化工原理是環(huán)境工程專業(yè)課程體系的一門重要的專業(yè)平臺課。環(huán)境工程專業(yè)化工原理理論課教學(xué),應(yīng)以應(yīng)用型地方院校工程應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)為依據(jù),結(jié)合化工原理課程特點和我校學(xué)生的實際情況,調(diào)整授課重點和目標(biāo),提高學(xué)生工程意識和解決工程問題的能力。

　　工程案例教學(xué)法是在具有較強工程背景的課程教學(xué)中,在學(xué)生掌握了有關(guān)基礎(chǔ)知識的基礎(chǔ)上,引入工程實際案例,供教師與學(xué)生進(jìn)行分析和討論,旨在培養(yǎng)學(xué)生的工程觀念,提高學(xué)生解決實際工程問題的能力,激勵學(xué)生主動參與教學(xué)活動的一種教學(xué)方法[1-2]。

　　化工原理屬于工程性課程,涉及的工程計算多,設(shè)備結(jié)構(gòu)大型化,操作原理復(fù)雜以及一些枯燥乏味的概念、理論、公式等,工程性課程教學(xué)的主要目的就是培養(yǎng)學(xué)生的工程意識,培養(yǎng)他們的工程實踐能力[3]。在環(huán)境工程專業(yè)化工原理理論課教學(xué)過程中引入相關(guān)環(huán)保工程案例和采用工程案例教學(xué)法,有助于學(xué)生對基本概念、基本理論和基本方法的理解以及工程思維能力和工程觀念的培養(yǎng),提高學(xué)生學(xué)習(xí)積極性和應(yīng)用單元操作基本理論解決實際工程問題的能力。

　　例如,我們在課堂上利用多媒體技術(shù)的優(yōu)勢,以彩色圖片或動畫的形式展示“三廢”處理過程和處理設(shè)施,如流體輸送設(shè)備中的離心泵的結(jié)構(gòu)及工作原理、吸收操作中的填料吸收塔及其操作原理、非均相物系分離中的沉降與過濾設(shè)備及其分離原理等。圖片和動畫展示形象直觀,可以初步培養(yǎng)學(xué)生的工程意識。

　　除此之外,我們還積極在授課過程中引入環(huán)保工程案例和采用工程案例教學(xué),例如在講授重力沉降中關(guān)于顆粒沉降速度的計算和應(yīng)用時,先通過簡單的理論推導(dǎo)出顆粒的沉降速度公式(簡單的公式推導(dǎo)有助于學(xué)生理解和應(yīng)用),然后引申到將顆粒沉降速度公式應(yīng)用于含塵氣體除塵的設(shè)備——降塵室參數(shù)的設(shè)計和對已有降塵室操作條件和除塵性能的確定,加深了學(xué)生對于重力沉降理論及其工程價值的認(rèn)識,使學(xué)生能感覺到他們正在學(xué)習(xí)的知識實用性很強,有學(xué)習(xí)的價值。另外,我們在一些重要的單元操作理論講授完畢后,會布置一些工程設(shè)計問題作為課后作業(yè)。

　　例如,在吸收單元講授完成后,學(xué)生掌握了吸收的基本理論和吸收設(shè)備的設(shè)計基礎(chǔ),我們布置學(xué)生根據(jù)吸收的基礎(chǔ)理論設(shè)計一個處理含硫工業(yè)廢氣的填料吸收塔,同時給予學(xué)生一定的提示。學(xué)生利用約一周的時間收集和閱讀相關(guān)文獻(xiàn)資料,分析工程案例的主要內(nèi)容,思考工程中的問題,然后用1~2個學(xué)時的時間進(jìn)行以學(xué)生為主體的課堂討論。在工程案例課堂上,學(xué)生自愿上講臺發(fā)言,向大家介紹自己的設(shè)計思路、方法和結(jié)果,然后其余同學(xué)對設(shè)計的填料吸收塔的優(yōu)點和不足進(jìn)行討論,老師在恰當(dāng)?shù)臅r候?qū)W(xué)生的討論方向進(jìn)行積極引導(dǎo)。

　　最后,對學(xué)生在設(shè)計工程過程中出現(xiàn)的問題進(jìn)行逐一點評,歸納總結(jié),肯定工程案例課堂討論中取得的成績,同時對學(xué)生設(shè)計的吸收塔的不足進(jìn)行補充。通過在授課過程中引入環(huán)保工程案例和實施工程案例教學(xué)法,學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和工程意識大大增強。

　　分析單元操作費用,培養(yǎng)學(xué)生工程經(jīng)濟觀點

　　“三廢”處理是我國環(huán)境保護的一項重要政策,同時也是構(gòu)成工業(yè)企業(yè)運營成本的重要組成部分,因此“三廢”處理的經(jīng)濟核算對工業(yè)企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展是十分重要的,我們在教學(xué)中應(yīng)注意學(xué)生經(jīng)濟觀點的培養(yǎng)。下面我們以“吸收塔的設(shè)計”教學(xué)為例,談?wù)勁囵B(yǎng)學(xué)生工程經(jīng)濟觀點的一些體會。

　　我們知道,填料塔是吸收操作的重要設(shè)備,吸收塔的設(shè)計計算中需要確定的一個重要條件就是液氣比,液氣比的選擇是一個經(jīng)濟上的優(yōu)化問題。當(dāng)吸收塔進(jìn)出口氣體中溶質(zhì)的含量和進(jìn)口的吸收劑中溶質(zhì)的含量已知時,液氣比增大,吸收塔出口的吸收劑中溶質(zhì)的含量將減小,過程的平均推動力相應(yīng)增大而傳質(zhì)單元數(shù)相應(yīng)減小,操作線遠(yuǎn)離,吸收推動力增大,吸收速率加快,完成同等分離任務(wù)所需的氣液接觸面積減小,塔高降低,設(shè)備費用減少。但是,吸收劑消耗增加,輸送吸收劑所需功率增加,并且由于吸收液的數(shù)量大而含量低,必使吸收劑的再生費用增加,故操作費用上升。

　　反之,若液氣比減小,吸收操作線靠近平衡線,吸收速率減慢,完成同等分離任務(wù)所需的氣液接觸面積增大,塔高增加,設(shè)備費用增加,但吸收劑消耗減少,輸送吸收劑所需功率及吸收液再生費用等操作費用下降。根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗,一般情況下取吸收劑用量為最小吸收劑用量的1.15~2.0倍較為適宜[4]。這里1.15~2.0倍最小吸收劑用量是以經(jīng)濟效益來衡量的,即以吸收單位質(zhì)量的尾氣所需的總費用,包括設(shè)備費用和操作費用來衡量。