2021-4-9 | 环境工程学论文
本文作者：陆伟东 邹先强 张圣领 单位：韶关学院化学与环境工程学院
引入工程案例，培养学生工程意识
工程案例教学法是在具有较强工程背景的课程教学中，在学生掌握了有关基础知识的基础上，引入工程实际案例，供教师与学生进行分析和讨论，旨在培养学生的工程观念，提高学生解决实际工程问题的能力，激励学生主动参与教学活动的一种教学方法[1-2]。化工原理属于工程性课程，涉及的工程计算多，设备结构大型化，操作原理复杂以及一些枯燥乏味的概念、理论、公式等，工程性课程教学的主要目的就是培养学生的工程意识，培养他们的工程实践能力[3]。在环境工程专业化工原理理论课教学过程中引入相关环保工程案例和采用工程案例教学法，有助于学生对基本概念、基本理论和基本方法的理解以及工程思维能力和工程观念的培养，提高学生学习积极性和应用单元操作基本理论解决实际工程问题的能力。例如，我们在课堂上利用多媒体技术的优势，以彩色图片或动画的形式展示“三废”处理过程和处理设施，如流体输送设备中的离心泵的结构及工作原理、吸收操作中的填料吸收塔及其操作原理、非均相物系分离中的沉降与过滤设备及其分离原理等。图片和动画展示形象直观，可以初步培养学生的工程意识。
除此之外，我们还积极在授课过程中引入环保工程案例和采用工程案例教学，例如在讲授重力沉降中关于颗粒沉降速度的计算和应用时，先通过简单的理论推导出颗粒的沉降速度公式(简单的公式推导有助于学生理解和应用)，然后引申到将颗粒沉降速度公式应用于含尘气体除尘的设备——降尘室参数的设计和对已有降尘室操作条件和除尘性能的确定，加深了学生对于重力沉降理论及其工程价值的认识，使学生能感觉到他们正在学习的知识实用性很强，有学习的价值。另外，我们在一些重要的单元操作理论讲授完毕后，会布置一些工程设计问题作为课后作业。例如，在吸收单元讲授完成后，学生掌握了吸收的基本理论和吸收设备的设计基础，我们布置学生根据吸收的基础理论设计一个处理含硫工业废气的填料吸收塔，同时给予学生一定的提示。学生利用约一周的时间收集和阅读相关文献资料，分析工程案例的主要内容，思考工程中的问题，然后用1～2个学时的时间进行以学生为主体的课堂讨论。在工程案例课堂上，学生自愿上讲台发言，向大家介绍自己的设计思路、方法和结果，然后其余同学对设计的填料吸收塔的优点和不足进行讨论，老师在恰当的时候对学生的讨论方向进行积极引导。最后，对学生在设计工程过程中出现的问题进行逐一点评，归纳总结，肯定工程案例课堂讨论中取得的成绩，同时对学生设计的吸收塔的不足进行补充。通过在授课过程中引入环保工程案例和实施工程案例教学法，学生学习的主动性和工程意识大大增强。
分析单元操作费用，培养学生工程经济观点
“三废”处理是我国环境保护的一项重要政策，同时也是构成工业企业运营成本的重要组成部分，因此“三废”处理的经济核算对工业企业的可持续发展是十分重要的，我们在教学中应注意学生经济观点的培养。下面我们以“吸收塔的设计”教学为例，谈谈培养学生工程经济观点的一些体会。我们知道，填料塔是吸收操作的重要设备，吸收塔的设计计算中需要确定的一个重要条件就是液气比，液气比的选择是一个经济上的优化问题。当吸收塔进出口气体中溶质的含量和进口的吸收剂中溶质的含量已知时，液气比增大，吸收塔出口的吸收剂中溶质的含量将减小，过程的平均推动力相应增大而传质单元数相应减小，操作线远离，吸收推动力增大，吸收速率加快，完成同等分离任务所需的气液接触面积减小，塔高降低，设备费用减少。但是，吸收剂消耗增加，输送吸收剂所需功率增加，并且由于吸收液的数量大而含量低，必使吸收剂的再生费用增加，故操作费用上升。反之，若液气比减小，吸收操作线靠近平衡线，吸收速率减慢，完成同等分离任务所需的气液接触面积增大，塔高增加，设备费用增加，但吸收剂消耗减少，输送吸收剂所需功率及吸收液再生费用等操作费用下降。根据生产经验，一般情况下取吸收剂用量为最小吸收剂用量的1.15~2.0倍较为适宜[4]。这里1.15~2.0倍最小吸收剂用量是以经济效益来衡量的，即以吸收单位质量的尾气所需的总费用，包括设备费用和操作费用来衡量。
结语
化工原理是环境工程专业课程体系的一门重要的专业平台课。环境工程专业化工原理理论课教学，应以应用型地方院校工程应用型人才培养目标为依据，结合化工原理课程特点和我校学生的实际情况，调整授课重点和目标，提高学生工程意识和解决工程问题的能力。