非均相分離技術(shù)及設(shè)備課程教學(xué)方法探討

孫治謙 王建軍 王振波 金有海

中國石油大學(xué)（華東）化學(xué)工程學(xué)院 山東青島 266555

非均相分離技術(shù)及設(shè)備課程教學(xué)方法探討

孫治謙 王建軍 王振波 金有海

中國石油大學(xué)（華東）化學(xué)工程學(xué)院 山東青島 266555

介紹非均相分離技術(shù)及設(shè)備課程的設(shè)置及教學(xué)相關(guān)內(nèi)容，針對如何增強教學(xué)效果，從激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、多種教學(xué)手段相結(jié)合、培養(yǎng)工程意識、提高學(xué)生動手能力等方面進行探討。

非均相分離；啟發(fā)式教學(xué)；工程意識；實踐教學(xué)

非均相分離技術(shù)及設(shè)備是中國石油大學(xué)（華東）過程裝備與控制工程專業(yè)的專業(yè)技術(shù)限選課。它涉及化學(xué)工程領(lǐng)域中的單元操作技術(shù)，主要培養(yǎng)學(xué)生運用粉體工程學(xué)、流體力學(xué)及相關(guān)學(xué)科的理論知識來解決化學(xué)工程領(lǐng)域非均相分離單元操作實際問題。筆者結(jié)合教學(xué)之中形成的對于非均相分離技術(shù)及設(shè)備課程教學(xué)方法的一些體會和感悟進行探討。

1 課程基本要求

非均相分離技術(shù)及設(shè)備的前置課程是粉體工程學(xué)和流體力學(xué)。粉體工程學(xué)亦稱顆粒學(xué)，主要介紹顆粒學(xué)的基本知識及顆粒物性的分析方法與測量技術(shù)，使學(xué)生具備將顆粒學(xué)及其理論應(yīng)用于流態(tài)化、粉體輸送和粉體制備技術(shù)等工程領(lǐng)域的綜合能力；流體力學(xué)則主要介紹流體力學(xué)的基本概念和原理，使學(xué)生具備分析非均相分離過程所涉及的單相與多相流動特性的能力。

非均相分離技術(shù)及設(shè)備的授課目標是使學(xué)生熟悉氣態(tài)非均相物系和液態(tài)非均相物系分離的基本理論知識，掌握重力及慣性分離、旋風(fēng)分離器、過濾除塵器、電除塵器、水力旋流器、靜電聚結(jié)器、液固過濾等設(shè)備的分離機理及設(shè)計計算基本方法，了解濕法捕集、懸浮液的預(yù)處理與增濃的基本方法和途徑以及離心沉降分離設(shè)備的原理，培養(yǎng)學(xué)生的工程意識及創(chuàng)新意識，為學(xué)生從事化學(xué)工程領(lǐng)域內(nèi)非均相物系分離技術(shù)及設(shè)備的研究打下扎實的基礎(chǔ)。

2 教學(xué)方法探討

筆者根據(jù)非均相分離技術(shù)及設(shè)備的課程特點，結(jié)合授課經(jīng)驗與體會，對非均相分離技術(shù)及設(shè)備課程的教學(xué)方法進行探討。

2.1 采用啟發(fā)式教學(xué)法，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣

興趣是最好的老師。非均相分離技術(shù)及設(shè)備課程是一門專業(yè)性、理論性較強的課程，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中，容易出現(xiàn)提不起興致、注意力不集中等問題，嚴重影響授課和學(xué)習(xí)效果。鑒于此，在授課過程中，采用啟發(fā)式教學(xué)方法，通過列舉生活中的實例，講述其中蘊含的非均相分離原理，激發(fā)學(xué)生的好奇心和求知欲，取得較好的效果。

例如，在課程的緒論部分，從學(xué)生感興趣的核電工業(yè)入手，介紹其工藝及應(yīng)用，并指出分離設(shè)備在整個工藝流程中的作用；而后逐漸深入介紹發(fā)電、采油、鉆井、西氣東輸、煉廠相關(guān)工藝及設(shè)備，并指出日常生活中的吸塵器、滾筒式洗衣機、魚缸凈化器等都是非均相分離技術(shù)的應(yīng)用，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，為后續(xù)課程的深入介紹奠定基礎(chǔ)。

又如“重力沉降分離設(shè)備”一節(jié)中，在闡明“增大沉降面積可以提高分離性能”的觀點時，列舉兩個生活中的實例：

【實例一】國家大劇院的殼體表面積高達3.5萬平方米，灰塵易沉降在殼體表面，形成“高性能的露天重力沉降器”。

【實例二】黃河發(fā)源于青藏高原，延綿5000多公里，途徑9個省份，最終在東營墾利匯入渤海。黃河中上游河流流道窄，流速快，夾帶大量泥沙匯至下游，在入海口匯入渤海后沉降面積急劇增大，流速趨緩，河流中泥沙得以沉降，而黃河入海口的內(nèi)陸面積也因為泥沙沉積而不斷增加。

生活處處有物理，留心觀察皆學(xué)問。通過生活實例，啟發(fā)學(xué)生運用非均相分離原理給出合理解釋，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使他們主動參與到課堂討論與學(xué)習(xí)之中。

