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1.1拼焊結(jié)構(gòu)與工藝
在機(jī)械產(chǎn)品中存在一些箱型結(jié)構(gòu)的零件,過去這些箱型結(jié)構(gòu)零件幾乎都采用板材拼焊而成,拼焊結(jié)構(gòu)也有多種,圖2a完全采用拼焊,圖2b、c、d則部分采用折彎成型,然后拼焊。為了獲得較好的外觀,有時(shí)候還需要將焊縫打磨平整。圖2中4種拼焊結(jié)構(gòu)件的生產(chǎn)工藝路線。在機(jī)械產(chǎn)品中,矩形箱型結(jié)構(gòu)件的生產(chǎn)工藝相對(duì)簡(jiǎn)單,而一些異形截面的箱型結(jié)構(gòu)件生產(chǎn)工藝則更為復(fù)雜,不僅需要多次折彎,還需要多次組對(duì)、焊接,而且圖紙形狀不易保證,外觀較差。在長(zhǎng)度方向上存在圓弧形的箱型結(jié)構(gòu)件,可能還會(huì)用卷板機(jī)卷彎,組對(duì)焊接工藝與工裝也更為復(fù)雜。一些薄板拼焊的箱型結(jié)構(gòu)件,由于板材本身較薄,焊縫不需要開坡口,可直接采用搭接角焊縫。對(duì)于一個(gè)成品件而言,焊接后還會(huì)有鉆孔、攻絲、鏜孔、銑面等機(jī)械加工工序以及與其它工件的焊接工序,如圖4中所示的工件,還需要焊接支座、鉆孔、攻絲等。
1.2異型鋼管的工藝
由于異型鋼管本身已經(jīng)是成型的箱型構(gòu)件,只需按照長(zhǎng)度進(jìn)行切割即可。在長(zhǎng)度方向上存在圓弧的工件,可采用彎管機(jī)及相關(guān)模具進(jìn)行彎曲。由于異型鋼管表面質(zhì)量好且不需要焊接,因此整體外觀質(zhì)量好。異型鋼管切割后,根據(jù)工件使用要求,也可能會(huì)有切割、鉆孔、攻絲、鏜孔、銑面(坡口)等機(jī)械加工工序以及與其它工件的焊接工序。對(duì)于異型鋼管不同面上的方孔、圓孔以及非平面斷面等,可采用三維切割工藝一次完成,不僅速度快,而且尺寸精度高。
1.3異型鋼管與拼焊工藝比較
實(shí)際應(yīng)用的異型鋼管結(jié)構(gòu)會(huì)有各種各樣形狀的零件,生產(chǎn)工藝也各不相同。對(duì)于簡(jiǎn)單形狀的零件,分別采用拼焊結(jié)構(gòu)和矩形管,拼焊結(jié)構(gòu)需要采用4個(gè)零件(3種)進(jìn)行焊接,而采用矩形管只需1根整體管件彎曲即可。采用拼焊工藝的工序多,用的設(shè)備也多,尤其是成型過程,不僅需要卷板機(jī)、折彎?rùn)C(jī),還需要組焊工裝;而采用異型管所用設(shè)備只有2種,即切割和成型設(shè)備,如果按長(zhǎng)度定制,連切割設(shè)備也不需要。當(dāng)然,板料切割機(jī)、校平機(jī)、卷板機(jī)、折彎?rùn)C(jī)都是通用設(shè)備,使用范圍廣,而彎管機(jī)及其配套使用的模具相對(duì)專用,對(duì)多品種、小批量的生產(chǎn)顯然不合適,但對(duì)于大批量生產(chǎn)不僅效率高,而且成本低。
2異型鋼管在工程機(jī)械中的典型應(yīng)用
2.1駕駛室
傳統(tǒng)的駕駛室采用板材折彎拼焊成不規(guī)則截面的立柱作為主要骨架,工藝流程為:下料折彎焊接(成管)焊接(非直線拼接)加工(孔)焊接(總焊)涂裝,其中拼焊成立柱的工作量大。而采用與不規(guī)則截面立柱相同的異形管材,則工序大大簡(jiǎn)化,流程為:(下料)彎管加工焊接(總焊)涂裝。目前,國(guó)內(nèi)已經(jīng)有鋼材加工企業(yè)開發(fā)生產(chǎn)專門用于工程機(jī)械駕駛室的異型鋼管材,管材截面可根據(jù)駕駛室具體骨架設(shè)計(jì)。工程機(jī)械駕駛室采用異型鋼管以及相應(yīng)的彎管工藝、三維激光切割工藝,在縮短新產(chǎn)品開發(fā)時(shí)間、提高批量生產(chǎn)效率、減少焊接量等方面有著十分明顯的優(yōu)勢(shì)[7]。盡管異型鋼管加工使用的彎管機(jī)和三維激光切割機(jī)價(jià)格較高,但可以省去板材切割、折彎、拼焊等相關(guān)的工序及設(shè)備,綜合成本并不高,且產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)性能和外觀質(zhì)量都有較大提高,因此工程機(jī)械駕駛室采用異型鋼管材正在成為一種趨勢(shì)。
2.2推土機(jī)推桿
1.1單機(jī)一體化操作和智能控制技術(shù)
