STEAM教育理念下小学科学教学案例的开发与实施——以《气球驱动小车》为例

将STEAM教育理念与小学科学中的“技术与工程”领域内容相结合,可以更好地开展小学科学课程教学,丰富科学教学内容,从而提高学生的科学素养。文章以STEAM教育理念为理论指导,结合少儿编程,以《气球驱动小车》为例进行教学案例开发,并实施教学实践。在教学实践过程中对研究对象实施问卷前测和后测,对比传统教学课堂与STEAM理念下的教学课堂的教学效果,发现将scratch编程用于探究活动能激发学生对课堂的兴趣,增强学生对不同学科知识的理解,提高了学生合作学习和科学探究的能力,从而提升学生的科学素养。

基于STEAM理念的《城市社会学》项目式教学探索与实践

推动学科交叉融合是新文科建设的重要目标任务。STEAM教育蕴含的跨学科性、情境性、实践性等理念及其项目式教学与新文科建设思路高度契合。城市社会学既是社会学的分支学科,也从属于城市科学系列,是城市管理学、城市规划等专业的核心课程,具有典型的跨学科性、交叉性、应用性等特点。基于STEAM教育理念,在“城市社会学”课程中采用项目式教学既具有必要性,也具有可行性,还具有开拓性与创新性,是文科教育打造STEAM式课程的有益尝试。

多相流阻垢热泵蒸发系统特性研究

为验证多相流热泵蒸发系统的在线阻垢及强化换热性能,以蒸氨废液为液相工质、氧化铝及聚甲醛粒子为阻垢颗粒进行实验研究。结果表明,氧化铝颗粒的加入可有效去除蒸发器已有垢层,换热系数由结垢后的392.5 W/(m^(2)·K)提升至1 712.2 W/(m^(2)·K),且连续运行130 h换热系数未降低;蒸发器换热系数受颗粒物性参数影响较大,随着颗粒直径、密度、体积分率增加换热系数逐渐增大,但增加过量时导致流动不畅,换热系数降低;颗粒自身材质导热系数越高强化换热效果越好;循环流量、颗粒分布形式对换热系数也有较大影响,提高循环流量有助于强化换热;不同分布形式在一定程度上均可提高换热系数,双层多孔分布器可实现颗粒逐级输运,增加其进入换热管比例,强化换热效果最佳。

数据驱动的STEAM课程学习者数字画像构建与应用

当下,STEAM课程培训机构数量在全国范围内快速增长,学生和家长面对如此多的STEAM课程不知道如何选择。为此,采用基于科学的大数据驱动研究范式,以全国范围内STEAM课程学习者特征为样本数据集,采用主成分分析法提取STEAM课程学习者的基础信息、学习环境、学习需要、学习特征四个方面的主特征,构建数据驱动的STEAM课程学习者数字画像。成果有助于发挥数字画像的评价决策功能,帮助家长和学生精准选择合适的STEAM课程,提高学生的学习效率。

基于扩张状态观测器的过热汽温系统建模与参数智能辨识

可再生能源的高渗透率给电网供需匹配带来严峻挑战的同时,燃煤机组需要承担着大量的调峰调频任务,这对过热汽温系统的安全稳定运行造成了一定威胁,因此有必要建立面向热工控制的汽温数学模型。考虑到迟延型扩张状态观测器(time-delayed extended state observer,TD-ESO)的总扰动信号中含有大量模型信息,提出一种基于ESO补偿模型的参数智能优化和信息提取方法,即以总扰动中未知信息量最小为目标,采用改进沙丘猫算法对模型参数优化并提取总扰动中已知模型信息补偿至ESO的输入端。在仿真算例方面,线性和非线性系统的测试结果表明,所提辨识方法对有无输入迟延的两种系统均有良好的适用性和较高的精度;在实际应用方面,基于超超临界二次再热机组的过热汽温系统数据进行模型辨识与验证,同样表明该建模方法是合理、准确的。因此,该文所建立的模型能够为汽温系统的控制策略设计和性能优化等方面提供有价值的参考。

