時(shí)間：2023-04-01 10:31:01
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主管單位：陜西省教育廳
主辦單位：陜西理工學(xué)院
出版周期：季刊
出版地址：陜西省漢中市
語(yǔ)
種：中文
開
本：大16開
國(guó)際刊號(hào)：1673-2944
國(guó)內(nèi)刊號(hào)：61-1444/N
郵發(fā)代號(hào)：
發(fā)行范圍：國(guó)內(nèi)外統(tǒng)一發(fā)行
創(chuàng)刊時(shí)間：1985
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1引言
冰箱制冷劑CFC12的現(xiàn)有替代物主要有HFC134a、HC600a和HFC152a/HCFC22,它們分別在加工工藝、可燃性、環(huán)保和熱工性能方面存在缺陷[1,2,尋求新型環(huán)保節(jié)能的冰箱工質(zhì)仍是人們探究的方向。
三氟碘甲烷(CF3I)是作為哈龍?zhí)娲锒_發(fā)的新型滅火劑,其臭氧層破壞勢(shì)(ODP)為0,20年的全球變暖勢(shì)(GWP)低于5,不燃,油溶性和材料相容性很好[3,飽和蒸汽壓曲線和CFC12相近,具備了作為冰箱制冷劑的前提條件(至于毒性目前還沒有定論[3,4)。有關(guān)CF3I的熱物性,只有文獻(xiàn)[3進(jìn)行了較為系統(tǒng)的探究,目前還缺乏適用于汽液兩相區(qū)的狀態(tài)方程;CF3I在冰箱工況下的循環(huán)性能,還沒有被系統(tǒng)地分析。根據(jù)文獻(xiàn)[3的PVT實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),確定同時(shí)適用于CF3I汽液兩相的PT方程;并在此基礎(chǔ)上,對(duì)CF3I在冰箱工況下的循環(huán)性能進(jìn)行系統(tǒng)地理論分析,旨在考察其作為冰箱制冷劑的可能性。
2理論循環(huán)分析的工具
2.1PT狀態(tài)方程兩參數(shù)F、ζc的求解
式中,R為工質(zhì)的通用氣體常數(shù),Tr=T/Tc。確定PT狀態(tài)方程需要具體物質(zhì)的四個(gè)參數(shù)摘要:臨界壓力Pc、臨界溫度Tc、虛擬壓縮因子ζc、斜率F。對(duì)于CF3I,文獻(xiàn)[3給出其Pc=3.953MPa,Tc=396.44K[3。ζc、F的求解方法如下摘要:(1)選取n個(gè)飽和液相數(shù)據(jù)點(diǎn)(T、P、ρL)i(i=1,…,n;(2)假設(shè)一個(gè)ζc初值;(3)由式(6)、(7)、(8)求出Ωa、Ωb、Ωc,代入式(4)、(5)求得b、c;
(4)由汽液平衡條件fL=fV,輸入某數(shù)據(jù)點(diǎn)i的(T、P)i,由式(1)、(2)求出αi;(5)由n個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)的(Ti,αi)用最小二乘法擬合式(3),求出F;(6)由ζc和已求出的Ωa,Ωb,Ωc,F,根據(jù)方程(1)～(2)和汽液平衡條件計(jì)算各點(diǎn)的和的相對(duì)誤差，以及個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)的平均相對(duì)誤差；
(7)以一定的步長(zhǎng)改變?chǔ)芻,重復(fù)步驟(3)-(6)。選取最小EYL所對(duì)應(yīng)的ζc、F作為PT方程的參數(shù)。
文獻(xiàn)[3給出了CF3I在301K-Tc范圍內(nèi)的25個(gè)飽和液相密度點(diǎn),其中3個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)是為了確定臨界點(diǎn)而測(cè)的;把這3個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)當(dāng)作一個(gè)臨界點(diǎn)對(duì)待,選取其余22個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)按照上面的步驟求解得到CF3I的F=0.6514、ζc=0.3105。
2.2PT狀態(tài)方程精度的驗(yàn)證
為了檢驗(yàn)如上確定的適用于CF3I的PT方程的計(jì)算精度,以該方程對(duì)CF3I的飽和液密度、飽和蒸汽壓、氣相區(qū)PVT性質(zhì)進(jìn)行了計(jì)算,并和文獻(xiàn)[3的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了對(duì)比。對(duì)比實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)為T%26lt;0.9Tc(即T%26lt;356.80K)范圍內(nèi)的13個(gè)飽和液相點(diǎn)、22個(gè)飽和蒸汽壓點(diǎn)和T%26lt;Tc內(nèi)77組氣相區(qū)數(shù)據(jù)。結(jié)果表明,飽和液密度、飽和蒸汽壓、氣相區(qū)密度的最大相對(duì)誤差分別為2.94%、0.42%、5.87%,平均相對(duì)誤差分別為1.54%、0.25%、2.17%。相對(duì)誤差、平均相對(duì)誤差計(jì)算式分別為
（9）
（10）
式中,X-所要比較的物理量,cal-PT方程的計(jì)算值,exp-實(shí)驗(yàn)值,n-數(shù)據(jù)點(diǎn)的個(gè)數(shù)。
冰箱的名義工況為蒸發(fā)溫度tevap=-23.3℃,冷凝溫度tcon=54.4℃,吸氣溫度、過(guò)冷溫度32.2℃[6,處于上述溫度區(qū)間?？梢?確定的適用于CF3I的PT方程,能夠用于對(duì)CF3I的冰箱循環(huán)性能分析計(jì)算,而且精度良好。
3CF3I蒸汽壓曲線的分析
從熱力學(xué)角度看,替代制冷劑最好具有和原制冷劑相似的蒸汽壓曲線[7。圖1為幾種工質(zhì)的蒸汽壓對(duì)比,其中CF3I的蒸汽壓方程為[3
（11）
式中,
A1=-7.204825,A2=1.393833,A3=-1.568372,A4=-5.776895,適用范圍243K～Tc;其它制冷劑的蒸汽壓數(shù)據(jù)來(lái)自ASHARE[8。
由圖1可見,在冰箱名義工況的溫度區(qū)間內(nèi),HFC152a/HCFC22、HFC134a的蒸汽壓曲線和CFC12吻合得很好;HC290的蒸汽壓高于CFC12,HC600a的蒸汽壓則比CFC12低許多。CF3I的蒸汽壓介于HC600a和CFC12之間,在冰箱名義工況下和CFC12的最大差距為20%左右。由蒸汽壓看,CF3I比HC600a更適合作為CFC12的灌注式替代物;按照優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)原則選擇HC290和CF3I組成混合物,灌注式替代CFC12的效果可能會(huì)更好。
4CF3I作為冰箱制冷劑的循環(huán)性能分析
4.1冰箱名義工況
采用帶回?zé)岬谋渲评溲h(huán)模型,即用回?zé)崞鱽?lái)實(shí)現(xiàn)工質(zhì)的過(guò)冷和過(guò)熱,并設(shè)工質(zhì)經(jīng)過(guò)回?zé)崞鲹Q熱后節(jié)流前的溫度和壓縮機(jī)的吸氣溫度相等,這一溫度稱為回?zé)釡囟取?/p>
計(jì)算CF3I的循環(huán)性能所需的理想氣體比熱式[3為摘要:
（8）
式中T的單位為K,R為CF3I的氣體常數(shù),單位為J/(K·kg)。計(jì)算焓、熵的參考態(tài)為ASHRAE規(guī)定的-40℃的飽和液態(tài),參考態(tài)上h=0kJ/kg,s=0kJ/(kg·K)。
在冰箱名義工況下,設(shè)壓縮機(jī)的總效率為0.70,計(jì)算了幾種工質(zhì)的循環(huán)性能?；旌瞎べ|(zhì)的蒸發(fā)溫度取為蒸發(fā)器進(jìn)口和露點(diǎn)溫度的平均值,冷凝溫度取其冷凝壓力下的泡露點(diǎn)平均值。計(jì)算結(jié)果見表1。表中MIX1、MIX2分別表示質(zhì)量百分比85/15、75/25的HFC152a/HCFC22。
觀察表1中各種工質(zhì)的性能參數(shù),在壓力水平方面,除了HC600a、HC290外,現(xiàn)有的幾種冰箱制冷劑的蒸發(fā)壓力Pevap、冷凝壓力Pcond和CFC12都很接近。CF3I的壓力水平和CFC12有一定偏差,其Pevap略低于大氣壓,蒸發(fā)器為微負(fù)壓,不利于系統(tǒng)運(yùn)行。CF3I的壓比和CFC12的最接近。壓縮機(jī)排氣溫度方面,HC600a和HC290的tdisch較低。CF3I的tdisch較高,不利于壓縮機(jī)的運(yùn)行;但和MIX1、MIX2十分接近,表明目前的冰箱壓縮機(jī)能夠承受這樣的溫度。CF3I的單位容積制冷量qv比CFC12小20%左右,也比HFC134a、MIX1和MIX2小,HC290比CFC12高40%左右。CF3I的COP是最高的,比CFC12高3.4%,這是CF3I的優(yōu)勢(shì),而HC290是最低的。通過(guò)以上的比較可以看出摘要:(1)CF3I的循環(huán)性能指標(biāo)和CFC12相近,可以在對(duì)原有制冷系統(tǒng)稍作改動(dòng)的基礎(chǔ)上,作為CFC12的灌注式替代物;(2)HC290和CF3I在循環(huán)性能指標(biāo)上具有互補(bǔ)性,若將兩者組成混合物,在性能上可能更接近CFC12。
4.2變工況
變工況循環(huán)性能分析,一般包括COP、qv、tdisch、隨冷凝溫度、蒸發(fā)溫度、回?zé)釡囟鹊淖兓?guī)律。相比之下,各性能指標(biāo)隨回?zé)釡囟鹊淖兓?guī)律比隨蒸發(fā)溫度、冷凝溫度的變化規(guī)律更重要一些,這是因?yàn)楸涞幕責(zé)崞饕话阍诃h(huán)境中[1,回?zé)釡囟鹊淖兓?、頻率要比蒸發(fā)溫度、冷凝溫度要大、要快。分析幾種制冷劑循環(huán)性能指標(biāo)隨回?zé)釡囟鹊淖兓?guī)律,分析方法是固定蒸發(fā)溫度、冷凝溫度,變化回?zé)釡囟?看性能指標(biāo)的變化趨向。
結(jié)果如圖2-圖5所示?；?zé)釡囟扔?℃變化到50℃,幾種工質(zhì)的COP都降低,其中CF3I降低得最慢。在qv方面,HC290隨回?zé)釡囟鹊淖兓@著,其他工質(zhì)的變化規(guī)律相似。隨著回?zé)釡囟鹊纳?CF3I的tdisch增加速度比其它工質(zhì)快,這是不利于冰箱運(yùn)行的。由于在計(jì)算中固定了蒸發(fā)溫度、冷凝溫度,所以對(duì)于純質(zhì)來(lái)說(shuō)保持不變,而對(duì)于混合工質(zhì)來(lái)說(shuō),有稍微地上升。由圖還可以發(fā)現(xiàn),CF3I和HC290的循環(huán)性能指標(biāo)分布在CFC12的兩側(cè)。
CF3I各項(xiàng)性能指標(biāo)隨回?zé)釡囟鹊淖兓憩F(xiàn)的規(guī)律和CFC12基本類似,數(shù)值幅度上的偏差也不太大。COP優(yōu)于CFC12,tdisch較CFC12為高?？偲饋?lái)說(shuō),CF3I存在作為CFC12灌注式替代物的潛力。
5CF3I/HC290混合物作為冰箱制冷劑的循環(huán)性能分析
5.1冰箱名義工況
由以上分析可知,CF3I和HC290的循環(huán)性能具有互補(bǔ)性,下面具體分析不同配比下HC290/CF3I混合物的循環(huán)性能。
計(jì)算工況、壓縮機(jī)總效率的選取同上。表2列出了循環(huán)性能計(jì)算結(jié)果。
由表1已經(jīng)知道CF3I的Pevap、Pcond、q0、qv都比HC290的小,所以隨著HC290在混合物中所占比例的增加,HC290/CF3I混合物的Pevap、Pcond、q0、qv都應(yīng)該呈現(xiàn)增大的趨向,而∑、tdisch、COP應(yīng)該減小,這種規(guī)律在表2中得到了很好的體現(xiàn)。
對(duì)比表2和表1,可以看到CF3I/HC290混合物在65/35、60/40、55/45、50/50四種摩爾百分配比下各個(gè)性能指標(biāo)和CFC12吻合得很好。
5.2變工況
對(duì)上面所給4種配比下的CF3I/HC290混合物進(jìn)行了循環(huán)性能參數(shù)隨回?zé)釡囟茸兓?guī)律的計(jì)算。結(jié)果表明,混合物的循環(huán)性能和CFC12十分接近,從理論循環(huán)分析的角度看,是CFC12理想的灌注式替代物。
圖2-圖5中列出了摩爾百分比為65/35(質(zhì)量百分比為89.2/10.8)的CF3I/HC290的計(jì)算結(jié)果,其它3種配比下CF3I/HC290混合物的性能也和之相近。
5.3可燃性分析
以上4種配比的CF3I/HC290混合物中,HC290的摩爾比例最大為50%,其相應(yīng)的質(zhì)量比例最大為18.4%。一般家用冰箱的制冷劑的充灌量為0.1kg左右[6,9,以本文提出的4種CF3I/HC290混合物作為冰箱制冷劑,HC290的最大充灌量?jī)H為0.0184kg。文獻(xiàn)[10指出,在密封性好的制冷系統(tǒng)中,只要碳?xì)浠衔锏某涔嗔啃∮?.15kg,那么系統(tǒng)就是平安的。因此,CF3I的摩爾組成在50%～65%范圍的CF3I/HC290混合工質(zhì)在應(yīng)用中的平安性是可以得到保證的。