2.2 采用板書、PPT課件、視頻教學(xué)相結(jié)合的教學(xué)方式

隨著計算機技術(shù)的普及，高校普遍采用PPT課件進行課堂教學(xué)。雖然PPT課件具有信息量大、方便快捷等優(yōu)點，但是知識點講解速度較快，尤其在講解理論推導(dǎo)內(nèi)容時，絕大多數(shù)學(xué)生只能被動接受，遠遠跟不上教師的授課思路，聽課效果較差。因此，對于課程中理論推導(dǎo)內(nèi)容，應(yīng)輔以板書教學(xué)。對于非均相分離設(shè)備的內(nèi)部結(jié)構(gòu)以及多相流動與分離過程的教學(xué)，如油氣水三相分離器以及臥螺離心機的分離過程等，則可以采用視頻教學(xué)法。

例如，在講授“旋風(fēng)分離器”一節(jié)時，對于旋風(fēng)分離器的分離原理、主要結(jié)構(gòu)形式、分離器內(nèi)部流場和濃度場分布規(guī)律、旋風(fēng)分離器分離性能的影響因素、旋風(fēng)分離器的設(shè)計方法，以及旋風(fēng)分離器的磨損及防磨措施等知識點，采用PPT課件進行講解；對于旋風(fēng)分離器的相似準數(shù)、分離理論、阻力系數(shù)、壓降計算等知識點采用板書進行授課；對于旋風(fēng)分離器內(nèi)部氣固兩相流動形態(tài)、旋風(fēng)分離器的工業(yè)應(yīng)用等內(nèi)容通過視頻進行教學(xué)。板書、PPT、視頻相結(jié)合的教學(xué)方法，可以合理安排教學(xué)進度，深入講解各部分知識點，取得良好效果。

2.3 緊密聯(lián)系工程實際及科研項目，培養(yǎng)學(xué)生工程意識

非均相分離技術(shù)及設(shè)備主講教師均為中國石油大學(xué)（華東）多相流分離課題成員，長期從事多相流分離技術(shù)及裝備的研究，先后承擔(dān)或參與了多項與分離過程和裝備有關(guān)的技術(shù)研發(fā)和項目設(shè)計，并已取得多項成果，積累了豐富的實踐經(jīng)驗。在教學(xué)過程中，不僅要教授各類分離設(shè)備的分離原理、分離過程、設(shè)計方法以及設(shè)備分離性能的影響因素，更要緊密聯(lián)系工程實際，結(jié)合科研項目研究內(nèi)容以及最新科研進展，培養(yǎng)學(xué)生的工程意識。例如，在講授“旋風(fēng)分離器”一節(jié)時，給學(xué)生講述課題組研發(fā)PDC、PSC型旋風(fēng)分離器的過程；在講授“水力旋流器”一節(jié)時，結(jié)合課題組在新疆風(fēng)城油田進行的工業(yè)實驗進行講解。通過相關(guān)工程項目的介紹，培養(yǎng)了學(xué)生的工程意識和創(chuàng)新意識，深化了教學(xué)效果。

2.4 增設(shè)實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，鍛煉學(xué)生動手能力

中國石油大學(xué)（華東）多相流分離實驗室現(xiàn)有實驗室面積約1200平方米，擁有完備的實驗分析儀器，如LS230激光粒度測試儀、PH50系列數(shù)字顯微成像系統(tǒng)、TU-1901雙光束紫外可見分光光度計、PIP6.1顆粒圖像分析儀、MT1000多功能粉體物性分析儀、多功能原油含水自動測量儀、DE-100L型實驗室高剪切分散乳化機、QBZY-1型全自動表面界面張力儀等與非均相分離技術(shù)相關(guān)的測試儀器。

實驗室擁有旋風(fēng)分離器流場及性能測試實驗裝置、直流式低速風(fēng)洞、旋液分離綜合試驗研究裝置、旋液分離熱態(tài)高溫試驗研究裝置、氣液旋流分離試驗研究裝置、重力聚結(jié)分離裝置等多套實驗裝置。非均相分離技術(shù)及設(shè)備課程設(shè)有4學(xué)時的實踐學(xué)時，學(xué)生通過參觀實驗室的儀器設(shè)備、觀摩實驗過程，可以加深對于所學(xué)非均相分離知識的理解。此外，實驗室內(nèi)部分實驗儀器和實驗裝置向?qū)W生開放，學(xué)生可以參與到實驗中來，鍛煉了動手能力，切實做到學(xué)以致用，強化了學(xué)習(xí)效果。

3 結(jié)語

在非均相分離技術(shù)及設(shè)備教學(xué)過程中，采用啟發(fā)式教學(xué)方法，綜合運用PPT課件、板書、視頻等教學(xué)手段，緊密聯(lián)系工程實際及科研項目，增設(shè)實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)激情，培養(yǎng)了學(xué)生的工程意識、創(chuàng)新意識，鍛煉了他們的動手能力和實踐能力，深化了教學(xué)效果。在今后的教學(xué)過程中，需要進一步探索和優(yōu)化教學(xué)方式方法，追蹤學(xué)科發(fā)展前沿，不斷更新教學(xué)內(nèi)容，提高教學(xué)質(zhì)量，從而實現(xiàn)培養(yǎng)高素質(zhì)復(fù)合型專業(yè)人才的目標。

Discussion on Course of Heterogeneous Separation Technology and Equipment//

Sun Zhiqian, Wang Jianjun, Wang Zhenbo, Jin Youhai

Course arrangement and content of heterogeneous separation technology and equipment is introduced, and the aspects of stimulating students’ learning interests, combination of various teaching methods, cultivating students’ engineering consciousness and improving students’practice ability are discussed to enhance teaching effect.

heterogeneous separation; heuristic teaching; engineering consciousness; practice teaching

G642.4

B

1671-489X(2013)09-0099-02

10.3969/j.issn.1671-489X.2013.09.099