在實(shí)現(xiàn)工程機(jī)械智能化的過程中應(yīng)用最廣泛的就是自動(dòng)換擋技術(shù),自動(dòng)換擋技術(shù)的出現(xiàn)有效地提高了機(jī)械的使用效率和整體的工作效率和質(zhì)量。自動(dòng)換擋技術(shù)又是由液壓式和電液式組成的,電液式就是在汽車行駛狀態(tài)參數(shù)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)后,電子換擋控制器裝置接收到電信號(hào)后由控制換擋閥來(lái)實(shí)現(xiàn)的自動(dòng)換擋的;液壓式就是把汽車的行駛狀態(tài)的相關(guān)參數(shù)轉(zhuǎn)化為油壓信號(hào)傳送到換擋閥,這時(shí)自動(dòng)換擋就實(shí)現(xiàn)了。其中,電液式自動(dòng)換擋技術(shù)更能滿足工程機(jī)械智能化的需求,所以在工程機(jī)械智能化中的應(yīng)用更加廣泛,自動(dòng)換擋技術(shù)是一種實(shí)現(xiàn)機(jī)電液一體化操作和智能化控制的技術(shù),可以獲得更長(zhǎng)久的發(fā)展。無(wú)人駕駛技術(shù)也是工程機(jī)械智能化的一個(gè)重要方面,它是在高智能集成化工程機(jī)械上的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的,要采用自動(dòng)遙控裝置。無(wú)人駕駛是在自動(dòng)化機(jī)械操作、通訊網(wǎng)絡(luò)和監(jiān)控反饋處理系統(tǒng)的基礎(chǔ)上,利用定向?qū)Ш郊夹g(shù)對(duì)汽車行駛的過程和路線進(jìn)行遠(yuǎn)程控制和計(jì)算,它的發(fā)展是在自動(dòng)控制、通信網(wǎng)絡(luò)和自動(dòng)控制的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。
1.2智能監(jiān)控和對(duì)故障診斷技術(shù)
在工程機(jī)械運(yùn)行過程中應(yīng)用智能監(jiān)控和故障診斷,可以對(duì)機(jī)械運(yùn)行過程進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)以及診斷,對(duì)于工程機(jī)械中出現(xiàn)的問題和故障可以及時(shí)發(fā)現(xiàn),做出最及時(shí)的處理,達(dá)到故障診斷的自動(dòng)智能化的目的。在檢測(cè)和診斷過程中起關(guān)鍵作用的是傳感器,所以對(duì)傳感器制作的科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步就是故障診斷智能化技術(shù)的進(jìn)步。傳感器的市場(chǎng)發(fā)展已經(jīng)越來(lái)越成熟,這對(duì)于工程機(jī)械的智能化發(fā)展是非常有利的,而多傳感器又是其中最先進(jìn)的一項(xiàng)技術(shù)。多傳感器如何技術(shù)就是把很多個(gè)信息源的數(shù)據(jù)都進(jìn)行收集以獲得最多最有用的信息,可以測(cè)出工程機(jī)械部件的周圍環(huán)境溫度、受到的外力作用和由于自身震動(dòng)所產(chǎn)生的斷裂、變形以及磨損等損壞。
1.3工程機(jī)械智能化的發(fā)展趨勢(shì)
在未來(lái)的發(fā)展當(dāng)中,工程機(jī)械智能化必定會(huì)以計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制和微電子等技術(shù)作為發(fā)展的核心,對(duì)于工程機(jī)械的故障診斷系統(tǒng)是未來(lái)的研究反向,所以對(duì)于診斷技術(shù)方面的開發(fā)和研究也使未來(lái)的工作重點(diǎn)。對(duì)于一些在工程機(jī)械運(yùn)行中遇到的常見的故障,要重點(diǎn)研究對(duì)故障的診斷方法,建立對(duì)應(yīng)的故障診斷庫(kù),讓以后再面對(duì)故障時(shí)可以快速有效地進(jìn)行維修,對(duì)機(jī)械的保養(yǎng)也是研究的一個(gè)重點(diǎn),維修及時(shí)不如保養(yǎng)的好,治療不如預(yù)防。
2結(jié)語(yǔ)
石油企業(yè)在工程機(jī)械設(shè)備的管理工作中,應(yīng)該包括工程機(jī)械設(shè)備的使用計(jì)劃、維修情況和保養(yǎng)周期記錄等,是一項(xiàng)涉及內(nèi)容繁瑣且范圍廣泛地系統(tǒng)性工作。機(jī)械設(shè)備管理的工作,是石油施工企業(yè)在生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)中不可或缺的組成部分,肩負(fù)著極其重要的角色和作用,但是結(jié)合實(shí)際情況來(lái)看,現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)社會(huì)中企業(yè)對(duì)待工程機(jī)械設(shè)備的管理策略和維護(hù)手段,存在著一些不可忽視的問題。