6結(jié)論
(1)求得了適用于CF3I的PT方程,此狀態(tài)方程對(duì)于CF3I的熱力學(xué)性質(zhì)和循環(huán)性能計(jì)算具有較高的精度。
(2)通過(guò)對(duì)CF3I的蒸汽壓曲線、冰箱名義工況、變工況的計(jì)算分析,發(fā)現(xiàn)CF3I的循環(huán)性能和CFC12相近。
(3)按照優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)的原則,篩選提出了CF3I的摩爾組成在50%～65%范圍的CF3I/HC290混合工質(zhì),其循環(huán)性能和CFC12十分接近,可作為CFC12的灌注式替代物。
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關(guān)鍵詞 ：研究生培養(yǎng)質(zhì)量；創(chuàng)新人才培養(yǎng)；校企合作；培養(yǎng)模式
經(jīng)過(guò)改革開放30多年的建設(shè)和社會(huì)進(jìn)步，我國(guó)研究生教育取得長(zhǎng)足發(fā)展。特別是近幾年，研究生教育規(guī)模呈現(xiàn)出發(fā)展的高峰期。但是，我國(guó)研究生教育長(zhǎng)期以來(lái)以單一學(xué)術(shù)性、科研型研究生培養(yǎng)為主導(dǎo)的模式，已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足當(dāng)前的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和就業(yè)結(jié)構(gòu)。在經(jīng)濟(jì)日益增長(zhǎng)的今天，研究生在科研高層次專門人才中的地位逐漸削弱，各行各業(yè)對(duì)不同類型高層次專門人才的需求變得多樣化。高校沿襲的這種研究生培養(yǎng)模式已經(jīng)越來(lái)越不能適應(yīng)和滿足社會(huì)對(duì)不同層次專門人才的需求。因此，研究生教育改革越來(lái)越迫切，特別是加強(qiáng)工科院校這類行業(yè)性強(qiáng)的院校的研究生培養(yǎng)，比如能源動(dòng)力類研究生培養(yǎng)，更是迫在眉睫。
研究生教育是培養(yǎng)高層次人才的主要途徑，是國(guó)家創(chuàng)新體系的重要組成部分，需要深化綜合改革，創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式，健全質(zhì)量保障體系，促進(jìn)研究生教育質(zhì)量提升和內(nèi)涵發(fā)展，為實(shí)現(xiàn)中國(guó)夢(mèng)提供高端人才支撐。其中，加強(qiáng)課程建設(shè)是基礎(chǔ)，我們須重視發(fā)揮課程教學(xué)在研究生培養(yǎng)中的作用。增強(qiáng)學(xué)術(shù)學(xué)位研究生課程內(nèi)容前沿性，通過(guò)高質(zhì)量課程學(xué)習(xí)強(qiáng)化研究生的科學(xué)方法訓(xùn)練和學(xué)術(shù)素養(yǎng)培養(yǎng)。構(gòu)建符合專業(yè)學(xué)位特點(diǎn)的課程體系，改革教學(xué)內(nèi)容和方式，加強(qiáng)案例教學(xué)，探索不同形式的實(shí)踐教學(xué)。
一、充分挖潛的研究生培養(yǎng)模式
為了更好地使研究生在學(xué)習(xí)階段獲得更加全面的訓(xùn)練，成為復(fù)合型人才，適應(yīng)社會(huì)對(duì)高層次人才的要求，需要采用多方位交叉的形式，構(gòu)建多種平臺(tái)促進(jìn)研究生對(duì)外交流。使他們得以不斷提升自我，更加適應(yīng)社會(huì)的需求。
1.理工學(xué)科充分交叉
交叉學(xué)科實(shí)質(zhì)上指的是一個(gè)學(xué)科群，即交叉性的科學(xué)。“交叉”二字是對(duì)學(xué)科性質(zhì)的形象化描述，實(shí)際上可以看做普遍聯(lián)系的，每一個(gè)學(xué)科在整個(gè)連續(xù)認(rèn)識(shí)過(guò)程中占一個(gè)具體的位置。發(fā)展交叉學(xué)科正是為了填補(bǔ)人類認(rèn)識(shí)上的空白，使這個(gè)科學(xué)認(rèn)識(shí)過(guò)程更加完善。我國(guó)的交叉學(xué)科研究始于1950 年代，而后蓬勃發(fā)展，并隨著時(shí)代的進(jìn)步日趨成熟。對(duì)于高等學(xué)校教育，交叉學(xué)科的發(fā)展有著重要的意義。交叉學(xué)科是培養(yǎng)高素質(zhì)、高層次創(chuàng)新人才的搖籃。探索與發(fā)展交叉學(xué)科及其人才培養(yǎng)模式，對(duì)高等院校學(xué)科齊全、人才集聚、科研水平和教育質(zhì)量提升，有能力承接重大的科研課題，易形成新的學(xué)科及學(xué)科群，具有重要意義。提高高校交叉學(xué)科教學(xué)和科研水平是促進(jìn)交叉學(xué)科發(fā)展的直接動(dòng)力。
能源與動(dòng)力工程學(xué)科群主要研究能量的轉(zhuǎn)換、傳輸和利用的理論、技術(shù)和設(shè)備，需要應(yīng)用到動(dòng)力工程、工程熱物理、應(yīng)用物理等多門學(xué)科的知識(shí)，具有很高的學(xué)科交叉特性。交叉學(xué)科的綜合性、跨學(xué)科性及交融性要求交叉學(xué)科人才的知識(shí)結(jié)構(gòu)應(yīng)兼具整體性、層次性及應(yīng)變性等多元特點(diǎn)。整體性或綜合性知識(shí)有助于交叉學(xué)科研究者把其它學(xué)科的成果、方法引入自己的專業(yè)，從而將自身的專業(yè)知識(shí)和其它學(xué)科知識(shí)聯(lián)系起來(lái)，產(chǎn)生新的見解，創(chuàng)造新的知識(shí)。層次性知識(shí)有利于交叉學(xué)科研究者正確組織各種學(xué)科知識(shí)之間的有機(jī)聯(lián)系，并結(jié)合自己所從事的專業(yè)領(lǐng)域及選擇的目標(biāo)，處理好廣博與精深的關(guān)系。交叉學(xué)科的應(yīng)變性有助于交叉學(xué)科研究者不斷自覺吸取新知識(shí)，進(jìn)行知識(shí)的自我調(diào)節(jié)，不斷調(diào)整自身的知識(shí)結(jié)構(gòu)。
動(dòng)力工程及工程熱物理學(xué)科的研究生教育需要新的學(xué)科交叉，以加強(qiáng)研究生解決各類復(fù)雜問(wèn)題的能力。而現(xiàn)有的研究生教育模式尚不能完全滿足該要求，探索新的人才培養(yǎng)模式尤為重要。
本校數(shù)理學(xué)院應(yīng)用物理專業(yè)與能源與機(jī)械工程學(xué)院一起，承擔(dān)著動(dòng)力工程及工程熱物理一級(jí)學(xué)科下的可再生能源二級(jí)學(xué)科的研究生培養(yǎng)，為學(xué)科交叉打下了天然的基礎(chǔ)。針對(duì)能源與動(dòng)力學(xué)科和應(yīng)用物理學(xué)科的特點(diǎn)，組建學(xué)科群，搭建各種跨學(xué)科的平臺(tái)，整合師資隊(duì)伍、儀器設(shè)備、科研場(chǎng)所和科技資料等，避免重復(fù)建設(shè)和浪費(fèi)以及學(xué)科間的不良競(jìng)爭(zhēng)，充分實(shí)現(xiàn)學(xué)科資源的優(yōu)化配置。使各個(gè)學(xué)科的人力資源、物力資源、專業(yè)資源能夠產(chǎn)生強(qiáng)大的合力，并以此為支撐探索培養(yǎng)創(chuàng)新型綜合性人才。
2.充分利用校企兩種資源
研究生教育要緊密圍繞企業(yè)發(fā)展需求,學(xué)校對(duì)研究生實(shí)行雙導(dǎo)師制,充分發(fā)揮校企雙方導(dǎo)師在理論研究、生產(chǎn)實(shí)踐方面的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)。企業(yè)實(shí)踐基地可以為研究生提供非常廣泛的選題內(nèi)容,很多研究課題都是企業(yè)發(fā)展中面臨的“急、重、難、新”問(wèn)題。這為研究生提供大量前沿性、實(shí)用性、系統(tǒng)性的論文選題方向,使研究生科研創(chuàng)新能力的培養(yǎng)有了保證。企業(yè)研究生實(shí)踐基地使接受校企兩種資源的研究生的理論聯(lián)系實(shí)際、技術(shù)創(chuàng)新能力得到很好的鍛煉和提高。同時(shí),研究生將在學(xué)校學(xué)到的新理論、新技術(shù)及時(shí)引入企業(yè)科研及生產(chǎn)實(shí)踐中,可在一定程度上推動(dòng)企業(yè)科研水平的提升。企業(yè)研究生實(shí)踐基地所在企業(yè)也可以在培養(yǎng)過(guò)程中盡早發(fā)現(xiàn)人才、選擇人才,避免了人才招聘的盲目性。校企合作是高校與企業(yè)在資源、技術(shù)、師資培養(yǎng)、崗位培訓(xùn)、學(xué)生就業(yè)、科研活動(dòng)等方面的合作，利用學(xué)校與企業(yè)不同的教育資源和教育環(huán)境，培養(yǎng)適應(yīng)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、適合企業(yè)需要的應(yīng)用型人才為目的的培養(yǎng)模式。利用學(xué)校與企業(yè)在人才培養(yǎng)方面各自的優(yōu)勢(shì)，把以課堂傳授間接知識(shí)為主的教育環(huán)境，與直接獲取實(shí)際經(jīng)驗(yàn)與能力為主的生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境有機(jī)結(jié)合起來(lái)，最終實(shí)現(xiàn)校企雙贏的研究生培養(yǎng)模式。
本校和多家知名企業(yè)合作，經(jīng)常組織研究生到電廠參觀學(xué)習(xí)，更多的還包括導(dǎo)師承擔(dān)企業(yè)橫向課題。研究生到電廠現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，不但對(duì)企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程、企業(yè)難題有了了解，并在解決這些問(wèn)題時(shí)，與企業(yè)技術(shù)人員進(jìn)行面對(duì)面的交流，有了更多不斷學(xué)習(xí)和提高的機(jī)會(huì)。在企業(yè)實(shí)踐基地參觀學(xué)習(xí)，了解生產(chǎn)流程，有利于研究生更好了解電廠的具體參數(shù)和目前存在的問(wèn)題，使他們?cè)趯W(xué)生期間研究也更具有針對(duì)性和實(shí)際性，提高了學(xué)習(xí)的效率和主動(dòng)性，避免了閉門造車。
同時(shí)，學(xué)校還聘請(qǐng)實(shí)踐基地所在企業(yè)理論水平較高、實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)豐富、具有高級(jí)專業(yè)技術(shù)職稱的人員擔(dān)任研究生導(dǎo)師,由學(xué)校頒發(fā)研究生導(dǎo)師聘書。企業(yè)導(dǎo)師主要負(fù)責(zé)研究生的學(xué)位論文選題、研究工作安排、現(xiàn)場(chǎng)學(xué)術(shù)指導(dǎo)、學(xué)位論文初審等。學(xué)校導(dǎo)師與企業(yè)導(dǎo)師密切合作,根據(jù)培養(yǎng)方案共同制定和實(shí)施培養(yǎng)計(jì)劃,在研究生的實(shí)踐環(huán)節(jié)、論文和實(shí)際工作等方面進(jìn)行指導(dǎo)。
3.挖掘國(guó)內(nèi)外兩個(gè)資源
研究生教育是在本科教育基礎(chǔ)上的專業(yè)化、個(gè)性化的創(chuàng)新教育。導(dǎo)師的學(xué)術(shù)水平和科研能力直接影響著學(xué)生,導(dǎo)師的人格魅力潛移默化地熏陶著學(xué)生。柔性引進(jìn)高端師資，我院聘請(qǐng)了一大批國(guó)外的教授作為海外名師，指導(dǎo)學(xué)科發(fā)展、合作科研，指導(dǎo)研究生也作為其任務(wù)之一。他們?yōu)檠芯可鰧W(xué)術(shù)講座、全程指導(dǎo)研究生論文等。校內(nèi)配備副導(dǎo)師，實(shí)行雙導(dǎo)師聯(lián)合培養(yǎng)的模式。海外名師定期來(lái)我校進(jìn)行講座、面對(duì)面交流指導(dǎo)，同時(shí)，定期進(jìn)行視頻交流，研究生匯報(bào)，導(dǎo)師點(diǎn)評(píng)，還包括樣品制備后送到國(guó)外研究機(jī)構(gòu)進(jìn)行測(cè)試等多種形式，充分挖掘國(guó)內(nèi)外資源。
