TW-RG712大容器內(nèi)水沸騰放熱試驗(yàn)臺(tái)


探索熱能奧秘：TW-RG712大容器內(nèi)水沸騰放熱試驗(yàn)臺(tái)教學(xué)實(shí)踐

科學(xué)真理隱藏在現(xiàn)象背后，唯有親手實(shí)踐才能揭開其神秘面紗。

在我們職業(yè)院校的熱工課程教學(xué)中，沸騰換熱這一章節(jié)歷來是學(xué)生理解的難點(diǎn)。抽象的概念如何轉(zhuǎn)化為直觀認(rèn)知？我們引入了TW-RG712大容器內(nèi)水沸騰放熱試驗(yàn)臺(tái)，通過親手操作和觀察，學(xué)生們不僅理解了沸騰換熱的原理，更點(diǎn)燃了對(duì)熱工學(xué)的濃厚興趣。

今天，我就與各位同仁分享這一設(shè)備在教學(xué)中的應(yīng)用心得，希望能為您的教學(xué)實(shí)踐提供參考。

一、認(rèn)識(shí)TW-RG712試驗(yàn)臺(tái)：不只是設(shè)備，更是移動(dòng)實(shí)驗(yàn)室

TW-RG712大容器內(nèi)水沸騰放熱試驗(yàn)臺(tái)是一款專為教學(xué)實(shí)踐設(shè)計(jì)的綜合性實(shí)驗(yàn)裝置。它由可上下移動(dòng)的試件本體、可控硅低電壓大電流可調(diào)穩(wěn)壓整流器、標(biāo)準(zhǔn)電阻、分壓箱等核心部件組成，構(gòu)成了一個(gè)完整的沸騰換熱研究系統(tǒng)。

設(shè)備采用不銹鋼可移動(dòng)支架，帶剎車輪設(shè)計(jì)，方便在不同實(shí)驗(yàn)室間靈活移動(dòng)。考慮到職業(yè)院校學(xué)生培養(yǎng)的特點(diǎn)，設(shè)備的設(shè)計(jì)兼顧了安全性與可視性：有機(jī)玻璃安全罩確保學(xué)生能夠清晰觀察沸騰現(xiàn)象的同時(shí)，也有效防止?fàn)C傷事故的發(fā)生。

技術(shù)參數(shù)方面，設(shè)備輸入電源為單相AC220V±10% 50Hz，功率2.0KW，適合實(shí)驗(yàn)室常規(guī)電源接入。不銹鋼薄壁試件直徑僅φ3mm，確保了熱量傳遞的高效性與測(cè)量的精確性。

二、教學(xué)應(yīng)用：從理論到實(shí)踐的橋梁

1. 實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)與課程銜接

在我們的教學(xué)安排中，該試驗(yàn)臺(tái)主要服務(wù)于三個(gè)層次的教學(xué)目標(biāo)：

  • 基礎(chǔ)認(rèn)知：觀察水在大容器內(nèi)沸騰的現(xiàn)象，建立水泡狀沸騰的感性認(rèn)識(shí)

  • 技能培養(yǎng)：通過改變?cè)嚰嶝?fù)荷，測(cè)定不同工況的電加熱功率及表面溫度，掌握基本的熱工測(cè)量方法

  • 數(shù)據(jù)分析能力：計(jì)算沸騰換熱系數(shù)，繪制大容器內(nèi)水泡狀沸騰區(qū)的沸騰曲線

這些實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與《工程熱力學(xué)》、《傳熱學(xué)》等核心課程的理論教學(xué)緊密結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了“理論-實(shí)踐-再理論”的閉環(huán)學(xué)習(xí)流程。

2. 實(shí)驗(yàn)操作指導(dǎo)要點(diǎn)

在指導(dǎo)學(xué)生操作過程中，我特別強(qiáng)調(diào)以下幾個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)：

安全預(yù)備階段：首先檢查電氣接線是否完好，水位是否適當(dāng)，確保有機(jī)玻璃安全罩就位。這是培養(yǎng)職業(yè)素養(yǎng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

數(shù)據(jù)測(cè)量階段：引導(dǎo)學(xué)生逐步調(diào)整熱負(fù)荷，觀察不同熱流密度下的沸騰狀態(tài)變化，同時(shí)記錄電壓、電流及表面溫度值。此處，我常提醒學(xué)生注意“非穩(wěn)態(tài)到穩(wěn)態(tài)的過渡過程”，這是理解沸騰換熱動(dòng)態(tài)特性的關(guān)鍵。