1.1機(jī)械設(shè)備管理技術(shù)人員素質(zhì)較低在石油施工企業(yè)中,能夠接觸到施工現(xiàn)場(chǎng)和直接使用機(jī)械設(shè)備的人員較多,社會(huì)關(guān)系較為復(fù)雜,流動(dòng)性極強(qiáng),并且管理技術(shù)人員的自身專業(yè)技能和業(yè)務(wù)水平參差不齊,不能達(dá)到精準(zhǔn)的業(yè)務(wù)標(biāo)準(zhǔn)。通過了解發(fā)現(xiàn),施工現(xiàn)場(chǎng)對(duì)工程機(jī)械進(jìn)行操作的技術(shù)人員往往文化水平低下,從未受到過專業(yè)化、系統(tǒng)化的指導(dǎo)和培訓(xùn),甚至有一些人員為了能夠迅速上崗而辦理假證的現(xiàn)象。另外,部分工程機(jī)械管理人員在認(rèn)識(shí)上存在著較大的差異,職業(yè)素質(zhì)過低,經(jīng)常會(huì)在機(jī)械設(shè)備運(yùn)營(yíng)和工期期間擅自逃崗,并未對(duì)機(jī)械設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)情況進(jìn)行有效監(jiān)督和記錄,對(duì)機(jī)械設(shè)備的管理過程無(wú)人問津,沒有要求,將會(huì)給工程機(jī)械設(shè)備的管理工作留下諸多管理問題和安全隱患。這些在企業(yè)工程管理人員上體現(xiàn)出來(lái)的問題,將不能促使機(jī)械設(shè)備得到更為高效的運(yùn)轉(zhuǎn)和使用,對(duì)石油施工企業(yè)的經(jīng)營(yíng)總體狀況產(chǎn)生制約。
1.2機(jī)械設(shè)備管理制度并不完善石油施工企業(yè)的機(jī)械設(shè)備管理工作牽涉的內(nèi)容廣泛,需要通過科學(xué)合理的手段,建立完善有效的設(shè)備管理制度和嚴(yán)格的操作規(guī)范,才能進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化的統(tǒng)一管理。而現(xiàn)實(shí)情況反映出來(lái)的是,大多數(shù)企業(yè)普遍存在著機(jī)械設(shè)備管理制度不嚴(yán)謹(jǐn)?shù)默F(xiàn)象,缺乏對(duì)機(jī)械設(shè)備的資料檔案建立、使用信息記錄、臺(tái)賬歸集和管理計(jì)劃等環(huán)節(jié)的制定,導(dǎo)致企業(yè)工程機(jī)械設(shè)備的管理臺(tái)賬混亂、機(jī)械設(shè)備使用率低、故障維修次數(shù)頻繁,管理工作無(wú)章可循。機(jī)械設(shè)備管理制度的滯后,不僅不利于機(jī)械設(shè)備權(quán)責(zé)的劃分,而且不能從根本上剔除機(jī)械設(shè)備管理的弊端。
1.3忽略機(jī)械設(shè)備保養(yǎng)工作企業(yè)工程的機(jī)械設(shè)備屬于慢性耗損的過程,對(duì)機(jī)械設(shè)備的維護(hù)和保養(yǎng)工作一定要有明確的周期計(jì)劃,才能確保機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)的有效性和使用延長(zhǎng)性,對(duì)其進(jìn)行保養(yǎng)和檢查才能保證在使用的過程中高效運(yùn)轉(zhuǎn),提升使用效率。但現(xiàn)實(shí)情況則相反,大多數(shù)技術(shù)人員在使用機(jī)械設(shè)備的時(shí)候,只“用”不“修”,完全忽視了對(duì)機(jī)械設(shè)備的保養(yǎng),更加不會(huì)結(jié)合機(jī)械設(shè)備自身的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),對(duì)施工工程制定目標(biāo)和計(jì)劃,從而加快施工進(jìn)度,確保施工工期。操作人員對(duì)機(jī)械設(shè)備的使用操作不規(guī)范,造成機(jī)械設(shè)備使用率低、工作效能低、且故障頻發(fā),最終將會(huì)使得機(jī)械設(shè)備加快磨損程度,縮短設(shè)備原本的使用壽命,將會(huì)對(duì)石油施工企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益產(chǎn)生不可估量的影響,增加機(jī)械設(shè)備維修費(fèi)用和故障處理時(shí)間,將在一定程度上加重企業(yè)生產(chǎn)負(fù)擔(dān)。