本校還十分注重對(duì)外交流，積極組織研究生對(duì)外交流，在學(xué)術(shù)切磋實(shí)踐中提高自己。通過(guò)承辦的上海市研究生學(xué)術(shù)論壇，搭建平臺(tái)使研究生與外校專家、研究生交流，拓寬研究生的視野。組織并支持研究生積極參加全國(guó)性學(xué)術(shù)會(huì)議，訓(xùn)練他們闡述學(xué)術(shù)觀點(diǎn)的能力。讓研究生們聽取校外專家、學(xué)者、研究生的學(xué)術(shù)演講時(shí)，在對(duì)比中明白自己的不足，產(chǎn)生壓力和動(dòng)力。在國(guó)際工業(yè)博覽會(huì)、高技術(shù)交易會(huì)等大型展覽會(huì)上，也會(huì)組織研究生積極參與，研究生帶著自己的學(xué)術(shù)成果，面對(duì)面和企業(yè)交流，大大增進(jìn)了科學(xué)研究最終要為社會(huì)服務(wù)的意識(shí)。
二、研究生培養(yǎng)模式實(shí)施的成效
經(jīng)過(guò)一系列探索形成的能源動(dòng)力類研究生培養(yǎng)模式，立足于自身實(shí)際，大力推進(jìn)學(xué)科交叉，充分利用校企兩種資源，挖潛國(guó)內(nèi)外資源，大力推動(dòng)研究生多與學(xué)術(shù)界交流，逐步形成了具有特色的能源動(dòng)力類研究生培養(yǎng)方式，取得了一系列成效。導(dǎo)師隊(duì)伍學(xué)術(shù)水平不斷提升，研究生培養(yǎng)基地不斷完善，海外高端人才引智于研究生教育，大大提高了研究生的創(chuàng)新實(shí)踐能力和綜合素質(zhì)。
研究生的主動(dòng)性、創(chuàng)新性、實(shí)踐能力獲得了很大的提高。在上海市研究生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃中，每年有十個(gè)左右的研究生團(tuán)隊(duì)拿到項(xiàng)目，在全國(guó)大學(xué)生“挑戰(zhàn)杯”、全國(guó)研究生數(shù)模大賽、全國(guó)大學(xué)生節(jié)能減排等國(guó)家級(jí)賽事及上海市各類賽事中，研究生成績(jī)斐然。每年研究生發(fā)表sci、EI 收錄的文章，發(fā)明專利申請(qǐng)和授權(quán)，蔚然成風(fēng)，給學(xué)校研究生教育帶了新的氣象。更重要的是，就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力大大提升，不少同學(xué)已經(jīng)有了創(chuàng)業(yè)意向。在就業(yè)方面，研究生就業(yè)的平臺(tái)更高，滿意程度也在不斷地提升。
高校肩負(fù)著向社會(huì)輸送符合社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要的高素質(zhì)人才的重任，培養(yǎng)復(fù)合型、創(chuàng)新型人才逐步成為高等教育的發(fā)展必需。充分運(yùn)用校內(nèi)外資源，特別是行業(yè)企業(yè)的實(shí)踐基地資源、具有豐富實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的工程技術(shù)人員的資源，以及柔性引進(jìn)的海外高端人才，進(jìn)行多學(xué)科交叉創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)，可以作為一條經(jīng)驗(yàn)。本文正是論述了筆者這些年的做法，總結(jié)出能源動(dòng)力類研究生培養(yǎng)模式，構(gòu)建理工學(xué)科交叉，充分利用校企兩種資源，挖掘海外名師與國(guó)內(nèi)知名專家的資源,注重研究生創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)的提高，希望對(duì)高校研究生培養(yǎng)有一定的借鑒意義。
參考文獻(xiàn)
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同學(xué)力申碩考試報(bào)考時(shí)間：凡進(jìn)入“信息平臺(tái)”的申請(qǐng)人，須在每年3月20日前通過(guò)“信息平臺(tái)”申請(qǐng)參加考試的語(yǔ)種或?qū)W科、參加考試的地點(diǎn)。考生一般應(yīng)在接受其碩士學(xué)位申請(qǐng)的學(xué)位授予單位所在?。ㄗ灾螀^(qū)、直轄市）參加考試。如有特殊情況，需申請(qǐng)?jiān)诠ぷ鲉挝凰诘貐⒓涌荚嚨?，必須?jīng)接受其碩士學(xué)位申請(qǐng)的學(xué)位授予單位同意。
學(xué)位授予單位要認(rèn)真核對(duì)考生的資格、報(bào)考語(yǔ)種或?qū)W科以及參加考試的地點(diǎn)等信息。發(fā)現(xiàn)不符的或有弄虛作假的要及時(shí)糾正或取消申請(qǐng)資格。
外國(guó)語(yǔ)水平和學(xué)科綜合水平考試的報(bào)名信息的匯總、命題、考務(wù)及閱卷工作委托教育部學(xué)位與研究生教育發(fā)展中心（以下簡(jiǎn)稱“學(xué)位中心”）組織實(shí)施，相關(guān)工作的具體安排由“學(xué)位中心”另行通知。各省、自治區(qū)、直轄市學(xué)位與研究生教育主管部門根據(jù)“學(xué)位中心”的統(tǒng)一安排，組織本地區(qū)的考務(wù)工作。
同等學(xué)力考試形式：同等學(xué)力申碩統(tǒng)考即全國(guó)統(tǒng)一組織的外國(guó)語(yǔ)水平考試和學(xué)科綜合水平考試，于每年5月份舉行。
同等學(xué)力考試科目：外國(guó)語(yǔ)水平考試的主要語(yǔ)種有：英語(yǔ)、俄語(yǔ)、法語(yǔ)、德語(yǔ)和日語(yǔ)。
門窗是影響建筑節(jié)能水平的重要組成部分之一，也是建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能、保溫或隔熱中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，其傳熱性能對(duì)于改善建筑室內(nèi)環(huán)境，控制能耗至關(guān)重要，從而對(duì)其傳熱性能檢測(cè)一直是研究熱點(diǎn)之一?？傮w上門窗玻璃傳熱性能檢測(cè)分節(jié)能現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)和實(shí)驗(yàn)室測(cè)試兩種。其中實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)作為玻璃質(zhì)量監(jiān)督監(jiān)測(cè)的主要手段，我國(guó)1997年就制定了JC/T675-1997《玻璃導(dǎo)熱系數(shù)試驗(yàn)方法》國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)[1]。目前玻璃傳熱性能實(shí)驗(yàn)室測(cè)試主要有穩(wěn)態(tài)法和非穩(wěn)態(tài)法。如金太權(quán)基于單向穩(wěn)態(tài)熱流法測(cè)石英玻璃導(dǎo)熱系數(shù)[2]，并建立了實(shí)驗(yàn)測(cè)試系統(tǒng)；劉海增以紅外燈為加熱熱源，基于傅立葉導(dǎo)熱定律和牛頓冷卻定律，測(cè)玻璃鋼板導(dǎo)熱系數(shù)[3]；周菁華則基于穩(wěn)態(tài)法原理對(duì)節(jié)能玻璃導(dǎo)熱系數(shù)的測(cè)試方法進(jìn)行了研究[4]。近年來(lái)，隨著各種新型玻璃的出現(xiàn)，比熱容逐漸成為玻璃的重要性能指標(biāo)之一，針對(duì)此非穩(wěn)態(tài)平面熱源法在玻璃熱物性測(cè)試中得到了應(yīng)用，其優(yōu)點(diǎn)是測(cè)試時(shí)間短，對(duì)實(shí)驗(yàn)環(huán)境要求不高。本文對(duì)已有玻璃熱物性實(shí)驗(yàn)室測(cè)試方法進(jìn)行分析，并提出了改進(jìn)思路。
1. 穩(wěn)態(tài)法測(cè)試原理
穩(wěn)態(tài)法分穩(wěn)態(tài)護(hù)板法和穩(wěn)態(tài)圓筒法等，針對(duì)玻璃的物理特征及應(yīng)用特點(diǎn)此處特指穩(wěn)態(tài)護(hù)板法（如圖1所示）。穩(wěn)態(tài)法原理上基于傅立葉定律，僅能獲取材料導(dǎo)熱系數(shù)。
圖1 防護(hù)熱板法原理圖
由圖1所示，主熱板放置于兩塊被測(cè)試樣中間，為了盡量保證主熱板熱流垂直穿過(guò)試樣，其兩側(cè)分別設(shè)置一塊與主熱板保持相同溫度的護(hù)熱板，通常為了保證效果，護(hù)熱板內(nèi)往往設(shè)置與主熱板加熱絲相同功率的熱絲。冷板是為了使試樣端面維持均勻恒定的溫度，可通過(guò)恒溫水浴實(shí)現(xiàn)。理想情況下，主熱板熱量均勻恒定的向兩側(cè)試樣流出，則被測(cè)試樣的導(dǎo)熱系數(shù)可用下式獲得：
d = （1）
式中：Q為主加熱板釋放的熱量，J；A為主加熱板加熱面積，m2；T1=T2-T1，和T2= T3-T4分別是主加熱板與上冷板與下冷板間的溫差。
由測(cè)試原理可以看出，穩(wěn)態(tài)法測(cè)試時(shí)間較長(zhǎng)，且對(duì)實(shí)驗(yàn)環(huán)境有較高要求，但其原理簡(jiǎn)單，JC/T675-1997《玻璃導(dǎo)熱系數(shù)試驗(yàn)方法》國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)即基于穩(wěn)態(tài)法測(cè)試原理。
2. 非穩(wěn)態(tài)法測(cè)試原理
針對(duì)穩(wěn)態(tài)法測(cè)試時(shí)間長(zhǎng)，對(duì)實(shí)驗(yàn)環(huán)境要求高的缺點(diǎn)，近年來(lái)非穩(wěn)態(tài)法在材料熱物性測(cè)試中得到了廣泛應(yīng)用看，其中適用于玻璃熱物性測(cè)試的有非穩(wěn)態(tài)平面熱源法、非穩(wěn)態(tài)熱帶法、非穩(wěn)態(tài)熱線法等。
2.1 非穩(wěn)態(tài)平面熱源法
與傳統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)法原理上只能測(cè)玻璃導(dǎo)熱系數(shù)相比，可實(shí)現(xiàn)導(dǎo)熱系數(shù)、熱擴(kuò)散率的同時(shí)測(cè)定，其原理結(jié)構(gòu)如圖2所示。
圖2 物理模型
設(shè)平面熱源熱流只在豎直方向（x方向）上傳遞，且其熱流強(qiáng)度Q恒定，則試樣內(nèi)的溫度變化分別可歸結(jié)為如下定解問(wèn)題[5]：
（2）
式中：j為試樣密度，Cp為定壓比熱容，d為導(dǎo)熱系數(shù)，而熱擴(kuò)散率Z=d/（jCp）。
在上述定解問(wèn)題的基礎(chǔ)上衍生了快速測(cè)量法（恒流法）和脈沖法，其中快速測(cè)量法適用于導(dǎo)熱系數(shù)較大的材料熱物性測(cè)量，而脈沖法適用于導(dǎo)熱性能差的絕熱保溫材料等[5]。根據(jù)門窗玻璃的熱物性參數(shù)參考范圍，應(yīng)適用于脈沖法。對(duì)式（2）作拉氏變換進(jìn)行求解，可得：x=0處，如有強(qiáng)度為q的熱源從零時(shí)刻開始加熱，加熱時(shí)間t后，試樣任意位置x處的溫升為：
= B（y） （3）
2.2 非穩(wěn)態(tài)熱線法
設(shè)在固體介質(zhì)中放置一根細(xì)長(zhǎng)線狀熱源，其熱能僅能在熱線徑向傳遞，將構(gòu)成一個(gè)無(wú)限長(zhǎng)圓柱導(dǎo)熱模型。當(dāng)熱線以恒定熱流持續(xù)加熱時(shí)，如已知熱線上通過(guò)的電流 及其電阻 ，其單位長(zhǎng)度發(fā)熱量 ，W/m。
在加熱功率恒定的情況下，熱線上的溫升 值隨時(shí)間 的變化曲線呈近似線性[6]，直線的斜率為k=q/（4id） ，據(jù)此可以得到被測(cè)試樣的導(dǎo)熱系數(shù) d
式（4）即交叉熱線法測(cè)導(dǎo)熱系數(shù)的理論公式。
利用熱線上的溫升數(shù)據(jù)結(jié)合交叉熱線法測(cè)得松散煤體導(dǎo)熱系數(shù) ，同時(shí)測(cè)得距熱線r距離處的溫升得到
式中
B（y）=-2y dy1 （4）
y2= （5）
加熱片發(fā)熱強(qiáng)度可用下式計(jì)算：
q=（I2R-m0Cp0） （6）
從熱源加熱開始計(jì)時(shí)，至t1時(shí)刻斷電停止，熱量仍繼續(xù)向冷面?zhèn)鞑?，同時(shí)熱面溫度下降，至?xí)r刻t2，導(dǎo)熱系數(shù) 可用下式計(jì)算：
= （7）
式（10）中包含有無(wú)窮級(jí)數(shù)，參照文獻(xiàn)[1]提供的煤樣熱物性數(shù)據(jù)，經(jīng)實(shí)驗(yàn)，該級(jí)數(shù)取前5項(xiàng)即可滿足精度要求，即有
（y） = （ （r， _-2 ）/q =- -lnp- （11）
式（11）為超越方程，傳統(tǒng)方法是無(wú)法求解的，只能通過(guò)如對(duì)分法等近似數(shù)值解法編程求解，從而對(duì)于某一特定時(shí)刻 可求得對(duì)應(yīng)的熱擴(kuò)散率a 值，對(duì)應(yīng)若干個(gè)時(shí)刻將計(jì)算得一組 a值，取加權(quán)平均作為最終熱擴(kuò)散率的測(cè)試值。這里需要注意的是，為了防止煤樣受到熱震損傷，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中試樣各處的溫升最好不要超過(guò)10℃/min。