基于掺氢燃气轮机的综合能源系统热经济学性能研究

为实现燃驱天然气场站的低碳高效运行,构建了一种新型综合能源系统架构,采用蒸汽循环回收燃气轮机的余热,电能用于驱动固体氧化物电解制氢技术产生氢气,进而将氢气通入燃气轮机中实现掺氢燃烧,同时利用压缩空气储能技术将可再生能源转化成稳定的电能输出。计算结果表明,系统在设计工况下的能量效率、(火用)效率和平准化单位能量成本分别为85.66%、41.37%和294.70元/(MW·h)。敏感性分析表明,燃气轮机压比和掺氢比例、蒸汽循环低压锅炉压力和抽汽系数、压缩空气储能技术释能功率对系统热力学性能影响显著,而燃气轮机压比和掺氢比例、蒸汽循环抽汽系数对系统经济学性能影响显著。多目标优化结果表明,系统的最优(火用)效率和平准化单位能量成本分别为42.31%和284.33元/(MW·h)。

工业透平驱动汽轮机空负荷试车系统调试

工业透平驱动汽轮机空负荷试车系统改建完成后,经过各设备调试、系统独立调试、系统联合调试等工作,验证系统设计、安装质量及性能。文章介绍各系统调试方案及系统调试过程。

“汽电双驱”引风机驱动方案的电气原理与应用

介绍某火力发电厂中“汽电双驱”的引风机驱动方案的配置、结构以及各运行工况。阐述该系统的电气原理、介绍异步电机的参数选取和边界条件;并分析系统工作的稳定性,以及在各种不同工况下,电机、汽轮机和引风机如何配合以实现功率的自平衡。计算该异步电机对降低厂用电率的作用,及其对中压母线电压降和短路电流的影响。

深度调峰火电机组汽动给水系统及配汽系统优化

分析了火电机组汽轮机各系统在深度调峰工况下对经济性的主要影响因素,重点研究了汽动给水系统及配汽系统的运行经济性,使用EBSILON建模平台计算并分析了使用不同汽动给水泵汽源时机组运行经济性的差异,定量计算了不同主蒸汽压力下的机组运行经济性指标,分析了连通管蝶阀参与调节对经济性的影响。结果表明:四段抽汽作为汽源的经济性优于冷再热蒸汽;使用连通管蝶阀对给水泵汽轮机进汽进行调压时,汽轮机热耗率将升高123.7~146.5 kJ/(kW·h);深度调峰时适当降低主蒸汽压力有助于提升机组运行经济性。

超超临界机组变转速“汽电双驱”引风机技术研究

考虑到电动引风机能耗高、常规减温减压供热节流损失大,目前已有许多机组采用了汽动引风机排汽供热技术、定转速“汽电双驱”引风机排汽供热技术。通过设置背压式汽轮机,拖动引风机做功,其排汽对外供热,可有效降低机组厂用电率,并且减少供热减温减压损失,提升机组效率。常规的汽动引风机排汽供热技术,在实际运行中,存在小汽轮机效率偏低(特别是低负荷)、排汽量与供热量匹配度较差等问题;现有的定转速“汽电双驱”引风机技术,已有效解决了上述两点问题。在此基础上,本文探索研究了变转速“汽电双驱”引风机技术,旨在进一步优化引风机轴系配置方案,提高轴系效率。

800 kt/a硫酸装置汽轮风机机组控制系统故障分析与优化

介绍了云南天安化工有限公司一期800 kt/a硫酸装置汽轮风机机组的运行现状,对机组控制系统出现的故障及存在的问题进行了分析,综合考虑改造成本、改造时间及系统性能等因素,从控制系统架构、现场测控仪表及控制策略、防喘振控制系统等方面对机组控制系统的软、硬件进行了优化和改造。汽轮风机机组控制系统经优化改造后,硫酸装置实现了长周期稳定运行,解决了因机组控制系统出现故障导致频繁跳车、检修频率高等制约硫酸装置及下游装置稳定运行的问题,经济效益明显。

超临界双抽背压供热机组甩负荷时汽动给水泵汽蚀分析

甩负荷试验是检验火力发电机组调节系统动态特性的重要试验,也是防止发生超速事故的措施,能够考核发电机组调节系统的动态特性,检验各配套辅机及相关系统设计对甩负荷工况的适应性。通过某电厂大型超临界双抽背压供热机组甩负荷试验过程及试验时出现的问题进行分析,采取对应的措施对此类机型进行事故预防,并提出运行建议,以保证在甩负荷后能够在设备安全的前提下持续提供稳定供热。