1.4對(duì)機(jī)械設(shè)備維修不及時(shí)一些石油企業(yè)為了降低工程機(jī)械設(shè)備的維修費(fèi)用和周期性檢查費(fèi)用,經(jīng)常會(huì)延遲機(jī)械設(shè)備的檢查維修時(shí)間,并未停止機(jī)械設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)工作,長(zhǎng)久以往,最終導(dǎo)致機(jī)械設(shè)備出現(xiàn)故障,無(wú)法按照正常的施工計(jì)劃正常工作,延誤工期,產(chǎn)生更為嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。這種問題的出現(xiàn),將會(huì)降低機(jī)械設(shè)備的使用效率,不能產(chǎn)生更多的工作產(chǎn)量,對(duì)石油施工企業(yè)的發(fā)展運(yùn)營(yíng)起到不可估量的制約作用。
2.影響石油施工企業(yè)工程機(jī)械設(shè)備管理與維護(hù)的原因
石油施工企業(yè)在實(shí)際的施工過程中,對(duì)設(shè)備的管理維護(hù)程度不夠,不利于企業(yè)調(diào)整施工進(jìn)度,提高經(jīng)濟(jì)效益,主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。
2.1機(jī)械設(shè)備管理能力較低石油施工企業(yè)對(duì)工程機(jī)械設(shè)備的管理力量薄弱,由于工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)的范圍較廣,所以對(duì)操作人員和技術(shù)人員的調(diào)動(dòng)較為頻繁,將直接導(dǎo)致部分項(xiàng)目的管理人員對(duì)機(jī)械設(shè)備的檢測(cè)和維護(hù)工作出現(xiàn)空檔,不能對(duì)機(jī)械設(shè)備的維護(hù)形成周期性管理。由于管理人員的技術(shù)水平低下,職業(yè)素質(zhì)不高,通常會(huì)忽略對(duì)機(jī)械設(shè)備的監(jiān)管工作,隨意找人替代,有時(shí)候甚至?xí)才艣]有從業(yè)經(jīng)驗(yàn)的人員管理機(jī)械設(shè)備。施工現(xiàn)場(chǎng)的管理基礎(chǔ)設(shè)施薄弱,通常都是機(jī)械設(shè)備出現(xiàn)問題之后,才進(jìn)行維修工作,延誤施工工期。很多石油施工企業(yè)對(duì)機(jī)械設(shè)備的管理工作僅僅停留在口頭上,并未開展切實(shí)有效的維護(hù)工作,各種記錄臺(tái)賬、管理程序、檢查情況混亂,甚至一片空白。企業(yè)高層的經(jīng)營(yíng)人員對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工的檢查和監(jiān)督工作脫節(jié),嚴(yán)重時(shí)將直接引發(fā)安全事故。
2.2機(jī)械設(shè)備管理認(rèn)識(shí)不到位石油施工企業(yè)對(duì)設(shè)備的管理上普遍存在著重使用、輕保養(yǎng)的不良現(xiàn)象,即使有些單位對(duì)機(jī)械設(shè)備管理工作實(shí)行了定人機(jī)制,抽調(diào)出專門的管理小組對(duì)機(jī)械設(shè)備進(jìn)行日常檢查和監(jiān)督,但是并沒有對(duì)管理人員制定專門的制度,不能對(duì)管理人員起到約束性作用,使得管理人員出現(xiàn)不負(fù)責(zé)的態(tài)度,對(duì)機(jī)械設(shè)備管理的認(rèn)識(shí)水平不夠,對(duì)設(shè)備的使用包用不包修,出現(xiàn)設(shè)備故障時(shí)不能在第一時(shí)間解決問題。除此之外,在對(duì)機(jī)械設(shè)備進(jìn)行故障檢查和維修時(shí),很多管理人員沒有責(zé)任心,草率應(yīng)付,馬虎了事,并未從根本上解決機(jī)械設(shè)備的故障問題,在操作規(guī)程上出現(xiàn)嚴(yán)重違規(guī)的現(xiàn)象,出現(xiàn)問題時(shí)相互推卸,不能對(duì)管理工作負(fù)起責(zé)任。
3.提升機(jī)械設(shè)備管理和維護(hù)的有效途徑
隨著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的變化,石油施工企業(yè)要想更好、更快速的適應(yīng)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng),就要在企業(yè)自身發(fā)展的基礎(chǔ)上,制定出切實(shí)可行的機(jī)械設(shè)備管理制度,從而實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)利益最大化的目標(biāo)。在實(shí)際工作中,要降低生產(chǎn)成本,提升一定的利潤(rùn)空間,實(shí)行精細(xì)化管理,對(duì)管理人員的培養(yǎng)和指導(dǎo)要加強(qiáng)力度,樹立經(jīng)營(yíng)生產(chǎn)的管理理念。