求得熱擴(kuò)散a 后，試樣的比熱容Cp根據(jù)下式算得：
Cp= /（ a） （12）
2.3 非穩(wěn)態(tài)熱帶法
熱帶法原理與熱線法類似，區(qū)別在于熱帶法用窄薄的金屬帶（熱帶）代替熱線。測(cè)試時(shí)待測(cè)材料中夾持薄金屬帶，從某時(shí)刻起金屬帶被以定功率加熱，同時(shí)記錄熱帶的溫度響應(yīng)，并繪制曲線，根據(jù)被測(cè)材料熱物理參數(shù)與溫度變化間關(guān)系的理論公式，可測(cè)得其導(dǎo)熱系數(shù)和熱擴(kuò)散率。熱帶的溫度變化可以通過(guò)測(cè)量熱帶電阻的變化來(lái)獲得，也可以通過(guò)在熱帶表面上焊接熱電偶來(lái)直接測(cè)量。
最常用的熱帶材質(zhì)是純鉑，其它已知電阻溫度系數(shù)的性能穩(wěn)定的金屬也可以，熱帶典型的長(zhǎng)度為100mm-200mm，寬度為3mm-5mm，厚度為10um或更小。
熱帶法溫度響應(yīng)的理論公式或模型如下
T（t）={ erf（ -1）-[1-exp（- -2）]-Ei（- -2）} （13）
式中： = ， wh--熱帶寬度；erf（z）--誤差函數(shù)；q--熱帶每單位長(zhǎng)度的加熱熱流。
當(dāng)加熱一定時(shí)間，即 >>wh 時(shí)，可得簡(jiǎn)化公式
T（t）= [lnt+ln ] （14）
對(duì)于熱電阻式的熱帶法，溫度響應(yīng)是通過(guò)測(cè)量熱帶上的電壓變化來(lái)獲得
U（t）= [lnt+ln ] （15）
如果畫出溫升 T（t）或電壓U（t） 隨對(duì)數(shù)時(shí)間的變化曲線，曲線呈線性變化趨勢(shì)，直線的斜率為m= ，截距為n=mln ，根此可以得到被測(cè)試樣的熱導(dǎo)率 和熱擴(kuò)散率
= a=exp（） （16）
由式可見，熱擴(kuò)散率的測(cè)量精度比熱線法要好，因?yàn)閣h 的數(shù)值（1mm-10mm）比熱線的半徑大的多，可保證熱擴(kuò)散率值達(dá)到滿意的精度。
3. 存在的問(wèn)題
綜前所述，門窗玻璃作為典型固體材料，適用的測(cè)試方法較多，穩(wěn)態(tài)法及非穩(wěn)態(tài)法均在玻璃熱物性測(cè)試中得到了應(yīng)用。目前針對(duì)玻璃熱物性測(cè)試的主要有穩(wěn)態(tài)法和非穩(wěn)態(tài)平面熱源法，實(shí)際使用過(guò)程中均存在一定的優(yōu)缺點(diǎn)。
3.1 穩(wěn)態(tài)法
穩(wěn)態(tài)法具有原理簡(jiǎn)單、易于實(shí)現(xiàn)等優(yōu)點(diǎn)，在固體材料熱物性測(cè)試得到了廣泛應(yīng)用，玻璃導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)試國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)就是基于此撰寫的。但穩(wěn)態(tài)法測(cè)試時(shí)間長(zhǎng)且對(duì)實(shí)驗(yàn)環(huán)境要求較高，例如要求保證試件側(cè)向絕熱條件，否則將直接影響測(cè)試精度。如圖3所示為試件側(cè)向絕熱與不絕熱條件下的溫度場(chǎng)變化情況。由圖可以看出，側(cè)向絕熱條件對(duì)玻璃內(nèi)的溫度變化影響是明星的，如圖（a）和（b）所示，分別為側(cè)向不絕熱和絕熱情況下，底部用50w/m的平面熱源加熱時(shí)玻璃內(nèi)的穩(wěn)態(tài)溫度場(chǎng)分布，可以看出區(qū)別明顯。側(cè)向不絕熱時(shí)，玻璃側(cè)向存在熱傳遞過(guò)程，溫度場(chǎng)受側(cè)向熱流影響明顯。而側(cè)向絕熱時(shí)，面熱源加熱熱流只在垂直方向傳遞，溫度場(chǎng)均勻。由此可見，基于穩(wěn)態(tài)法原理測(cè)玻璃導(dǎo)熱系數(shù)時(shí)，側(cè)向絕熱條件直接影響測(cè)試精度。
（a） 側(cè)向不絕熱時(shí)玻璃內(nèi)的溫度場(chǎng)分布
（b） 側(cè)向絕熱時(shí)玻璃內(nèi)的溫度場(chǎng)分布
圖3 側(cè)向絕熱條件對(duì)玻璃內(nèi)溫度場(chǎng)分布影響情況
除了對(duì)實(shí)驗(yàn)條件要求較高外，原理上穩(wěn)態(tài)法也僅能測(cè)玻璃導(dǎo)熱系數(shù)，可測(cè)參數(shù)單一，從而一定程度上限值了其推廣。
3.2 非穩(wěn)態(tài)平面熱源法
針對(duì)穩(wěn)態(tài)法存在的問(wèn)題，近年來(lái)非穩(wěn)態(tài)平面熱源法在玻璃熱物性測(cè)試中得到應(yīng)用，如圖4所示為某公司基于脈沖法和恒流法原理設(shè)計(jì)生產(chǎn)的熱物性測(cè)試儀，適用于玻璃等固體材料，測(cè)試時(shí)間短且效率高。
圖4 非穩(wěn)態(tài)平面熱源法熱物性測(cè)試系統(tǒng)
平面熱源法原理公式假設(shè)設(shè)面熱源與被測(cè)試樣間接觸良好，也即不存在接觸熱阻，而實(shí)際上熱源與被測(cè)試樣間是存在接觸熱阻的，且對(duì)面熱源及試件內(nèi)的溫度場(chǎng)變化影響明顯。如圖5所示為面熱源加熱條件下，考慮接觸熱阻與不考慮接觸熱阻時(shí)，面熱源與試件內(nèi)（導(dǎo)熱系數(shù) 為0.7695）的溫度變化情況。面熱源加熱功率50w/m，參照有關(guān)資料接觸熱阻設(shè)定為0.01k*m2/W，初始溫度293K。
（a） 考慮接觸熱阻影響玻璃及熱源溫度場(chǎng)
（b） 不考慮接觸熱阻影響玻璃及熱源溫度場(chǎng)
圖5 側(cè)向絕熱條件對(duì)玻璃內(nèi)溫度場(chǎng)分布影響情況
如圖6所示為面熱源溫升對(duì)比曲線圖。
圖6 面熱源溫升對(duì)比曲線圖
由圖5可以看出，接觸熱阻對(duì)面熱源溫升及玻璃內(nèi)溫度場(chǎng)影響明顯，同樣加熱條件下，熱源溫升相差近10℃，從而對(duì)熱物性參數(shù)測(cè)試精度的影響是不可忽視的。
4. 發(fā)展趨勢(shì)
隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，物理參數(shù)自動(dòng)測(cè)試、處理進(jìn)而得到被測(cè)材料的熱物性參數(shù)已成為現(xiàn)實(shí)，材料熱物性測(cè)試精度更多取決于原理模型、實(shí)驗(yàn)條件、基本參數(shù)測(cè)試精度。針對(duì)門窗玻璃熱物性測(cè)試需求，穩(wěn)態(tài)法在原理上僅能獲取導(dǎo)熱系數(shù)，已無(wú)法適應(yīng)現(xiàn)代門窗玻璃質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)要求，能夠同時(shí)測(cè)玻璃導(dǎo)熱系數(shù)、熱擴(kuò)散率的非穩(wěn)態(tài)法將成為發(fā)展趨勢(shì)。而隨著建筑節(jié)能技術(shù)的發(fā)展，對(duì)門窗玻璃的熱物性測(cè)試精度必然提出更高的要求。完善原理模型、提高參數(shù)測(cè)試精度和尋求新的測(cè)試技術(shù)將是進(jìn)一步提高玻璃熱物性參數(shù)測(cè)算精度的可行手段：
1）研究試件與加熱熱源間的接觸熱阻問(wèn)題。如前所述，試件與熱源間客觀存在接觸熱阻，無(wú)論是熱線法、平面熱源法，接觸熱阻的存在均會(huì)對(duì)熱物性參數(shù)測(cè)試精度帶來(lái)影響。對(duì)試件與熱源間的接觸熱阻問(wèn)題進(jìn)行研究，并在測(cè)試原理模型中有效表征是提高熱物性參數(shù)測(cè)試精度的有效途徑。
2）尋求更適合的測(cè)試方法。如前所述，目前應(yīng)用于玻璃熱物性測(cè)試的穩(wěn)態(tài)法與非穩(wěn)態(tài)平面熱源法，受原理模型及熱源溫度均勻度影響，測(cè)試精度不高。熱線法由于受加熱絲直徑影響較大，同時(shí)測(cè)溫?zé)犭娕疾贾貌槐悖瑧?yīng)用受到一定限制，解決極細(xì)熱絲與測(cè)溫傳感器連接問(wèn)題，將可能應(yīng)用于玻璃熱物性測(cè)試。近年來(lái)，熱帶法在材料熱物性測(cè)試中得到廣泛應(yīng)用。熱帶法使用范圍廣泛，不僅可測(cè)液體、松散材料、多孔介質(zhì)及非金屬固體材料，還可用于金屬熱物性測(cè)試。且與線狀（圓柱狀）熱源相比，薄帶狀熱源更易與被測(cè)材料保持良好的接觸狀態(tài)。而與平面熱源法相比，熱帶夾持在被測(cè)試件中間，受側(cè)向熱流的影響較小，實(shí)驗(yàn)條件較易控制。故熱帶法更適于測(cè)固體材料導(dǎo)熱系數(shù)，同時(shí)熱擴(kuò)散率的測(cè)量結(jié)果也較為準(zhǔn)確。設(shè)計(jì)適用于玻璃熱物性測(cè)試的熱帶法裝置，將是可行的研究方向之一。
致謝：本文受安徽省教育廳自然科學(xué)基金項(xiàng)目（KJ2012B064）與安徽省質(zhì)量監(jiān)督局科技計(jì)劃項(xiàng)目資助。
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中圖分類號(hào)：TU832文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A
一、引言
根據(jù)不可逆過(guò)程熱力學(xué)，換熱器的不可逆性用熵產(chǎn)率來(lái)度量。前人普遍認(rèn)為換熱器的總熵產(chǎn)率包括兩個(gè)部分，一部分是冷、熱流體間有限溫差傳熱產(chǎn)生的熵產(chǎn)率，另一部分是粘性流體有摩阻流動(dòng)產(chǎn)生的熵產(chǎn)率。熵產(chǎn)率最小對(duì)應(yīng)于換熱設(shè)備最優(yōu)，這一優(yōu)化準(zhǔn)則被稱為換熱過(guò)程（設(shè)備）優(yōu)化的最小熵產(chǎn)原理，也被稱為熱力學(xué)優(yōu)化。
二、換熱器散熱場(chǎng)
針對(duì)以導(dǎo)熱或?qū)α鞣绞嚼鋮s電子器件的散熱通道網(wǎng)絡(luò)，給出了散熱通道網(wǎng)絡(luò)的等效熱阻和等效流阻的定義，并把它們作為散熱通道網(wǎng)絡(luò)導(dǎo)熱和流動(dòng)不可逆性的度量。以等效熱阻或等效流阻最小為目標(biāo)優(yōu)化了散熱通道網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)參數(shù)。以下是網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化常用數(shù)學(xué)模型：
多股流溫差場(chǎng)均勻性因子為：
該多股流換熱器溫差場(chǎng)均勻性因子，考慮多股流溫差性造成的均勻性因子與換熱性能的不統(tǒng)一性，而將冷熱流體間的不同溫度采用了無(wú)量綱溫差。通過(guò)對(duì)多股流換熱器溫差場(chǎng)均勻性因子的溫度無(wú)量綱形式，使得冷熱流體間的溫差都處于0~1的范圍內(nèi)。該因子能夠有效地反映熱交換流體沿程(換熱器縱向)的溫度均勻分布特性，而不會(huì)將不同組(換熱器橫向)溫差不均勻造成的影響誤差引入，更能較為有效的反映多股流換熱器的熱交換性能。
三、散熱網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化
針對(duì)網(wǎng)絡(luò)多流的換熱器綜合與優(yōu)化，在兩股流網(wǎng)絡(luò)換熱器綜合與優(yōu)化的概念中，本文提出了多股流網(wǎng)絡(luò)換熱器優(yōu)化與綜合的方案，這種方法可以直接使用常規(guī)的兩股流換熱器網(wǎng)絡(luò)綜合及優(yōu)化的理論成果。具體研究方案為：
四、多股流優(yōu)化方案
獲得整體網(wǎng)絡(luò)初始優(yōu)化構(gòu)型，再依據(jù)合并法則將多個(gè)兩股流換熱器進(jìn)行有機(jī)組合成換熱器的多股流，得到換熱器多股流的伊始出入口溫差和其它相關(guān)匹配數(shù)據(jù)。換熱器的多股流形成以后，從多股流換熱器的絕對(duì)優(yōu)選設(shè)計(jì)著手，利用多股流換熱器溫差場(chǎng)的均勻性因子作為評(píng)價(jià)主要目標(biāo)和指標(biāo)函數(shù)，在特定數(shù)據(jù)的優(yōu)化多股流換熱器條件下，得到多股流換熱器本身的最佳流體結(jié)構(gòu)和并行通道排組列方式。
多股流換熱器的設(shè)計(jì)方案多是在某一局部的工況下進(jìn)行的，并且采用入口參數(shù)在其柔性變化范圍內(nèi)不會(huì)對(duì)多股流換熱器性能產(chǎn)生影響。在換熱器多股流優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)中，可加入多股流換熱器的柔性方案，將換熱器多股流的進(jìn)口區(qū)間處進(jìn)行優(yōu)化變量約束，即在尋求多股流換熱器的最佳進(jìn)口溫度的柔性區(qū)間范圍內(nèi)。以上概述相應(yīng)的推導(dǎo)過(guò)程：
