開進行教學，分別講述空調(diào)系統(tǒng)中的設備（如冷凝器、蒸發(fā)器、風機盤管、冷卻水塔中發(fā)生的熱交換和濕交換的過程，以及這些設備的大致原理和歸屬類別）。通過這樣的講解，可以引導還沒有本專業(yè)理論知識的學生對本專業(yè)的理論和設備有初步的了解，為以后學習本課程和暖通空調(diào)課打下基礎。

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

圖1 中央空調(diào)示意圖

對應于前面闡述的空調(diào)系統(tǒng)來說，①指的是風機盤管或空調(diào)末端維持的室內(nèi)溫濕度；②指的是制冷機；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、風機盤管、冷卻水塔等設備。通過這種方式，引導學生對本專業(yè)所有的課程分類，可以加深學生對本專業(yè)整體架構的了解。而且通過中央空調(diào)系統(tǒng)的講解，可以使學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)所采用的設備在系統(tǒng)中的位置、作用以及與其他設備的聯(lián)系。

5）本專業(yè)科普性知識的教學。由于在講授這門課之前，學生基本無專業(yè)理論知識，因此，在開始這門課程之前，對生活當中有關于本專業(yè)、本課程的小知識進行科普性教育是非常必要的，可以極大激發(fā)學生的學習熱情。

如本專業(yè)的一個重要內(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？這是學生非常感興趣的話題，由此引出變頻、定頻和能效等級等概念，理清輸入功率和制冷量的關系，導出COP值的概念，幫助學生掌握如何選擇合適的家用空調(diào)。然后進一步講解分體式空調(diào)的結構，其室內(nèi)機和室外機本質(zhì)上就是一種間壁式的換熱器，說明室內(nèi)機夏季就是蒸發(fā)器，冬季就是冷凝器。除此之外，也可以引申講述空調(diào)回風口過濾器有微生物滋生，從而引出“晨臭”的問題。這部分內(nèi)容跟大家的生活息息相關，也有利于成就學生的滿足感，學生的熱情較高。

4 結語

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

［1］連之偉.熱質(zhì)交換原理與設備［M］.3版.北京∶中國建筑工業(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，南華大學城市建設學院講師，研究方向為室內(nèi)空氣品質(zhì)、熱質(zhì)交換設備；劉澤華、寧勇飛、劉源全，南華大學城市建設學院（421000）。