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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%，所以用電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夠把所学的知识应用到实际工作中，取得了可喜的成果。
Abstract：How to strengthen the awareness of the "energy conservation and emissions reduction" in teaching chemical engineering thermodynamics is discussed in the paper. Measures are put forward as follows：guiding students to set up the sense of "energy conservation and emissions reduction" in the introduction teaching；developing the "energy conservation and emissions reduction"idea through teaching contents；paying attention to the interface with the following courses to strengthen "energy conservation and emissions reduction" in graduation practice；promoting the combination of theory with practice，laying stress on nurturing students’ integrated ability. With the efforts of both teachers and students，desired results have been achieved.
Key words：energy conservation and emissions reduction；chemical engineering thermodynamics；competence education
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%，所以用電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夠把所学的知识应用到实际工作中，取得了可喜的成果。
Abstract：How to strengthen the awareness of the "energy conservation and emissions reduction" in teaching chemical engineering thermodynamics is discussed in the paper. Measures are put forward as follows：guiding students to set up the sense of "energy conservation and emissions reduction" in the introduction teaching；developing the "energy conservation and emissions reduction"idea through teaching contents；paying attention to the interface with the following courses to strengthen "energy conservation and emissions reduction" in graduation practice；promoting the combination of theory with practice，laying stress on nurturing students’ integrated ability. With the efforts of both teachers and students，desired results have been achieved.
Key words：energy conservation and emissions reduction；chemical engineering thermodynamics；competence education