對(duì)平均配置冷卻流體的網(wǎng)絡(luò)流動(dòng)通道規(guī)定它的流阻等效為網(wǎng)絡(luò)流動(dòng)通道的耗散率粘性除以流量總體積的二次方。以流阻等效最小值做為網(wǎng)絡(luò)流動(dòng)通道的優(yōu)化方向，討論了其對(duì)影響最優(yōu)網(wǎng)絡(luò)流動(dòng)通道結(jié)構(gòu)的三個(gè)因素，第一因素是結(jié)構(gòu)維數(shù)（又分為一維、二維和三維），第二因素是通道直徑分布（可以是不規(guī)則或規(guī)則），以及第三因素的幾何限制因素（散熱表面積一定或兩者均一定、散熱通道總體積一定）。可以總結(jié)三個(gè)因素的影響為：隨節(jié)點(diǎn)數(shù)目的增長(zhǎng)，流阻等效最小的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)通道會(huì)向單維（幾字形）向二維（并行通道）、進(jìn)而向多維（多分道）轉(zhuǎn)變。
在平均配置的前提下，散熱率均分可表示為：即將打造某一通道網(wǎng)絡(luò)采取耗費(fèi)某種限制的“源泉”，則最先的通道網(wǎng)絡(luò)則會(huì)使單位“源”所發(fā)出的散熱率在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)通道上呈現(xiàn)均勻。
五、方案的實(shí)例應(yīng)用
針對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)艙散熱場(chǎng)區(qū)域，如發(fā)動(dòng)機(jī)本身、車輪內(nèi)徑、車身內(nèi)柱、變速箱傳動(dòng)面等表面形狀十分復(fù)雜，采用平均配置結(jié)構(gòu)化并行生成網(wǎng)絡(luò)流動(dòng)通道；對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)艙外部網(wǎng)絡(luò)流動(dòng)通道，以及在車體表面附近的網(wǎng)絡(luò)流動(dòng)通道計(jì)算區(qū)域，也可采用多股流優(yōu)化生成流場(chǎng)網(wǎng)格；同時(shí)，在距離汽車較遠(yuǎn)的流場(chǎng)計(jì)算區(qū)域，采用結(jié)構(gòu)化多股流。因此，對(duì)于整個(gè)流場(chǎng)計(jì)算區(qū)域，生成了結(jié)構(gòu)化、多股流優(yōu)化等組成的網(wǎng)格，全流場(chǎng)流體單元網(wǎng)絡(luò)得到有效整合。
多股流換熱器也可應(yīng)用于低溫情況，但是低溫縱向溫度呈現(xiàn)與熱負(fù)荷分布情況具有其獨(dú)特性，這也是因?yàn)閾Q熱器中多元并行工做介質(zhì)組分及系統(tǒng)運(yùn)行高低壓等熱力學(xué)因素、多股流換熱器本身?yè)Q熱性能以及混合工質(zhì)沿程不均勻的相變傳熱特性共同決定的。需要注意多股流作用下的特殊條件，其他的均相同即可。
五、結(jié)論
在網(wǎng)絡(luò)換熱器兩股流基礎(chǔ)上，對(duì)優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)換熱器多股流的綜合方案可以直接采用還算捷徑的常規(guī)網(wǎng)絡(luò)流換熱器兩股優(yōu)化與綜合的技術(shù)，在換熱器多股流的引導(dǎo)下，較為方便的簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化資源配置。
六、參考文獻(xiàn)
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中圖分類號(hào)：TE08 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：
引 言：早在1942年，Gauler就曾提出熱管技術(shù)原理。熱管是用綜合液體蒸發(fā)、冷凝和毛細(xì)管現(xiàn)象設(shè)計(jì)的。熱管理論是在1965年有Cotter首次提出較完整的理論的。熱管的結(jié)構(gòu)主要有外殼、吸液芯和工作液組成。本文對(duì)熱管技術(shù)在通風(fēng)空調(diào)工程節(jié)能應(yīng)用中出現(xiàn)的一般性問(wèn)題進(jìn)行較系統(tǒng)的分析,為實(shí)際工程應(yīng)用和設(shè)計(jì)提供參考。
1、通風(fēng)空調(diào)的能流特征
采用集中式空調(diào)的建筑物，為了保證室內(nèi)空氣品質(zhì),要進(jìn)行適當(dāng)?shù)男嘛L(fēng)置換，小型建筑物主要通過(guò)門、窗自然排出、滲入,而大型建筑物往往設(shè)集中排風(fēng)、新風(fēng)系統(tǒng)。建筑物通風(fēng)空調(diào)廢熱(冷)具有以下特點(diǎn):(1) 排出的空氣狀態(tài)參數(shù)接近室內(nèi)空氣的溫、濕度，對(duì)于大型建筑物，排出的廢熱(冷)相當(dāng)于總負(fù)荷的30% ~40%。(2) 排風(fēng)中的廢熱(冷)與新風(fēng)處理所需能源品位比較接近。(3) 排風(fēng)中的廢熱(冷)與新風(fēng)處理能源需求在時(shí)間上完全同步,如果通過(guò)熱交換方式回收排風(fēng)中的廢熱(冷)則無(wú)須增設(shè)復(fù)雜的蓄熱裝置。
2 熱管技術(shù)在通風(fēng)空調(diào)節(jié)能中的應(yīng)用
2.1 熱管技術(shù)在通風(fēng)空調(diào)節(jié)能中的優(yōu)勢(shì)
熱管換熱器與其他形式的換熱器相比，用于通風(fēng)空調(diào)能源回收的熱管屬于常溫?zé)峁?，具備以下?yōu)勢(shì): （1）傳熱效率高。熱管換熱器主要通過(guò)工質(zhì)相變傳熱,具有很高的軸向傳熱能力,在小溫差傳熱方面具有很強(qiáng)的適應(yīng)性。但徑向傳熱并無(wú)太大的改善,應(yīng)重點(diǎn)考慮徑向傳熱強(qiáng)化。（2）環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)。熱管換熱設(shè)備的冷凝、蒸發(fā)段的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和空間布置非常靈活,特別適應(yīng)空間狹小和改造工程等情況下的排風(fēng)廢熱(冷)回收。（3） 管壁溫度具有可調(diào)性?？瑟?dú)立改變蒸發(fā)段或冷凝段的傳熱面積,達(dá)到獨(dú)立改變蒸發(fā)段和冷凝段熱流密度的目的。（4） 屬于二次間壁換熱?？梢员苊庑嘛L(fēng)與回、排風(fēng)的交叉污染,因此特別適合工廠、醫(yī)院等特殊場(chǎng)合下排風(fēng)熱(冷)回收。（5）管壁溫度具有可調(diào)性?？瑟?dú)立改變蒸發(fā)段或冷凝段的傳熱面積,達(dá)到獨(dú)立改變蒸發(fā)段和冷凝段熱流密度的目的。
2.2 熱管技術(shù)在通風(fēng)空調(diào)節(jié)能中的應(yīng)用
2.2.1 房間空調(diào)的換氣熱(冷)回收
房間空調(diào)器在潮濕地區(qū)使用時(shí),會(huì)因除濕能力不足而不能很好地形成舒適的室內(nèi)環(huán)境。熱管-空調(diào)器系統(tǒng)的整體性能受旁通風(fēng)量比例、新風(fēng)、回風(fēng)、送風(fēng)參數(shù)等運(yùn)行條件的影響較大,系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)和優(yōu)化運(yùn)行很重要[12]。另外,由于增加了熱管換熱器,氣流阻力有所增加,需要適當(dāng)增加空調(diào)器風(fēng)機(jī)壓頭。設(shè)備造價(jià)、總體尺寸都有所加大。
2.2.2 集中排風(fēng)廢熱(冷)回收
公共建筑規(guī)模大,同時(shí)由于人員密度大或者生產(chǎn)工藝要求,換氣次數(shù)大,例如醫(yī)院潔凈手術(shù)室要求換氣次數(shù)40次/h以上,因而集中排風(fēng)廢熱(冷)回收潛力很大。通過(guò)分離式熱管換熱器,利用空調(diào)系統(tǒng)排風(fēng)熱(冷)能量預(yù)處理新風(fēng),新風(fēng)比按30%計(jì)算,可使空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能7%以上。隨著排風(fēng)與新風(fēng)溫差的增大和新風(fēng)比的增大,節(jié)能效果更加顯著,實(shí)驗(yàn)表明冷、熱氣流溫差只要超過(guò)3e即可回收能量。據(jù)此,上海、南京等長(zhǎng)江中下游地區(qū)夏季排風(fēng)廢冷能量回收的時(shí)間可達(dá)1 500 h以上, 3 a內(nèi)可收回設(shè)備造價(jià)。平翅片、百葉式翅片比錐形翅片、針形翅片換熱效果好,而且壓力損失小,主要原因是平翅片、百葉式翅片與管壁接觸更充分,而錐形翅片、針形翅片導(dǎo)致氣流擾動(dòng)增強(qiáng)。風(fēng)道風(fēng)速為0. 5 m/s時(shí),采用一排平翅片或百葉式翅片熱管,熱交換效率可達(dá)40%,二排可接近70%,之后隨著熱管排數(shù)增加,熱交換效率提高的趨勢(shì)漸緩,壓力損失明顯增大。熱管單元交錯(cuò)排列與矩形排列比較,熱交換效率略有提高,但壓力損失顯著提高。
3 熱管技術(shù)在工程中的應(yīng)用
3.1傳統(tǒng)形式熱管
傳統(tǒng)形式熱管換熱器中的熱管的熱傳遞存在著一系列制約因素,主要有毛細(xì)力極限、聲速極限、攜帶極限、沸騰極限等,并與熱管結(jié)構(gòu)、工作介質(zhì)、吸液芯結(jié)構(gòu)、工作溫度等有關(guān)[3]。毛細(xì)力極限是最有普遍意義的制約因素,對(duì)于適當(dāng)數(shù)量網(wǎng)目的吸液芯,增加層數(shù),可以提高熱管的傳熱能力和毛細(xì)力極限,但是,增加到一定層數(shù)時(shí),由于通道減少,傳熱能力有可能受聲速極限的制約而下降[13]。另外,傳統(tǒng)熱管生產(chǎn)工藝復(fù)雜,成本較高。
3.2 分離式熱虹吸管
分離式熱虹吸管由于蒸氣與液體分道流動(dòng),故不存在攜帶極限,限制其傳熱能力的因素主要有干涸極限、聲速極限和冷凝極限。實(shí)際上,它是一個(gè)氣液自然循環(huán)系統(tǒng),循環(huán)動(dòng)力是下降管系統(tǒng)與上升管系統(tǒng)中工作介質(zhì)壓力差,因此,只有當(dāng)冷凝段和蒸發(fā)段達(dá)到一個(gè)最小高度差,足以克服各段循環(huán)阻力,這時(shí)蒸發(fā)段出口截面含氣率為1,工質(zhì)循環(huán)倍率為1,即認(rèn)為達(dá)到最佳工作點(diǎn)。
3.3 熱虹吸管
熱虹吸管沒有吸液芯,冷凝液在重力作用下回流,傳熱極限主要有攜帶極限、干涸極限和沸騰極限。影響熱虹吸管傳熱性能的因素有熱虹吸管幾何尺寸、放置傾角、充液量、工質(zhì)的熱物理性質(zhì)和工作溫度等,其中充液量和傾角影響最大。關(guān)于充液量,Imura[14]得到的結(jié)果是最佳充液量為熱虹吸管總?cè)莘e的1/5~1/3, Harada[15]等提出充液量為熱虹吸管總?cè)莘e的25% ~30%為宜,還有人[16]得到的最佳充液量為熱虹吸管總?cè)莘e的18% ~20%。
3.4 熱管工質(zhì)的選擇
熱管依靠工質(zhì)的相變來(lái)傳遞熱量,工質(zhì)選擇一般考慮以下原則:
（1）工作液體與殼體、吸液芯材料應(yīng)相容,且應(yīng)具有良好的熱穩(wěn)定性。
（2） 工作液體應(yīng)適應(yīng)熱管的工作溫度區(qū),并有適當(dāng)?shù)娘柡驼魵鈮骸?/p>
（3）工作液體應(yīng)具有良好的綜合熱物理性質(zhì)要求液體的輸運(yùn)因子、熱導(dǎo)因子較高,還要考慮液體在工作溫度下的過(guò)熱度。
（4）其他原則包括經(jīng)濟(jì)性、毒性、環(huán)境污染等。
結(jié) 語(yǔ)：
熱管換熱技術(shù)應(yīng)用于通風(fēng)空調(diào)能源回收,結(jié)構(gòu)形式建議首選熱虹吸管或者分離式熱虹吸管,工質(zhì)建議選用甲醇、丙酮,充液率等問(wèn)題有待系統(tǒng)和深入研究,其經(jīng)濟(jì)性也有待更多的實(shí)際工程檢驗(yàn)。由于通風(fēng)空調(diào)工況條件與工業(yè)節(jié)能應(yīng)用有很大差異,在設(shè)計(jì)和應(yīng)用上不能簡(jiǎn)單套用工業(yè)節(jié)能應(yīng)用的方法和理論體系。熱管傳熱機(jī)理復(fù)雜,由于實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ汀⒃囼?yàn)條件、分析方法等的差異,不同研究者得出的一些具體結(jié)果差異較大,其一般性意義有待檢驗(yàn)。
參考文獻(xiàn):
[1] 楊柳.長(zhǎng)沙地區(qū)典型商業(yè)建筑空調(diào)系統(tǒng)能耗實(shí)測(cè)與分析(碩士學(xué)位論文)[D].長(zhǎng)沙:湖南大學(xué), 2002.