3.1強(qiáng)化機(jī)械設(shè)備管理的制度在實(shí)際的機(jī)械設(shè)備管理過程中,要想促使管理工作能夠朝向規(guī)范化、科學(xué)化、有效化的方向發(fā)展,就要首先制定出可行的機(jī)械設(shè)備管理制度,明確管理工作任務(wù)和職責(zé),對(duì)管理人員進(jìn)行定期培訓(xùn)和業(yè)務(wù)指導(dǎo),樹立起全員管理的理念,促使管理人員將機(jī)械設(shè)備當(dāng)做自己的財(cái)產(chǎn)對(duì)待,實(shí)現(xiàn)細(xì)致化管理和使用。在人員的調(diào)動(dòng)和選拔上,一定要選取出責(zé)任心強(qiáng)、洞察力高,擁有實(shí)踐工作經(jīng)驗(yàn)的人員,這樣才能規(guī)范機(jī)械設(shè)備的管理工作,完善各類設(shè)備的登記、檔案建立、使用臺(tái)賬和維護(hù)記錄等工作,對(duì)各類機(jī)械設(shè)備的材料進(jìn)行匯總和保留,確保在機(jī)械設(shè)備發(fā)生故障時(shí),能夠在第一時(shí)間解決問題,不延長(zhǎng)石油施工項(xiàng)目的工期。
3.2落實(shí)機(jī)械設(shè)備維護(hù)的制度機(jī)械設(shè)備的維護(hù)工作,也是確保機(jī)械設(shè)備能夠正常運(yùn)行的主要環(huán)節(jié)之一,任何設(shè)備在使用的過程中都會(huì)發(fā)生磨損現(xiàn)象,保養(yǎng)和維護(hù)的原因就是要及時(shí)發(fā)現(xiàn)機(jī)械設(shè)備存在的弊端,在故障發(fā)生之前就解決問題,從而提升機(jī)械設(shè)備的使用效率。對(duì)機(jī)械設(shè)備維護(hù)人員的安排上,要建立相關(guān)獎(jiǎng)懲制度,實(shí)現(xiàn)安全運(yùn)行,調(diào)動(dòng)員工的積極性,保證工作的正常進(jìn)行。
4.結(jié)語(yǔ)
二氧化碳在氣體冷卻器中溫度變化大,使得氣體冷卻器進(jìn)口空氣溫度與出口制冷劑溫度較為接近,可減少高壓側(cè)不可逆?zhèn)鳠嵋鸬膿p失,并且二氧化碳的臨界溫度較低。因此,制冷循環(huán)采用跨臨界制冷循環(huán)時(shí),其排熱過程不是一個(gè)冷凝過程,壓縮機(jī)的排氣壓力與冷卻溫度是兩個(gè)獨(dú)立的參數(shù),改變高壓側(cè)壓力將影響制冷量、壓縮機(jī)耗工量及系統(tǒng)的能效。研究表明,高壓側(cè)壓力變化時(shí),循環(huán)的能效存在著一個(gè)最大值,因此,二氧化碳跨臨界制冷循環(huán)在對(duì)不同工況下,存在對(duì)應(yīng)于最大能效值的最佳排氣壓力。二氧化碳在氣體冷卻器中較大的溫度變化,用于熱回收時(shí),有較高的放熱效率。
2二氧化碳制冷優(yōu)勢(shì)及其應(yīng)用現(xiàn)狀
2.1二氧化碳制冷應(yīng)用現(xiàn)狀
二氧化碳制冷目前已成功應(yīng)用于商業(yè)建筑、冷藏庫(kù)、熱泵系統(tǒng)、汽車空調(diào)以及工程機(jī)械等領(lǐng)域。
2.1.1商業(yè)建筑1995年瑞典成功安裝了第一個(gè)二氧化碳超市制冷系統(tǒng)。截至2011年,瑞典至少有180個(gè)超市采用了二氧化碳系統(tǒng)。丹麥于2004年安裝了第一套超市二氧化碳跨臨界循環(huán)制冷系統(tǒng)。2007年,泰國(guó)安裝了亞洲的第一套超市二氧化碳復(fù)疊制冷系統(tǒng)。
2.1.2冷藏庫(kù)目前我國(guó)食品加工與冷藏業(yè)中的大中型冷庫(kù)80%都采用氨作為制冷劑。氨有毒性,需要增加安全保護(hù)措施。截至2005年,美國(guó)的冷庫(kù)中氨仍然是一種主要的制冷劑,但二氧化碳已經(jīng)在冷庫(kù)制冷系統(tǒng)中得到實(shí)際應(yīng)用。采用二氧化碳/氨復(fù)疊式制冷系統(tǒng)的大型冷藏庫(kù)已經(jīng)投入使用。
2.1.3汽車空調(diào)目前汽車空調(diào)中主要采用R134a。1996年德國(guó)生產(chǎn)的以二氧化碳為工質(zhì)的公交客車空調(diào)投入運(yùn)行。2003年歐洲已有部分汽車裝備了二氧化碳空調(diào)系統(tǒng)。
2.1.4熱泵系統(tǒng)中的應(yīng)用1994年由挪威SINTEF率先對(duì)二氧化碳跨臨界循環(huán)在熱泵上的應(yīng)用進(jìn)行了理論和實(shí)驗(yàn)研究。在1995年,日本開發(fā)了二氧化碳為工質(zhì)的家用熱泵熱水器。
2.2二氧化碳制冷劑優(yōu)勢(shì)
二氧化碳是碳的最高氧化狀態(tài),具有非常穩(wěn)定的化學(xué)性質(zhì),即使在高溫下也不分解產(chǎn)生有害氣體。作為制冷劑其優(yōu)點(diǎn)在于無(wú)毒、來(lái)源豐富、與普通油相溶、容積制冷量大;同時(shí)具有優(yōu)良的熱力特性、安全特性和環(huán)保特性的天然制冷工質(zhì)。二氧化碳制冷劑跨臨界循環(huán)的放熱過程可以和變溫?zé)嵩聪嗥ヅ?,從而可得到較高的能效。與其它制冷劑相比,二氧化碳具有下列優(yōu)點(diǎn):