火电厂供热技改项目新增用电负荷分析研究

为满足城市供热和响应电网调度需求,各热电联产机组都在加快实施相应的供热技改项目。改造过程中,由于新增工艺设备用电负荷较大,经常遇到厂用电裕量不足的问题。本文通过实际案例,依据厂用电设计规程对设计负荷进行校核,同时对工艺设备实际运行工况进行分析,采用负荷率法重新校核。理论分析和实际运行数据均表明供热技改项目对厂用电负荷的影响较小,多数技改项目无需实施高厂变增容或增设高厂变。

单汽泵机组小汽轮机备用汽源无扰切换问题分析及措施

本文通过研究超超临界机组汽动给水泵小汽轮机汽源管道暖管疏水配置方法,分析目前汽动给水泵小汽轮机汽源切换过程中存在的问题,结合本机组所存在的问题,对备用汽源暖管方式进行改造。改造后大大提高了汽源切换的安全性、快速性,避免了因汽源切换导致的机组跳机,提高了机组运行的可靠性。

一起汽动给水泵主汽门自动关闭的故障分析与改进

某电厂运行人员在试验汽动给水泵直流事故油泵时,汽泵主汽门自动关闭。分析此次故障是因直流系统发生两点接地,导通了汽泵主汽门关闭控制回路。针对直流系统绝缘薄弱点,更换直流接触器及控制回路电缆,梳理接地线,完善保护逻辑等改进措施。消除故障隐患,设备安全运行无异常。

基于数字孪生的火电机组汽轮机故障预警研究

通过对火电机组历史运行数据的分析,利用深度学习中的深度森林算法,合理确定模型的输入输出参数,采用改进的蝙蝠算法进行超参数优化,构建高精度的数据驱动模型。为实现故障检测,选取各模型的输出参数,利用相似度函数法计算预测输出数组与实际输出数组之间的欧几里得距离,实现对故障的准确检测。以加热器管泄漏为例实验验证,结果表明,借助建立的数字孪生模型和故障检测体系,能够准确检测汽轮机系统中加热器管路泄漏故障,证明了该方法的有效性。

电动给水泵和汽动给水泵的经济性比较研究

国内的电站锅炉给水泵驱动方式主要有电动和汽动两种。文章通过对汽动方案与电动方案进行经济性对比分析, 得出了对于200 MW以上的机组,小汽轮机驱动给水泵节约了厂用电,降低了发电净热耗率,增大了主机的出力,降低了综合成本煤耗率,使机组的运行经济性得到了明显提高。又因为汽动给水泵运行稳定性较好,调节性能良好,因而替代了电动给水泵。

汽动给水泵汽轮机叶片断裂机理分析

通过化学成分分析、宏观分析、显微组织分析、扫描电镜分析、能谱分析等方法,对某发电机组汽动给水泵汽轮机断裂叶片进行了试验研究。结果表明,小汽轮机叶片为高周疲劳断裂失效,叶片塑性指标低和表面加工精度差是导致开裂的重要原因,蒸汽腐蚀也加速了叶片的失效。

基于等效焓降法的汽动轴流引风机经济性分析

定速电动引风机在低负荷时效率较低,在一定程度上制约了轴流风机的高效性,因此对其进行节能改造意义重大。以国内某超超临界机组轴流引风机为对象,采用等效焓降法定量研究了引风机电动和汽动驱动方式下的经济性,节能分析表明汽动引风机相对于电动方式节能效果非常明显,尤其在低负荷下其煤电综合收益达到了356元/h。论文所建节能分析方法可为同类型机组引风机的节能改造提供借鉴作用。

造纸机热泵供汽系统的应用

基于热力压缩机工作原理的蒸汽喷射式热泵是一种将低品位热能转化为高品位热能的节能设备,文章从分析热泵的节能机理出发,阐述了影响热泵节能效果的重要因素,比较了质量调节热泵和流量调节热泵的异同点,详细评价了国内广泛采用的两种闭式热泵供汽系统,并给出了在选择和设计热泵系统时应该注意的几个问题。