現(xiàn)象觀察環(huán)節(jié)：鼓勵(lì)學(xué)生細(xì)致描述從自然對(duì)流到核態(tài)沸騰乃至膜態(tài)沸騰的轉(zhuǎn)變過程，特別是臨界熱流密度點(diǎn)的出現(xiàn)特征。這一環(huán)節(jié)往往能激發(fā)學(xué)生最大的好奇心。

3. 典型教學(xué)案例分享

去年，我在傳熱學(xué)課程中設(shè)置了一個(gè)探索性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目：不同表面狀況對(duì)沸騰換熱的影響。學(xué)生分組對(duì)試件表面進(jìn)行不同處理（拋光、粗糙化等），然后比較沸騰曲線的差異。

結(jié)果出乎意料：一組學(xué)生發(fā)現(xiàn)輕微粗糙表面反而促進(jìn)了氣泡生成，提高了換熱效率。這一發(fā)現(xiàn)引發(fā)了全班對(duì)表面性質(zhì)在沸騰換熱中作用的激烈討論，最終促使他們查閱更多文獻(xiàn)，形成了超出課程要求的研究報(bào)告。

三、沸騰曲線繪制與分析：教學(xué)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)

沸騰曲線的繪制是TW-RG712試驗(yàn)臺(tái)實(shí)驗(yàn)的核心成果，也是學(xué)生理解的難點(diǎn)。在教學(xué)中，我采用分步解析的方法：

首先引導(dǎo)學(xué)生將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)標(biāo)注在“熱流密度-過熱度”坐標(biāo)系中，然后連接各點(diǎn)形成曲線。接下來，分段解讀曲線特征：

  • 自然對(duì)流段：熱量傳遞主要依靠浮力引起的流體運(yùn)動(dòng)

  • 核態(tài)沸騰段：氣泡生成、長(zhǎng)大和脫離成為主要換熱機(jī)制，曲線斜率急劇增大

  • 過渡沸騰段：部分表面被蒸汽膜覆蓋，換熱不穩(wěn)定

  • 穩(wěn)定膜態(tài)沸騰：完整蒸汽膜形成，換熱依靠輻射和導(dǎo)熱共同作用

通過這一過程，學(xué)生不僅掌握了沸騰曲線的繪制技能，更重要的是理解了不同沸騰形態(tài)的物理本質(zhì)，為后續(xù)課程如鍋爐設(shè)計(jì)、高熱流密度散熱設(shè)備開發(fā)等奠定了基礎(chǔ)。

四、職業(yè)能力培養(yǎng)：超越課本的收獲

TW-RG712試驗(yàn)臺(tái)的應(yīng)用，帶來的遠(yuǎn)不止學(xué)科知識(shí)的提升。在長(zhǎng)期教學(xué)實(shí)踐中，我觀察到這一設(shè)備在學(xué)生職業(yè)能力培養(yǎng)上的多重價(jià)值：

  • 團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力：實(shí)驗(yàn)需要小組成員分工配合，培養(yǎng)溝通與協(xié)作精神

  • 數(shù)據(jù)處理能力：從原始數(shù)據(jù)到曲線繪制，再到換熱系數(shù)計(jì)算，全面提升工程數(shù)據(jù)處理技能

  • 問題解決能力：實(shí)驗(yàn)中遇到的異?，F(xiàn)象和故障，迫使學(xué)生分析原因、尋找解決方案

這些軟技能的培養(yǎng)，正是職業(yè)院校學(xué)生未來職場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的關(guān)鍵所在。

教育家杜威曾說：“教育是生活的過程，而不是未來生活的準(zhǔn)備?！?/span> 通過TW-RG712試驗(yàn)臺(tái)，我們?yōu)閷W(xué)生創(chuàng)造的正是這種在真實(shí)中學(xué)習(xí)、在動(dòng)手中思考的教育體驗(yàn)。

如果您也在熱工課程教學(xué)中尋找更有效的教學(xué)手段，不妨嘗試引入這一設(shè)備。它已不僅僅是教學(xué)工具，更是激發(fā)學(xué)生工程興趣和創(chuàng)新的催化劑。

希望本文對(duì)您的教學(xué)實(shí)踐有所啟發(fā)，歡迎交流探討更多熱工實(shí)驗(yàn)教學(xué)的經(jīng)驗(yàn)與方法！

您只要致電：021-55884001（袁經(jīng)理）

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