2.2.1環(huán)境性能優(yōu)良二氧化碳是自然界天然存在的物質(zhì),它的臭氧層破壞潛能(ODP)為零,溫室效應(yīng)潛能極小(GWP=1)。二氧化碳大多為化工行業(yè)的副產(chǎn)品,用它做制冷劑正好回收了原來(lái)排向大氣的廢物,從而使其溫室效應(yīng)為零。目前國(guó)際上已商業(yè)化使用或提出的潛在的環(huán)保工質(zhì)氫氟烴(HFC)及其混合物不但會(huì)增加溫室效應(yīng),還會(huì)產(chǎn)生其他未知的副作用。
2.2.2價(jià)格低廉二氧化碳來(lái)源廣泛,價(jià)格低廉。二氧化碳制冷系統(tǒng)維護(hù)簡(jiǎn)單,無(wú)需回收或再生,操作與運(yùn)行的費(fèi)用較低。
2.2.3化學(xué)穩(wěn)定性好二氧化碳無(wú)毒、無(wú)臭、無(wú)污染,不燃、不爆。對(duì)常用材料沒有腐蝕性,在高溫下也不分解產(chǎn)生有害氣體,與水混合時(shí)呈弱酸性,可腐蝕碳鋼等普通金屬,但不腐蝕不銹鋼和銅類金屬。
2.2.4制冷效率高,穩(wěn)定性好二氧化碳運(yùn)動(dòng)粘度低,壓縮比低,單位容積制冷量大,有很好的傳熱性能。二氧化碳制冷效率高,穩(wěn)定性好,容積制冷量較大,流動(dòng)和傳熱性能高。
2.2.5設(shè)備尺寸小二氧化碳制冷較高的工作壓力使得壓縮機(jī)吸氣比容較小,從而使得容積制冷量較大,壓縮尺寸較小,流動(dòng)和傳熱性能提高。減少了管道和熱交換器的尺寸,從而使系統(tǒng)非常緊湊。
3二氧化碳制冷在工程機(jī)械領(lǐng)域的應(yīng)用
3.1工程機(jī)械駕駛室熱環(huán)境
工程機(jī)械駕駛室玻璃面積較大,室內(nèi)熱環(huán)境受外界影響大。太陽(yáng)輻射通過玻璃窗將熱量傳入車內(nèi),玻璃面積較大時(shí),可通過下式計(jì)算,通過玻璃窗進(jìn)入室內(nèi)的熱量Qb可按下式計(jì)算:Qb=A•k(tb-ti)+C•A•qb式中:A為玻璃窗面積;K為玻璃窗的傳熱系數(shù);tb為車室外溫度,℃;ti為車室內(nèi)溫度,單位為℃;C為玻璃窗遮陽(yáng)系數(shù);qb為通過單層玻璃的太陽(yáng)輻射強(qiáng)度。另外,受太陽(yáng)輻射影響車身溫度較高,從而影響駕駛室內(nèi)溫度。太陽(yáng)照射包括直射和散射,車體外表面溫度升高的同時(shí)也向外反射輻射熱,車體外表面所受的輻射熱Q1可按下式計(jì)算:Q1=(IG+IS-IV)F式中:IG為太陽(yáng)直射輻射強(qiáng)度;IS為太陽(yáng)散射輻射強(qiáng)度;IV為車體表面反射輻射強(qiáng)度,單位為W/m2;F為車體外表面積,m2。
3.2工程機(jī)械空調(diào)系統(tǒng)特點(diǎn)
工程機(jī)械的工作環(huán)境極其惡劣,其空調(diào)系統(tǒng)與冰箱和家用空調(diào)具有明顯的區(qū)別。
1)工程機(jī)械空調(diào)系統(tǒng)往往在過熱、灰塵、震動(dòng)等惡劣環(huán)境情況下運(yùn)行,對(duì)其質(zhì)量和性能要求較高。
2)工程機(jī)械空調(diào)系統(tǒng)冷凝器和蒸發(fā)器均處于強(qiáng)制對(duì)流換熱狀態(tài),均需耗費(fèi)一定電能或發(fā)動(dòng)機(jī)功率,而且冬夏季空調(diào)運(yùn)行時(shí),工程機(jī)械爬坡或加速等受到較大影響。
3)工程機(jī)械工作時(shí)往往震動(dòng)較為劇烈,容易導(dǎo)致制冷劑泄漏,污染環(huán)境。
3.3二氧化碳空調(diào)在工程機(jī)械中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)
二氧化碳空調(diào)系統(tǒng)應(yīng)用于工程機(jī)械領(lǐng)域具備較佳的優(yōu)勢(shì):
1)工程機(jī)械空調(diào)系統(tǒng)制冷劑易泄露、排放量大。采用二氧化碳作為制冷劑有完全環(huán)保的特點(diǎn)。
2)二氧化碳?jí)嚎s比低,壓縮機(jī)效率高。同時(shí),高壓側(cè)二氧化碳溫度變化大,使進(jìn)口空氣溫度與二氧化碳的排氣溫度可以非常接近,減少了高壓側(cè)不可逆?zhèn)鳠嵋鸬膿p失。3)尺寸小二氧化碳空調(diào)系統(tǒng)可以滿足工程機(jī)械安裝和布置要求,并獲得較高的效率,對(duì)工程車輛的節(jié)油和動(dòng)力性能也有改善。
4結(jié)論
