《雙碳背景下能源與動力工程綜合實驗》的特色體現(xiàn)在雙碳背景下熱能工程實驗的綜合性和設(shè)計性,以及當前先進表征技術(shù)方面。在實驗方面,通過大量綜合性、設(shè)計性實驗的設(shè)計和設(shè)置,著力培養(yǎng)學生自我學習、創(chuàng)新學習的習慣,使學生能將所學專業(yè)知識系統(tǒng)化、實用化,進而解決實際工程問題。在先進表征技術(shù)方面,通過大量現(xiàn)代先進儀器設(shè)備和表征技術(shù)的介紹,使學生掌握先進的測試手段和分析方法,并能夠借助先進儀器設(shè)備的測試分析結(jié)果,助力科學研究和技術(shù)開發(fā)。兩者的有機結(jié)合可以提高學生的綜合思維能力、創(chuàng)新能力以及工程能力,全面提高實驗教學質(zhì)量和人才培養(yǎng)質(zhì)量。
本教材既可以作為能源與動力工程專業(yè)本科生的實驗教學教材,又可以作為冶金、流體、機械等專業(yè)本科生的基礎(chǔ)教材,同時也可供高?蒲腥藛T及企業(yè)人員學習、參考。
實驗教學作為高等院校培養(yǎng)具有獨立“工程實踐能力”“綜合分析問題能力”與“科技創(chuàng)新能力”綜合應用型人才的重要手段,是學生近距離接觸實際工況的重要實踐環(huán)節(jié),應充分發(fā)揮雙碳背景下的科技創(chuàng)新人才培養(yǎng)的優(yōu)勢。
能源與動力工程綜合實驗是能源與動力工程專業(yè)的必修課,目前國內(nèi)能源與動力工程專業(yè)的實驗教材數(shù)量較少且內(nèi)容分散。為此作者結(jié)合“課程思政”先進理念,圍繞習近平總書記提出的碳達峰、碳中和目標,以“重基礎(chǔ)、強化實踐、推進創(chuàng)新”為主線,以“促進各學科知識融合,優(yōu)化實驗教學體系”為目標,編著了本實驗教材。內(nèi)容包括“能源高效轉(zhuǎn)換與利用”與“先進表征與測試技術(shù)”兩篇。其內(nèi)容涵蓋傳熱學、流體力學、工程熱力學、燃料與燃燒學、制冷原理與裝置、鍋爐原理、火焰爐、儲能原理與技術(shù)、新型功能材料制備技術(shù)與分析表征方法、掃描電鏡與能譜儀分析技術(shù)等多學科知識。本教材實驗內(nèi)容體現(xiàn)了知識、能力和素質(zhì)培養(yǎng)的綜合性,系統(tǒng)地訓練學生掌握和綜合運用專業(yè)知識對工程問題進行理論分析、實驗研究、環(huán)境評價的基本技能,培養(yǎng)學生獨立解決工程實際問題的能力與創(chuàng)新精神。
本教材為東北大學“百種優(yōu)質(zhì)教材建設(shè)”立項教材,是在東北大學實驗教學講義《熱能工程實驗指導書》的基礎(chǔ)上撰寫的,該講義已在能源與動力工程專業(yè)試用10年,從該校畢業(yè)的本專業(yè)及相關(guān)專業(yè)畢業(yè)生具備了熱工、能源相關(guān)實驗技能,在社會就業(yè)崗位發(fā)揮了重要作用。本教材由東北大學冶金學院杜濤教授擔任主編,葉竹老師擔任副主編。第一篇能源高效轉(zhuǎn)換與利用,包括第1章燃料與燃燒綜合實驗,其中杜濤老師編著1.1~1.5節(jié),葉竹老師編著1.6~1.8節(jié);第2章流體力學綜合實驗,由榮軍老師編著;第3章傳熱學綜合實驗、第4章熱工綜合實驗,由葉竹老師編著。第二篇先進表征與測試技術(shù),包括第5章電子光學分析綜合實驗、第6章光學分析綜合實驗和第7章其他分析表征實驗,其中實驗5.1~5.5、7.5由于凱老師編著,實驗6.1~6.5、7.4由徐建榮老師編著,實驗6.6~6.8、7.1~7.3由于江玉老師編著。全書由杜濤教授統(tǒng)稿審查。