1．引言
換熱器作為一種各工業(yè)領(lǐng)域廣泛使用的設(shè)備，它的研究倍受重視。目前關(guān)于換熱器的研究大致有兩個(gè)方向，一是研究換熱器傳熱強(qiáng)化，主要目的是提高換熱器流體和固壁間的對(duì)流換熱系數(shù)，進(jìn)而提高換熱器的效能。二是從可用能的角度研究換熱器的熱力學(xué)優(yōu)化，包括換熱器的熵產(chǎn)分析、火用效率分析等，從使換熱過(guò)程不可逆性最小的角度來(lái)優(yōu)化換熱器。其中過(guò)增元提出的換熱器溫差場(chǎng)均勻性原則，一方面可以指導(dǎo)新的提高換熱器效能的方法，另一方面也可以對(duì)換熱器熱力學(xué)優(yōu)化做分析。本文是從溫差場(chǎng)均勻性原則出發(fā)，將其應(yīng)用于逆流換熱器的優(yōu)化過(guò)程，并對(duì)各種優(yōu)化方法進(jìn)行分析比較。
2．換熱器溫差場(chǎng)均勻性原則
過(guò)增元在1992年《熱流體學(xué)》[1]一書中定義了溫差場(chǎng)不均勻因子，應(yīng)用于順流、逆流和叉流換熱器，發(fā)現(xiàn)在相同的傳熱單元數(shù)NTU、熱容量比W和流體進(jìn)口溫度的條件下，逆流換熱器溫差場(chǎng)最均勻，效能也最高，熵產(chǎn)也最小。進(jìn)而在1996[2]年定義溫差場(chǎng)均勻性因子，提出了換熱器熱性能的溫差場(chǎng)均勻性原則：在NTU和W一定時(shí)，換熱器的溫差場(chǎng)越均勻，其效能越高。并采用數(shù)值方法對(duì)13種換熱器的溫差場(chǎng)和效能進(jìn)行了分析，驗(yàn)證此原則的正確性。通過(guò)熵產(chǎn)分析指出此原則是以熱力學(xué)第二定律為理論依據(jù)的。同時(shí)針對(duì)叉流換熱器，提出了分配換熱面積來(lái)改善換熱器性能的新方法。過(guò)先生又在2002[3]年給出了簡(jiǎn)單順流、逆流、叉流換熱器溫差場(chǎng)均勻性因子的解析表達(dá)式，同時(shí)通過(guò)實(shí)驗(yàn)的方法對(duì)此原則進(jìn)行了驗(yàn)證，針對(duì)多流程叉流換熱器，舉例說(shuō)明用改變管路連接的方法來(lái)改變溫差場(chǎng)均勻因子，進(jìn)而改變換熱器的效能。在2003[4]年提出基于溫差場(chǎng)均勻的場(chǎng)協(xié)同原則，同時(shí)將此原則應(yīng)用于多股流換熱器中，提出換熱器傳熱性能的高低取決于冷熱流體溫度場(chǎng)的協(xié)同程度，而不是流動(dòng)方式。
從上述溫差場(chǎng)均勻性原則的提出、驗(yàn)證和發(fā)展歷程來(lái)看，這一理論已經(jīng)比較成熟，也是從傳熱物理機(jī)制方面優(yōu)化換熱器的新探索，可以利用它比較實(shí)際換熱器的換熱性能。很多換熱器大都是復(fù)合型流動(dòng)方式的換熱器，基本上沒有解析表達(dá)式；尤其對(duì)于叉流換熱器，應(yīng)用此原則，可以在NTU和W給定時(shí)，改變傳熱面積的分布或是管路連接方式，來(lái)改變換熱器的效能。溫差場(chǎng)均勻性原則前提條件是NTU和W值恒定。對(duì)于換熱方式（逆流）已定的換熱器，在W和NTU變化時(shí)，應(yīng)該如何應(yīng)用此原則是本文討論的主要內(nèi)容。
3．溫差場(chǎng)均勻性原則在逆流換熱器熱力學(xué)優(yōu)化中的應(yīng)用
過(guò)先生[3]將溫差場(chǎng)均勻性原則用于指導(dǎo)叉流換熱器的優(yōu)化，并對(duì)優(yōu)化效果進(jìn)行了分析驗(yàn)證。溫差場(chǎng)均勻性原則，是從研究對(duì)流換熱的物理機(jī)制出發(fā)[5]，用于指導(dǎo)各種形式換熱器的優(yōu)化。本文目的就是應(yīng)用這一原則來(lái)指導(dǎo)逆流換熱器優(yōu)化方法的選擇。
3.1逆流換熱器已有熱力學(xué)優(yōu)化方法比較分析
以目標(biāo)函數(shù)區(qū)分的優(yōu)化方法大概有兩類：一是傳熱過(guò)程熵產(chǎn)分析，二是定義火用效率分析。
關(guān)于熵產(chǎn)，徐志明、楊善讓[6]等人定義熵產(chǎn)生數(shù)Ns：?jiǎn)挝粨Q熱量的熵產(chǎn)。以Ns最小為目標(biāo)，通過(guò)泛函求極值求得換熱器溫度和熱流的最優(yōu)分布，得到結(jié)論：使W略大于1實(shí)現(xiàn)最優(yōu)參數(shù)分布。他們從溫度分布的角度來(lái)優(yōu)化換熱器，提供了一種從換熱內(nèi)部的細(xì)節(jié)研究問(wèn)題的思路。能大曦[7]等人在分析換熱器的熵產(chǎn)時(shí)得到了類似的結(jié)論：在W為1時(shí)，換熱器的Ns最小。同時(shí)指出徐志明等人研究得到的W略大于1的結(jié)論，是因?yàn)樗麄兌x的NTU與常規(guī)的定義不同。綜合分析前二者可以得到：當(dāng)NTU一定W變化時(shí)，使W為1，換熱器性能最佳。對(duì)于逆流換熱器，W為1就意味著溫差場(chǎng)均勻，符合溫差場(chǎng)均勻的原則。當(dāng)W不變NTU變化時(shí)，對(duì)于Ns的變化，能大曦[7]等人的研究得到：對(duì)于逆流換熱器，W不變，隨著NTU的變化，Ns單調(diào)減小。
關(guān)于火用效率分析，徐志明、楊善讓[8]等人，給出考慮阻力的火用效率取極大值的方法。通過(guò)定義火用效率：
分析火用效率隨NTU和W的變化，下圖是他們分析的結(jié)果。從上述結(jié)果看出：對(duì)于逆流換熱器，W不變，NTU較大時(shí)，隨著NTU的變化，η會(huì)越來(lái)越低，NTU不變，W變化時(shí)，η在W近似為1時(shí)取得最大。
比較熵產(chǎn)和火用效率兩種方法的結(jié)論可以得到，NTU不變，W變化時(shí)，二者結(jié)論基本一致。而對(duì)于W不變，NTU變化的情況，隨著W增大，Ns單調(diào)減小，而也降低了。兩種方法出現(xiàn)了矛盾。下面通過(guò)溫差場(chǎng)均勻性原則對(duì)兩種方法比較選擇。
3.2逆流換熱器熵產(chǎn)和溫差場(chǎng)均勻性分析
3.2.1逆流換熱器W變化時(shí)，看換熱器的效能、Ns、溫差不均勻因子變化規(guī)律。
分析中采用文獻(xiàn)中已有的表達(dá)式：
(a)換熱器的效能[8]：
(b)換熱器的熵產(chǎn)[7]：
(c)熵產(chǎn)生數(shù)[7]：
其中：。
的解析表達(dá)式見文獻(xiàn)[7]，換熱器的表達(dá)式見[3]，圖1給出W從0.1變到0.9時(shí)，、以及變化結(jié)果。其中
由圖中得到：隨著熱容量比接近于1，換熱器溫差場(chǎng)均勻性因子增加了，熵產(chǎn)減小了。同時(shí)結(jié)合徐志明[8]等人分析火用效率的結(jié)論，綜合得到：在NTU不變，W越接近于1，換熱器溫差場(chǎng)均勻性因子越大，熵產(chǎn)生數(shù)越小，火用效率越高。即熵產(chǎn)分析和火用分析均符合溫差場(chǎng)均勻性原則。另外從圖中看出效能隨著溫差場(chǎng)的均勻而降低了，用效能來(lái)評(píng)價(jià)換熱器性能和熱力學(xué)分析結(jié)論出現(xiàn)了矛盾。當(dāng)NTU一定，如果要求不同的W得到相同的換熱量的話，那么W小的流體，熱側(cè)流體的流量很大，保證如此高的流量也要有代價(jià)，同時(shí)由于流量大，通過(guò)換熱器時(shí)阻力損失也大，與之相對(duì)應(yīng)的火用損失也大，火用效率[7]降低了。因此同時(shí)得到單純用效能來(lái)評(píng)價(jià)換熱器是不可靠的結(jié)論。
3.2.2W一定，NTU變化時(shí)，溫差場(chǎng)均勻性因子、熵產(chǎn)生數(shù)以及效能的變化。為便于和火用效率[7]分析的結(jié)果作對(duì)比，取熱容量比：
得到結(jié)果如下：
圖2Ns－NTUφ-NTU和ε-NTU曲線
由上圖可見，當(dāng)W不變時(shí)，隨著NTU的增加，Ns變小了，效能增加了，但溫差場(chǎng)變得不均勻了。結(jié)合徐志明[8]的結(jié)論，火用效率變小。發(fā)現(xiàn)此時(shí)火用效率判據(jù)符合溫差場(chǎng)的均勻性原則，而熵產(chǎn)分析卻和原則相反了。Bejan[10]曾把逆流換熱器傳熱過(guò)程的熵產(chǎn)分為不平衡流動(dòng)即熱容量不匹配的熵產(chǎn)和由于傳熱面積有限引起的熵產(chǎn)。能大曦[7]等人對(duì)兩部分熵產(chǎn)比較得到：兩部分的熵產(chǎn)隨NTU的變化，趨勢(shì)是相反的。由于換熱面積有限引起的熵產(chǎn)隨NTU增加而減小，由于不平衡流動(dòng)的熵產(chǎn)隨NTU增加而增大。對(duì)于逆流換熱器，溫差場(chǎng)均勻與否只取決于W是否為1。不難理解只有由熱容量不匹配引起的熵產(chǎn)變化趨勢(shì)能用溫差場(chǎng)均勻性原則來(lái)解釋。換句話說(shuō)，熵產(chǎn)生數(shù)來(lái)做判據(jù)包含了換熱的物理機(jī)制之外的部分，在對(duì)換熱器做優(yōu)化時(shí)，應(yīng)怎樣用它還有待進(jìn)一步的分析。從這個(gè)角度考慮，基于換熱的物理機(jī)制建議選擇火用效率作為換熱器熱力學(xué)優(yōu)化的判據(jù)。
4．結(jié)論
（1）針對(duì)逆流換熱器，比較已有優(yōu)化方法，發(fā)現(xiàn)熵產(chǎn)分析和火用效率分析在W一定，NTU變化時(shí)得到的結(jié)論出現(xiàn)了矛盾。
（2）應(yīng)用溫差場(chǎng)均勻性原則，對(duì)比溫差場(chǎng)均勻性程度變化的趨勢(shì)和熵產(chǎn)生數(shù)、火用效率的變化趨勢(shì)，得到火用效率和溫差場(chǎng)均勻程度變化趨勢(shì)相協(xié)調(diào)，選用火用效率來(lái)做優(yōu)化更能反映換熱的物理機(jī)制。因此建議用火用效率來(lái)優(yōu)化換熱器。
參考文獻(xiàn)
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如何加強(qiáng)地源熱泵系統(tǒng)換熱器的換熱性能已成為地源熱泵系統(tǒng)大面積推廣的瓶頸。本文主要對(duì)前人關(guān)于垂直U型地埋管閉式地源熱泵系統(tǒng)的埋管換熱器的換熱性能的研究進(jìn)行整理和總結(jié)。
一、系統(tǒng)運(yùn)行模式對(duì)U型管換熱性能的影響
地源熱泵系統(tǒng)在適應(yīng)不同場(chǎng)合的供冷、采暖需求時(shí)有全天連續(xù)運(yùn)行、晝開夜停間歇運(yùn)行、全天不連續(xù)運(yùn)行等模式，不同的運(yùn)行模式下其埋管的換熱效率是不盡相同的。Stevens以有限差分模型為基礎(chǔ)分析了不同運(yùn)行條件下地埋管內(nèi)流體和周圍土壤的換熱性能，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，間歇運(yùn)行時(shí)流體和周圍土壤的換熱性能高于連續(xù)運(yùn)行時(shí)。于紅海在建立了鉆孔內(nèi)二維、準(zhǔn)三維傳熱模型的同時(shí)，又引入了脈沖熱流對(duì)連續(xù)運(yùn)行和間歇運(yùn)行時(shí)的溫度響應(yīng)，建立了埋管換熱器的較為完善的模型，對(duì)60m深U型埋管換熱器地源熱泵進(jìn)行了夏季運(yùn)行的實(shí)驗(yàn)測(cè)試。結(jié)果表明，在最佳流速0.42m/s時(shí)，由于連續(xù)運(yùn)行時(shí)管內(nèi)介質(zhì)與周圍土壤交換的熱量來(lái)不及向周圍擴(kuò)散而影響了進(jìn)一步的傳熱而使得全天連續(xù)運(yùn)行時(shí)單位孔深換熱量與系統(tǒng)制冷系數(shù)隨運(yùn)行時(shí)間的延長(zhǎng)而減少，且晝開夜停運(yùn)行模式易于保證地溫的恢復(fù)，使對(duì)提高單位孔深換熱量更加有利。
二、熱短路現(xiàn)象對(duì)埋管換熱性能的影響
由于埋管空間的限制和進(jìn)出水間存在溫差，相距較近的管群之間直接或通過(guò)土壤間接發(fā)生熱量傳遞，造成埋管換熱器制冷工況下出水溫度升高，或制熱工況下出水溫度降低，進(jìn)而使得系統(tǒng)的制冷量或制熱量減少，效率下降。
潘彥凱通過(guò)在GAMBIT中建立地埋管換熱器模型并對(duì)模型中的線、面進(jìn)行結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化的網(wǎng)格劃分，以細(xì)長(zhǎng)圓柱體為模型對(duì)不同井深垂直埋管的換熱性能進(jìn)行檢測(cè)并與模型進(jìn)行比對(duì)后發(fā)現(xiàn)，井深越深，流速越小，U型埋管支管間的熱短路現(xiàn)象越嚴(yán)重，而與進(jìn)口水溫和管徑大小無(wú)關(guān)；且雙U型管的熱短路現(xiàn)象比單U型管更為嚴(yán)重。同時(shí)，在出水管處鋪設(shè)聚氨酯泡沫塑料等保溫材料對(duì)減弱熱短路的影響也是有利的。