1)二氧化碳制冷劑性能良好,化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,無(wú)毒、無(wú)臭、無(wú)污染,不燃、不爆。其臭氧層破壞潛能為零,溫室效應(yīng)潛能極小。價(jià)格低廉,來(lái)源豐富。
2)二氧化碳循環(huán)在跨臨界條件下運(yùn)行,壓縮機(jī)的效率相對(duì)較高,在超臨界條件下的特殊熱物理性質(zhì)使其在流動(dòng)和換熱方面都具有極大的優(yōu)勢(shì),超臨界流體良好的傳熱和熱力學(xué)特性使得換熱器的換熱效率提高,并使得整個(gè)系統(tǒng)的能效較高。
3)二氧化碳制冷劑應(yīng)用廣泛,目前已成功應(yīng)用于商業(yè)建筑、冷藏庫(kù)、熱泵系統(tǒng)、汽車空調(diào)以及工程機(jī)械等領(lǐng)域,具有理想的應(yīng)用效果。
工科院校的教育工作本質(zhì)上說(shuō)應(yīng)以培養(yǎng)工程師為目標(biāo)。世界上所有的工科院校都培養(yǎng)工程師,有的是為未來(lái)的工程師打好基礎(chǔ)如美國(guó);有的是直接培養(yǎng)工程師如德國(guó)。中國(guó)高校多年來(lái)實(shí)際上沒有做到這一點(diǎn),許多工科院校都把建設(shè)研究型大學(xué)、成為世界知名大學(xué)作為發(fā)展目標(biāo),不重視工程師的自主創(chuàng)新能力培養(yǎng)。目前大家都認(rèn)識(shí)到這個(gè)問題,各個(gè)學(xué)校包括清華在內(nèi)的一流工科大學(xué),都在積極研究如何把本科教育引入到培養(yǎng)應(yīng)用型工程師的正確軌道上。改變“重科學(xué)輕工程”的價(jià)值取向,樹立基于實(shí)踐和應(yīng)用型的課程教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)理念是首先要解決的問題。為樹立正確的機(jī)械技術(shù)基礎(chǔ)課程教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)理念,需要從以下幾方面開展研究。(1)研究現(xiàn)有評(píng)價(jià)體系的缺陷和不足現(xiàn)有課程評(píng)價(jià)體系中存在著重理論輕實(shí)驗(yàn)、重考試輕實(shí)踐、重條條框框輕可操作性、重評(píng)價(jià)輕建設(shè)等方面的不足,不能完整體現(xiàn)應(yīng)用型工程師能力培養(yǎng)要求。(2)研究工程實(shí)際對(duì)應(yīng)用型工程師培養(yǎng)的要求根據(jù)企事業(yè)單位對(duì)機(jī)械類本科人才作為應(yīng)用型工程師的要求,分析培養(yǎng)過程脫離生產(chǎn)實(shí)踐要求的環(huán)節(jié),分析不斷變化的實(shí)際要求與人才培養(yǎng)策略的關(guān)系,主動(dòng)適應(yīng)實(shí)際需求。(3)樹立正確的教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)理念根據(jù)現(xiàn)有評(píng)價(jià)體系缺陷和工程實(shí)際要求,樹立面向應(yīng)用的正確的教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)理念,改變僅以考試成績(jī)?cè)u(píng)價(jià)教學(xué)質(zhì)量的陳舊觀念,探討綜合評(píng)價(jià)方法并形成體系。
2機(jī)械技術(shù)基礎(chǔ)課程質(zhì)量評(píng)價(jià)體系關(guān)鍵環(huán)節(jié)
2.1參照現(xiàn)有質(zhì)量評(píng)價(jià)體系內(nèi)容,建立和完善課程教學(xué)評(píng)價(jià)體系的基礎(chǔ)框架
評(píng)價(jià)體系包括對(duì)課堂理論教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)和實(shí)踐性教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)兩大部分。課堂教學(xué)依舊是機(jī)械類主干技術(shù)基礎(chǔ)課程教學(xué)的主要內(nèi)容。針對(duì)課堂教學(xué),在現(xiàn)有評(píng)價(jià)體系基礎(chǔ)上建立和完善新的課堂教學(xué)評(píng)價(jià)體系:對(duì)現(xiàn)有指標(biāo)體系的教師自評(píng)、學(xué)生評(píng)價(jià)、專家評(píng)價(jià)、用人單位評(píng)價(jià)等評(píng)價(jià)層次中的工作態(tài)度、教學(xué)過程、教學(xué)方式等逐一細(xì)化,尤其在內(nèi)容、方式、教改和課程考核創(chuàng)新等方面加強(qiáng)要求,使評(píng)價(jià)指標(biāo)指導(dǎo)課程的教與學(xué),使課程教授的理論和方法密切聯(lián)系應(yīng)用實(shí)際,使學(xué)生做到學(xué)以致用、靈活應(yīng)用。