本教材在編寫過程中,參考了相關(guān)教材、專著、學位論文、學術(shù)論文及實驗設(shè)備制造商的使用說明書,得到了東北大學冶金學院院領(lǐng)導、國家環(huán)境保護生態(tài)工業(yè)重點實驗室、熱能工程系各位老師的大力支持與幫助,特別是周清與李娟兩位老師,在此表示衷心的感謝。
由于作者水平所限,書中不妥之處,敬請讀者批評指正。
第一篇 能源高效轉(zhuǎn)換與利用
1 燃料及燃燒綜合實驗
1.1 煤的工業(yè)分析實驗
1.2 氣體燃料發(fā)熱量的測定
1.3 固體(液體)燃料發(fā)熱量的測定
1.4 液體燃料油黏度的測定
1.5 燃料油閃點及燃點的測定
1.6 煤中硫的測定
1.7 本生燈法測定燃氣法向火焰?zhèn)鞑ニ俣葘嶒?br>1.8 預混火焰穩(wěn)定濃度界限測定
2 流體力學綜合實驗
2.1 雷諾實驗
2.2 沿程阻力系數(shù)的測定
2.3 局部阻力系數(shù)的測定
2.4 伯努利方程測定實驗
2.5 文丘里流量計系數(shù)的測定實驗
2.6 閥門阻力系數(shù)的測定實驗
3 傳熱學綜合實驗
3.1 穩(wěn)態(tài)球體法測粒狀材料的導熱系數(shù)測定實驗
3.2 空氣橫掠單管強迫對流的換熱實驗
3.3 均勻壁面穩(wěn)態(tài)熱傳導的溫度分布及熱流變化實驗
3.4 建筑材料穩(wěn)態(tài)熱導實驗(平板)
3.5 表面輻射強度與輻射源距離的關(guān)系測定實驗
4 熱工綜合實驗
4.1 可壓縮氣體(二氧化碳)壓縮過程中狀態(tài)變化測定
4.2 噴管加速氣流綜合性能實驗
4.3 旋流燃燒器模擬實驗
4.4 煤燃燒過程的綜合熱分析
4.5 鍋爐燃燒熱效率測試分析
4.6 合成吸附劑二氧化碳吸附性能測試
4.7 儲能原理與儲能技術(shù)綜合實驗
參考文獻
第二篇 先進表征與測試技術(shù)
5 電子光學分析綜合實驗
5.1 掃描電子顯微實驗
5.2 能譜分析實驗
5.3 X射線光電子能譜分析實驗
5.4 透射電子顯微實驗
5.5 電子探針顯微分析實驗
6 光學分析綜合實驗
6.1 直讀光譜儀定性定量分析實驗
6.2 電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜定性定量分析實驗
6.3 原子吸收光譜定量分析實驗
6.4 原子熒光光譜分析實驗
6.5 X射線熒光光譜分析實驗
6.6 激光拉曼光譜分析實驗
6.7 紅外光譜分析實驗
6.8 紫外-可見吸收光譜分析實驗
7 其他分析表征實驗
7.1 氣相色譜分析實驗
7.2 高效液相色譜分析實驗
7.3 金相顯微分析實驗
7.4 超聲掃描顯微鏡樣品內(nèi)部缺陷分析
7.5 多晶X射線衍射分析實驗
參考文獻
附錄
附錄Ⅰ 干飽和水蒸氣的熱物理性質(zhì)
附錄Ⅱ 空氣物性參數(shù)
附錄Ⅲ 不同濃度下的燃氣層流火焰?zhèn)鞑ニ俣葘嶒炛担▍⒖迹?