热质交换原理与设备的第一次课设计

　　摘 要 从中央空调系统的组成入手，扩展开来进行热质交换原理与设备课程第一次课的教学，提高讲课效率，激发学生的学习热情。 

　　关键词 热质交换原理与设备；专业知识；空调系统 

　　1 前言 

　　热质交换原理与设备是建筑环境与能源应用工程专业的一门专业理论课，是将本专业中的传热学、工程热力学、供暖工程、工业通风、空气调节、空调用制冷技术和锅炉与锅炉房设备等课程中牵涉的流体热质交换原理和相应设备的内容抽出，经综合整理、充实加工而形成的一门课程，起着连接本专业基础课与技术课的桥梁作用[1]。由于这门课主要内容为本专业所有设备的热量交换、质量交换的原理及相应设备的热工计算方法，这就造成这门课程涉及面广、理论性强、综合性强、公式多、难度大，学习起来易感觉到枯燥乏味。因此，讲好该课程的第一次课，将本书的脉络及牵涉的相关知识进行整理和讲解，对激发学生的学习兴趣有着至关重要的作用。 

　　2 本课程的疑难所在 

　　由于在热质交换原理与设备课程学习之前，专业知识仅学习了流体力学、工程热力学，还未进行专业课的学习，学生对空调系统还没有概念，对本专业涉及的设备还很陌生，因此，教师如果突然讲解这些原理、设备，会让学生觉得很困惑，不知道该设备用于什么地方，也不清楚该设备在系统中的作用，亦不能把这些设备有效地串联起来形成系统。 

　　3 第一次课设计 

　　有鉴于此，本文对该课程的第一次课提出以下建议。 

　　1）解决专业学生毕业以后是干什么的问题。南华大学该课程开设于大三第一学期，不少学生抱怨已进行了2年的专业学习，但还不清楚本专业主要的研究方向，毕业以后究竟是做什么工作，对前景感觉十分迷茫。这可能是每一个本专业的学生都会经历的心理认识过程，这个问题迫切需要解决。 

　　在绪论1.1.2节“本专业中的典型热质交换现象”中就简述了这一内容，在此基础上，任课教师应就这一问题进行展开，阐述本专业的就业方向，包括供暖工程：建筑采暖、区域供热（城市热网、热力站）、工业通风（污染物控制、建筑防排烟）、空气调节（舒适性空调、工业空调、洁净空调、地源热泵等）、制冷技术、锅炉及锅炉房设备、城市燃气、建筑给排水、建筑电气、建筑节能等方面，并对各就业方向进行简单的介绍。通过此部分的讲述，采用与学生互动交流的教学模式，可以及时消除学生的困惑，激发学生的学习热情。 

　　2）重温蒸汽压缩式制冷的理论循环。为了减少学生的陌生感，在第一次课上先重温工程热力学中的蒸汽压缩式制冷的理论循环。重温压焓图、温熵图，回顾制冷剂在四大部件中的状态变化，以及蒸发温度、冷凝温度对制冷循环COP值的影响。这为后续讲解空调系统做铺垫，也为后续课程中讲解温湿度独立控制系统的优缺点埋下伏笔。 

　　3）从中央空调系统的组成发散开来，简明扼要地介绍本专业中的热交换、质交换和涉及的设备。采用多媒体的方式展示空调系统的组成，如图1所示。先对空调系统的工作原理进行讲解，然后对其组成部分展开进行教学，分别讲述空调系统中的设备（如冷凝器、蒸发器、风机盘管、冷却水塔中发生的热交换和湿交换的过程，以及这些设备的大致原理和归属类别）。通过这样的讲解，可以引导还没有本专业理论知识的学生对本专业的理论和设备有初步的了解，为以后学习本课程和暖通空调课打下基础。 

　　4）通过中央空调系统的讲解，帮助学生理清本专业课程的架构。教材在第一章的第2节中把建筑环境与能源应用工程的专业课划分为四大部分：①研究对象及目标，指被处理对象的物理要求、热工性质与人体需求（建筑环境学）；②能源供给（冷热源）；③输配方式（流体输配管网）；④能源转换设备（热质交换原理）。 

　　对应于前面阐述的空调系统来说，①指的是风机盘管或空调末端维持的室内温湿度；②指的是制冷机；③指的是图1中的管路系统；④指的是空调系统中用到的诸如冷凝器、蒸发器、风机盘管、冷却水塔等设备。通过这种方式，引导学生对本专业所有的课程分类，可以加深学生对本专业整体架构的了解。而且通过中央空调系统的讲解，可以使学生更清楚地了解在本课程中所讲的热交换和质交换，以及本专业所采用的设备在系统中的位置、作用以及与其他设备的联系。 

　　5）本专业科普性知识的教学。由于在讲授这门课之前，学生基本无专业理论知识，因此，在开始这门课程之前，对生活当中有关于本专业、本课程的小知识进行科普性教育是非常必要的，可以极大激发学生的学习热情。 

　　如本专业的一个重要内容就是空调，那么家庭、办公室该如何选择合适的空调呢？这是学生非常感兴趣的话题，由此引出变频、定频和能效等级等概念，理清输入功率和制冷量的关系，导出COP值的概念，帮助学生掌握如何选择合适的家用空调。然后进一步讲解分体式空调的结构，其室内机和室外机本质上就是一种间壁式的换热器，说明室内机夏季就是蒸发器，冬季就是冷凝器。除此之外，也可以引申讲述空调回风口过滤器有微生物滋生，从而引出“晨臭”的问题。这部分内容跟大家的生活息息相关，也有利于成就学生的满足感，学生的热情较高。 

　　4 结语 

　　热质交换原理与设备这门课，公式多、内容杂、难度大，不易学，所以第一次课应侧重于激发学生的学习热情，拉近该课程与学生的距离显得尤为重要。通过以上几部分内容，对第一次课绪论加以重新整合，可以激发学生的学习热情，收到较好的教学效果。 

　　参考文献 

　　[1]连之伟.热质交换原理与设备[M].3版.北京：中国建筑工业出版社，2011.