三、埋管深度對(duì)埋管換熱性能的影響
由于地下深層土壤溫度受地面環(huán)境影響較小，當(dāng)深度增加到一定程度時(shí)，土壤溫度便不再增加，而此時(shí)埋管與土壤間的溫差也逐漸減小，進(jìn)而使得埋管和土壤的換熱性能下降。
吳玉庭以經(jīng)典的圓柱源理論為基礎(chǔ)，采用GAMBIT軟件建立了地源熱泵垂直U型管地埋管的三維全尺寸數(shù)值模型，對(duì)U型管在冬夏不同工況下運(yùn)行時(shí)的傳熱性能進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，在冬季工況2℃進(jìn)口水溫的工況下，低流速時(shí)，隨著埋管深度的增加，管內(nèi)水和周圍土壤進(jìn)行更加充分的換熱，單位井深換熱量也隨之增加；但隨著水溫的上升，水和土壤的溫差逐漸減小，致使單位井深換熱量也減小。因此，埋管深度對(duì)單位井深換熱量的影響隨著流速的降低而逐漸加大。
四、進(jìn)口水溫對(duì)埋管換熱性能的影響
制冷工況下，水與土壤的傳熱溫差隨進(jìn)口水溫的升高而增大，進(jìn)而導(dǎo)致?lián)Q熱量的增大，但出口水溫隨之增加，機(jī)組制冷效率下降。
陳旭等基于地下埋管換熱器的熱滲耦合傳熱模型，對(duì)地源熱泵在制冷工況下的運(yùn)行特性進(jìn)行了數(shù)值模擬，通過(guò)對(duì)模擬計(jì)算結(jié)果進(jìn)行單因素敏感性分析及回歸分析，并用SPSS軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，得到了單U型地埋管換熱器夏季工況單位井深換熱量與巖土熱物性、地下水滲流速度、埋管深度、管內(nèi)流體流量、進(jìn)口溫度、運(yùn)行模式等的關(guān)系。結(jié)果表示，各參數(shù)中，對(duì)單位井深換熱量影響最大的是進(jìn)口水溫，其次是地下水流速、巖土導(dǎo)熱系數(shù)、埋管深度、日運(yùn)行時(shí)間、管內(nèi)流量。就地埋管的進(jìn)水溫度而言，在每天運(yùn)行8小時(shí)，總共運(yùn)行10天的試驗(yàn)中，進(jìn)口水溫每升高1℃，單位井深換熱量便增加2.358W/m。而在冬季采暖工況下，降低進(jìn)口水溫，將有助于增加水與土壤的有效傳熱溫差，使水獲得更大的吸熱量，進(jìn)而增加單位管長(zhǎng)換熱量。如何合理地控制進(jìn)水溫度對(duì)于提高地埋管熱泵系統(tǒng)的效率至關(guān)重要。
五、土壤導(dǎo)熱系數(shù)對(duì)埋管換熱性能的影響
目前，土壤導(dǎo)熱系數(shù)主要由現(xiàn)場(chǎng)熱響應(yīng)實(shí)驗(yàn)測(cè)試法【12】來(lái)測(cè)試。於仲義【13】通過(guò)測(cè)定致密黏土、致密砂土、砂巖這三種土壤結(jié)構(gòu)在相同條件下與地埋管換熱器換熱的能效系數(shù)得出結(jié)論，土壤的導(dǎo)熱能力高時(shí)有助于強(qiáng)化地埋管內(nèi)流體與周圍土壤間的熱量傳遞。
高青等人利用有限元熱分析平臺(tái)，建立了二維瞬態(tài)有限元模型，對(duì)地下非穩(wěn)態(tài)傳熱過(guò)程進(jìn)行分析，對(duì)比了采用現(xiàn)場(chǎng)熱響應(yīng)實(shí)驗(yàn)測(cè)試法測(cè)試土壤導(dǎo)熱系數(shù)時(shí)的各影響因子。實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)試驗(yàn)時(shí)間足夠長(zhǎng)時(shí)，土壤的傳熱系數(shù)將不再波動(dòng)而趨于穩(wěn)定；當(dāng)土壤初溫增加時(shí)，其導(dǎo)熱系數(shù)幾乎呈直線上升；作為對(duì)測(cè)試結(jié)果影響較大的因素，管間距每增加0.002m，土壤導(dǎo)熱系數(shù)便降低0.115W/（m*℃）。
目前國(guó)內(nèi)外關(guān)于地源熱泵埋管換熱器的研究通常都是基于圓柱源模型的理論，并未綜合考慮各因素的影響，存在一定的局限性，且大多的研究都是以單井為單位，未考慮井群間各井換熱對(duì)整個(gè)系統(tǒng)換熱的干擾和影響。同時(shí)，冬夏季工況下運(yùn)行時(shí)熱量的不平衡、初投入過(guò)大、地理位置等的限制、研究與實(shí)際應(yīng)用脫節(jié)等現(xiàn)實(shí)問(wèn)題使得我國(guó)的地源熱泵技術(shù)尚未大面積地推廣和應(yīng)用。在能源日益短缺的今天，加強(qiáng)地源熱泵系統(tǒng)的研究是建設(shè)節(jié)約型社會(huì)的必要途徑。
參考文獻(xiàn)：
[1]王景剛，馬一太，張子平，等.地源熱泵的運(yùn)行特性模擬研究[J].工程熱物理學(xué)報(bào)，2003，
[2]于紅海.地源熱泵垂直U型埋管換熱器不同運(yùn)行模式的性能模擬及實(shí)驗(yàn)研究[D].上海：東華大學(xué)碩士論文，2008.
作者簡(jiǎn)介：
隨著機(jī)電產(chǎn)品使用時(shí)間的增加，通電時(shí)間越長(zhǎng)必然導(dǎo)致集成芯片發(fā)熱量增大，其散熱問(wèn)題是一個(gè)必須要考慮的問(wèn)題。如果熱量不能以合適的方式及時(shí)的散出去，必將影響機(jī)電產(chǎn)品的功能。光碟機(jī)就是一個(gè)比較典型的機(jī)電產(chǎn)品，其散熱問(wèn)題的考慮是一個(gè)很經(jīng)典的設(shè)計(jì)。ANSYS是目前應(yīng)用比較廣泛的有限元分析軟件，具有強(qiáng)大的有限元分析功能和人性化的人機(jī)交互界面，使用該軟件，能夠有效地降低分析成本，縮短設(shè)計(jì)時(shí)間[1]。本文通過(guò)對(duì)這一問(wèn)題的分析研究，對(duì)光碟機(jī)的熱分析問(wèn)題進(jìn)行了深入的分析，采取了合情合理的散熱方式，采用有限元分析軟件ANSYS9.0對(duì)散熱墊的散熱狀況進(jìn)行散熱模擬，并對(duì)分析結(jié)果進(jìn)行對(duì)比。
1 散熱理論
熱分析是基于能量守恒原理的熱平衡方程[2]：
1．1輻射
輻射是指機(jī)體以發(fā)射紅外線方式來(lái)散熱，物體發(fā)射能量并被其他物體吸收轉(zhuǎn)化為熱量能量交換[2]。當(dāng)皮膚溫高于環(huán)境溫度時(shí)，機(jī)體的熱量以輻射方式散失。輻射散熱量與皮膚溫、環(huán)境溫度和機(jī)體有效輻射面積等因素有關(guān)。在一般情況下，輻射散熱量占總散熱量的40%。當(dāng)然，如果環(huán)境溫度高于皮膚溫，機(jī)體就會(huì)吸收輻射熱。
1．2傳導(dǎo)
傳導(dǎo)就是機(jī)體通過(guò)傳遞分子動(dòng)能的方式散發(fā)熱量，幾個(gè)完全接觸的物體之間或同一物體不同部分之間由于溫度梯度而引起的熱量交換[2]。當(dāng)人體與比皮膚溫低的物體（如衣服、床、椅等）直接接觸時(shí)，熱量自身體傳給這些物體。臨床上，用冰帽、冰袋冷敷等方法給高熱病人降溫，就是利用這個(gè)原理，CPU上的平板式散熱片[3]也是利用了傳導(dǎo)的原理。
1．3對(duì)流
對(duì)流就是空氣的流動(dòng)，這是以空氣分子為介質(zhì)的一種散熱方式，物體表面與周圍環(huán)境之間，由于溫度差而引起的熱量交換[2]。與身體最接近的一層空氣被體溫加熱而上升，周圍較冷的空氣隨之流入。這樣，空氣不斷地對(duì)流體熱就不斷地向空氣中散發(fā)。對(duì)流散熱量的大小，取決于皮膚溫與環(huán)境溫度之差和風(fēng)速。
1．4蒸發(fā)
液體汽化需要熱量，自人體表面每蒸發(fā)1ml水，可帶走2.32/kJ熱量。當(dāng)氣溫高于皮溫時(shí)，其他幾種散熱方式都失去作用，蒸發(fā)便成為唯一的散熱途徑。
2 光碟機(jī)介紹
2.1 光碟機(jī)組成
光碟機(jī)組成按結(jié)構(gòu)功能來(lái)劃分主要有三大部分，一是機(jī)芯，二是PCBA，三是承載機(jī)構(gòu)和外殼等，如圖1所示:
圖1 碟機(jī)結(jié)構(gòu)
Fig1. ODD structure
2.2光碟機(jī)熱量散發(fā)系統(tǒng)
散熱系統(tǒng)主要有：下蓋（BC），散熱墊（Heat sink），集成芯片（IC）和PCB四部分相接觸的物體組成，如圖2所示：
圖2 散熱系統(tǒng)
Fig2. Heat dissipating system
3 熱傳導(dǎo)散熱分析
ANSYS的熱分析是基于能量守恒原理的熱平衡方程，通過(guò)有限元法計(jì)算各節(jié)點(diǎn)的溫度分布，并由次導(dǎo)出其他熱物理量參數(shù)[2]。電子元器件功率的不斷提升導(dǎo)致了更多熱量的產(chǎn)生[3]，因而散熱顯的極為重要[4]。本例中采用穩(wěn)態(tài)分析，參數(shù)設(shè)定：自然對(duì)流條件(10W/m2.K)，熱源設(shè)定6W(12V*0.5A)，光碟機(jī)內(nèi)部環(huán)境溫度設(shè)定為42℃，光碟機(jī)器外部環(huán)境溫度設(shè)定為30℃。各零件的熱傳導(dǎo)系數(shù)如表1：
表 1
零件縮寫
熱傳導(dǎo)系數(shù)k(W/m.K)
BC
18.5
Heat sink
3.2
IC
50
PCB
0.36
4 分析結(jié)果
經(jīng)過(guò)上述設(shè)置后，可得到散熱墊的溫度場(chǎng)分布圖，如圖3所示：從圖中可看出，使用該散熱墊后最高溫度可達(dá)165.92℃。
圖3 溫度場(chǎng)分布
Fig3.Temperature field distribute
5 結(jié)束語(yǔ)
ANSYS不僅能用于常規(guī)工程結(jié)構(gòu)問(wèn)題的靜態(tài)或動(dòng)態(tài)有限元分析，還能在諸如流體力學(xué)，熱力學(xué)（溫度場(chǎng)）、電磁場(chǎng)等方面進(jìn)行有限元的模擬與計(jì)算[5]。一個(gè)成熟的熱設(shè)計(jì)可以為為我們帶來(lái)一個(gè)可靠的產(chǎn)品,同時(shí)也為我們的使用創(chuàng)造舒適性[6]。本例中通過(guò)對(duì)散熱墊模擬現(xiàn)場(chǎng)情況的分析，得出散熱墊的溫度場(chǎng)分布，進(jìn)而可比較不同散熱墊帶來(lái)的不同散熱效果,選擇合適的散熱墊來(lái)散熱，為碟機(jī)的散熱設(shè)計(jì)提供了有力的數(shù)據(jù)支撐。同時(shí)也值得其它需要散熱的產(chǎn)品設(shè)計(jì)者借鑒學(xué)習(xí)。
參考文獻(xiàn)：
[1]郝兆明．基于ANSYS組合模具過(guò)盈配合有限元分析[J]. 機(jī)械工程師,2008(5)
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[4] 盧中林．電子產(chǎn)品的散熱設(shè)計(jì)［J］．可靠性分析與研究(集成電路與元器件卷)，2004，（12）
專業(yè)定位。新能源科學(xué)與工程專業(yè)圍繞浙江大學(xué)“以人為本、整合培養(yǎng)、求是創(chuàng)新、追求卓越”的教育理念，以“培養(yǎng)知識(shí)、能力、素質(zhì)俱佳，具有國(guó)際視野的新能源科學(xué)與工程專業(yè)拔尖創(chuàng)新人才和未來(lái)行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者”為宗旨，以新能源的開發(fā)、儲(chǔ)運(yùn)、利用為特征，緊密結(jié)合學(xué)科前沿和行業(yè)發(fā)展需要，積極培養(yǎng)滿足國(guó)家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新型人才。
培養(yǎng)目標(biāo)。培養(yǎng)具備熱學(xué)、力學(xué)、電學(xué)、機(jī)械、自動(dòng)控制、能源科學(xué)、系統(tǒng)工程等寬厚理論基礎(chǔ)，掌握可再生能源和新能源專業(yè)知識(shí)，能從事清潔能源生產(chǎn)、可再生能源開發(fā)利用、能源環(huán)境保護(hù)、新能源開發(fā)、工程設(shè)計(jì)、優(yōu)化運(yùn)行與生產(chǎn)管理的跨學(xué)科復(fù)合型高級(jí)人才。