機(jī)械技術(shù)基礎(chǔ)課程的實(shí)踐性教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)是另一項(xiàng)重要內(nèi)容。由于課堂理論教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)有許多可參照的成熟經(jīng)驗(yàn),而實(shí)踐性教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)多涉及動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià),相對(duì)成熟經(jīng)驗(yàn)較少,是評(píng)價(jià)體系中應(yīng)該關(guān)注的重點(diǎn)。課程的實(shí)驗(yàn)特別是課程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié),最能反應(yīng)學(xué)生動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力培養(yǎng),同時(shí)也反應(yīng)了整個(gè)技術(shù)基礎(chǔ)課程真正的教學(xué)水平,應(yīng)予足夠重視。在評(píng)價(jià)指標(biāo)上可從如下方面建立相對(duì)完善的實(shí)踐教學(xué)評(píng)價(jià)體系:(1)創(chuàng)新思維及其培養(yǎng)、創(chuàng)新技法與創(chuàng)造訓(xùn)練課程教學(xué)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn);(2)創(chuàng)造性設(shè)計(jì)、創(chuàng)新制作的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn);(3)操作技能與勞動(dòng)素質(zhì)等方面的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn);等。完善后的理論教學(xué)和實(shí)踐性教學(xué)體系,作為機(jī)械技術(shù)基礎(chǔ)課程新的評(píng)價(jià)體系框架。
2.2針對(duì)機(jī)械類主干技術(shù)基礎(chǔ)課程特點(diǎn)和企業(yè)對(duì)應(yīng)用
工程師的要求,突出教學(xué)評(píng)價(jià)體系特點(diǎn)機(jī)械類主干技術(shù)基礎(chǔ)課程具有與社會(huì)生產(chǎn)聯(lián)系密切、教學(xué)與工程科研結(jié)合緊密、專業(yè)針對(duì)性強(qiáng)、專業(yè)課內(nèi)容變化快等特點(diǎn)。在教學(xué)評(píng)價(jià)體系中需突出這些課程特點(diǎn),建立符合企業(yè)對(duì)應(yīng)用工程師的要求的評(píng)價(jià)體系。為使課程評(píng)價(jià)體系具有面向工程應(yīng)用的特點(diǎn),各技術(shù)基礎(chǔ)課程要在上述評(píng)價(jià)體系基礎(chǔ)框架上,建立課程教學(xué)實(shí)體與用人單位間、課堂教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)間、課程教學(xué)各保障環(huán)節(jié)間的閉環(huán)交流運(yùn)行機(jī)制,以評(píng)價(jià)體系作為閉環(huán)的反饋環(huán)節(jié),并以此改進(jìn)現(xiàn)有課堂教學(xué)、實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)選題、專題討論等教學(xué)環(huán)節(jié)內(nèi)容、形式和方法,適應(yīng)卓越人才培養(yǎng)計(jì)劃需求。
2.3通過教學(xué)實(shí)踐,完善質(zhì)量評(píng)價(jià)體系
通過教學(xué)實(shí)踐,不斷改進(jìn)所建立的評(píng)價(jià)體系。在此過程中加強(qiáng)如下聯(lián)系:(1)密切與用人單位的聯(lián)系,加強(qiáng)產(chǎn)學(xué)研合作教育基地建設(shè);(2)加強(qiáng)和各專業(yè)課程教師的聯(lián)系,建立該評(píng)價(jià)體系的良好運(yùn)行環(huán)境;(3)密切與教學(xué)管理部門聯(lián)系,保證體系實(shí)施。
3用發(fā)展眼光和國(guó)際視野不斷完善教學(xué)評(píng)價(jià)體系