課程設(shè)置。專業(yè)課程設(shè)置按照浙江大學(xué)“通識(shí)課程+大類課程+專業(yè)課程”體系進(jìn)行構(gòu)建，其中專業(yè)課程包含專業(yè)基礎(chǔ)課、專業(yè)核心課和專業(yè)實(shí)驗(yàn)實(shí)踐課。專業(yè)基礎(chǔ)課的安排上，設(shè)置了如工程流體力學(xué)、工程熱力學(xué)、傳熱學(xué)、能源與環(huán)境系統(tǒng)工程概論等基礎(chǔ)課程，使學(xué)生具有熱學(xué)、力學(xué)、機(jī)械、能源科學(xué)和系統(tǒng)工程等寬厚理論基礎(chǔ)。專業(yè)核心課程開設(shè)了包括生物質(zhì)能源、太陽(yáng)能、風(fēng)能、氫氣大規(guī)模制取的原理和方法、新型液體燃料能源等課程，旨在讓學(xué)生掌握新能源領(lǐng)域相關(guān)科學(xué)原理、工藝以及新技術(shù)研究發(fā)展趨勢(shì)方面的知識(shí)。在專業(yè)實(shí)驗(yàn)實(shí)踐課程上，安排了新能源實(shí)驗(yàn)、認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)、風(fēng)電風(fēng)機(jī)課程設(shè)計(jì)、生物質(zhì)發(fā)電系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)等，使學(xué)生掌握新能源的有關(guān)實(shí)驗(yàn)，掌握現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行，工程設(shè)計(jì)和生產(chǎn)管理等知識(shí)，為今后從事新能源開發(fā)利用工作打下基礎(chǔ)。
專業(yè)建設(shè)特色
依托動(dòng)力工程及工程熱物理國(guó)家重點(diǎn)一級(jí)學(xué)科平臺(tái)，浙江大學(xué)新能源科學(xué)與工程專業(yè)建設(shè)體現(xiàn)出鮮明的科研與教學(xué)相長(zhǎng)的教學(xué)特色。
強(qiáng)大的學(xué)科平臺(tái)。能源系擁有國(guó)內(nèi)一流的學(xué)科與科研優(yōu)勢(shì)，具備國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)的實(shí)力。現(xiàn)有國(guó)家重點(diǎn)一級(jí)學(xué)科1個(gè)，一級(jí)學(xué)科博士點(diǎn)1個(gè)，國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室1個(gè)，國(guó)家工程研究中心2個(gè)。設(shè)博士點(diǎn)8個(gè)、碩士點(diǎn)8個(gè)、博士后流動(dòng)站1個(gè)。連續(xù)5年科研經(jīng)費(fèi)超過(guò)億元。依托強(qiáng)大的學(xué)科與科研優(yōu)勢(shì)，以及不斷在學(xué)科交叉領(lǐng)域取得的創(chuàng)新型研究進(jìn)展，為學(xué)生直接參與項(xiàng)目研究、在實(shí)踐中培養(yǎng)創(chuàng)新精神創(chuàng)造了條件；同時(shí)為優(yōu)秀大學(xué)生繼續(xù)深造提供了寬廣的平臺(tái)。能源系在新能源領(lǐng)域已有大量的研究積累，開展了大量新能源的研究方向，如太陽(yáng)能熱利用發(fā)電技術(shù)，生物燃料電池，微藻制油等，并已承擔(dān)了新能源方向的973項(xiàng)目2項(xiàng)，863項(xiàng)目多項(xiàng)。
一流的師資力量。能源系擁有一批在國(guó)際上具有競(jìng)爭(zhēng)力的中青年人才，其中院士1人，“973計(jì)劃”項(xiàng)目首席科學(xué)家3人，長(zhǎng)江學(xué)者獎(jiǎng)勵(lì)計(jì)劃特聘教授6人，國(guó)家杰出青年基金獲得者5人，浙江省特級(jí)專家2人，國(guó)家百千萬(wàn)人才工程人選7人，教育部跨世紀(jì)和新世紀(jì)優(yōu)秀人才5人。全系教師隊(duì)伍具有博士學(xué)位比率達(dá)93.1%，已形成了一支知識(shí)結(jié)構(gòu)、學(xué)歷結(jié)構(gòu)和學(xué)緣結(jié)構(gòu)優(yōu)化、年齡結(jié)構(gòu)合理、教育教學(xué)能力和研究能力突出、具有國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的教學(xué)團(tuán)隊(duì)。在新能源專業(yè)方向上，已形成了由院士牽頭，5位長(zhǎng)江學(xué)者和一大批教授為核心的新能源研究隊(duì)伍。
先進(jìn)的教學(xué)模式。專業(yè)建設(shè)以拓寬專業(yè)基礎(chǔ)、專業(yè)知識(shí)面為宗旨，制訂與國(guó)家發(fā)展需求相適應(yīng)的本科教學(xué)計(jì)劃和課程體系?？蒲谐晒ㄟ^(guò)教學(xué)改革、課堂教學(xué)、大學(xué)生科技創(chuàng)新活動(dòng)、畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）等途徑，轉(zhuǎn)化為教學(xué)資源，實(shí)現(xiàn)教學(xué)科研互動(dòng)，為學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)提供了平臺(tái)。能源系積極開展本科教學(xué)改革，“結(jié)合國(guó)家重大需求，創(chuàng)建能源與環(huán)境復(fù)合型人才培養(yǎng)新體系”獲2009年國(guó)家級(jí)教學(xué)成果二等獎(jiǎng)；《工程熱力學(xué)》、《熱工實(shí)驗(yàn)》課程獲國(guó)家級(jí)精品課程稱號(hào)；“國(guó)家級(jí)能源與動(dòng)力實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心”2012年通過(guò)專家驗(yàn)收。
開放的實(shí)踐體系。經(jīng)過(guò)多年的建設(shè)，能源系建立和發(fā)展了與學(xué)科前沿及行業(yè)發(fā)展緊密結(jié)合的能源與動(dòng)力創(chuàng)新型人才培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)體系。依托動(dòng)力工程及工程熱物理國(guó)家重點(diǎn)一級(jí)學(xué)科、能源清潔利用國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，以能源與動(dòng)力國(guó)家級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心建設(shè)為契機(jī)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)課程精品化、建設(shè)學(xué)生創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室和節(jié)能減排實(shí)踐基地、開展以全國(guó)大學(xué)生節(jié)能減排競(jìng)賽為代表的各類學(xué)生科技創(chuàng)新活動(dòng)、與行業(yè)領(lǐng)軍企業(yè)共建創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)基地等形式，構(gòu)建了多層次訓(xùn)練、多學(xué)科交叉、全方位輻射的立體創(chuàng)新實(shí)踐平臺(tái)。
專業(yè)建設(shè)成效
學(xué)科資源與科學(xué)研究成果及時(shí)、有效地引入本科教學(xué)建設(shè)中，為本科教育提供了大量?jī)?yōu)質(zhì)資源，有效地提升了教學(xué)質(zhì)量。本科生對(duì)該專業(yè)的認(rèn)同度高，目前該專業(yè)已經(jīng)成為最受學(xué)生歡迎的熱門專業(yè)之一，學(xué)生主修專業(yè)確認(rèn)平均績(jī)點(diǎn)在4以上，在工科專業(yè)中排名第三。
核心課程精品化建設(shè)。專業(yè)依托教師在新能源領(lǐng)域的前沿研究方向，將科研方法、體驗(yàn)與成果引入課程，推進(jìn)核心課程精品化建設(shè)。2013級(jí)培養(yǎng)方案修訂中，確定《太陽(yáng)能》、《生物質(zhì)能源》2門專業(yè)核心課程建設(shè)，并增設(shè)了《非常規(guī)天然氣和合成氣開發(fā)與發(fā)電技術(shù)》、《生物質(zhì)直燃發(fā)電技術(shù)》、《新型液體燃料能源》等課程，優(yōu)化了課程結(jié)構(gòu)，體現(xiàn)了專業(yè)特色。
專業(yè)教材高質(zhì)量建設(shè)。近年來(lái)，教師總結(jié)多年科研和教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，出版了《能源與環(huán)境系統(tǒng)工程概論》、《能源工程管理》等2部“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材。出版了《熱學(xué)基礎(chǔ)》、《核電與核能》、《熱能專業(yè)英語(yǔ)閱讀與寫作》、《燃燒理論與污染控制》、《多孔介質(zhì)燃燒理論與技術(shù)》、《二氧化碳捕集封存和利用技術(shù)》、《生物質(zhì)液化原理及技術(shù)應(yīng)用》等專業(yè)課程指導(dǎo)教材。
實(shí)驗(yàn)教學(xué)創(chuàng)新性建設(shè)。教師結(jié)合新能源領(lǐng)域的科研項(xiàng)目研究成果和科研項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)臺(tái)開展新開實(shí)驗(yàn)課程項(xiàng)目的建設(shè)與研究，開設(shè)了“硫碘熱化學(xué)循環(huán)制氫”、“流動(dòng)和霧化的激光測(cè)量”、“生物能源實(shí)驗(yàn)”等實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，同時(shí)充分利用學(xué)科實(shí)驗(yàn)室的設(shè)備為學(xué)生提供優(yōu)質(zhì)的實(shí)驗(yàn)環(huán)境。
實(shí)習(xí)基地全面性建設(shè)。在校外實(shí)踐教學(xué)基地建設(shè)中，與東方電氣集團(tuán)東方鍋爐股份有限公司、上海鍋爐廠、浙能集團(tuán)等9家企業(yè)簽訂了校企合作協(xié)議，并根據(jù)行業(yè)面向與專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)，對(duì)校企合作的課程進(jìn)行了合理的規(guī)劃，注重實(shí)習(xí)企業(yè)的交叉互補(bǔ)。如東方鍋爐、上海鍋爐廠等企業(yè)提供熱能轉(zhuǎn)化設(shè)備的實(shí)踐實(shí)習(xí)；深圳東方鍋爐控制有限公司提供熱能設(shè)備控制方面的實(shí)習(xí)；藍(lán)天環(huán)保等提供燃燒污染控制方面的實(shí)習(xí)；華電電力科學(xué)研究院提供測(cè)試方面的實(shí)習(xí)；廣州瑞明電力股份有限公司提供電廠整體的實(shí)習(xí)。上海鍋爐廠有限公司、東方電氣集團(tuán)東方鍋爐股份有限公司成為首批國(guó)家級(jí)工程實(shí)踐教育中心。
學(xué)生科技創(chuàng)新活動(dòng)開展。能源工程學(xué)系打破教學(xué)、科研、學(xué)科實(shí)驗(yàn)室界限，學(xué)生通過(guò)自主立項(xiàng)或參加教師的科研項(xiàng)目，自定實(shí)驗(yàn)方案、自主完成大學(xué)生科研訓(xùn)練計(jì)劃、節(jié)能減排競(jìng)賽等課外科技創(chuàng)新活動(dòng)。目前，新能源科學(xué)與工程專業(yè)本科生已獲得SRTP立項(xiàng)31項(xiàng)，浙江省大學(xué)生科技創(chuàng)新活動(dòng)計(jì)劃項(xiàng)目3項(xiàng)，全國(guó)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目1項(xiàng)；獲校級(jí)大學(xué)生節(jié)能減排學(xué)科競(jìng)賽獎(jiǎng)項(xiàng)15項(xiàng)，獲國(guó)家級(jí)大學(xué)生節(jié)能減排競(jìng)賽三等獎(jiǎng)1項(xiàng)。
未來(lái)專業(yè)建設(shè)的方向
