熱動(dòng)專業(yè)“冷庫制冷工藝設(shè)計(jì)”教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)

[摘 要] 冷庫作為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)生活中重要的一個(gè)部分，越來越受到重視。針對(duì)云南農(nóng)業(yè)大學(xué)進(jìn)行工科教學(xué)并服務(wù)于農(nóng)業(yè)發(fā)展的辦學(xué)特色，對(duì)熱動(dòng)專業(yè)冷庫制冷工藝設(shè)計(jì)的教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)進(jìn)行探討，根據(jù)學(xué)生掌握知識(shí)的能力，突出重點(diǎn)，再補(bǔ)充相關(guān)內(nèi)容。以完善學(xué)生的知識(shí)體系、提高學(xué)生的實(shí)踐能力為目標(biāo)，進(jìn)行合理的教學(xué)設(shè)計(jì)。

[關(guān) 鍵 詞] 冷庫；農(nóng)業(yè)生產(chǎn)；熱能與動(dòng)力工程

[中圖分類號(hào)] G712 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼] A [文章編號(hào)] 2096-0603（2016）33-0034-02

目前，我國易腐物品的裝車及運(yùn)輸大多在露天而非在冷庫和保溫場(chǎng)所操作，80%～90%的水果、蔬菜、禽肉、水產(chǎn)品都是由普通卡車運(yùn)輸，大量的牛奶和豆制品是在沒有冷鏈保證的情況下運(yùn)輸?shù)?。運(yùn)輸這些易腐食品時(shí)條件簡(jiǎn)陋，大多在上面蓋一塊帆布或塑料布，棉被成了最好的保溫材料。造成這種窘境的直接原因是目前中國冷鏈設(shè)施和冷鏈裝備嚴(yán)重不足，原有設(shè)施設(shè)備陳舊，發(fā)展和分布不均衡，無法為易腐食品流通系統(tǒng)地提供低溫保障。冷庫作為冷鏈的重要組成，主要是對(duì)食品進(jìn)行冷加工和冷藏的建筑物，它包括各類庫房、氨（氟利昂）制冷機(jī)房、變配電及附屬建筑。它可以合理調(diào)節(jié)市場(chǎng)在不同季節(jié)的需求，執(zhí)行出口任務(wù)及長(zhǎng)期儲(chǔ)備。

一、“冷庫制冷工藝設(shè)計(jì)”課程定位

在制冷行業(yè)中，除了日常生活當(dāng)中常見的民用空調(diào)技術(shù)外，冷庫因其在農(nóng)業(yè)、工業(yè)、醫(yī)藥等行業(yè)發(fā)揮的舉足輕重的作用，越來越受到人們的廣泛關(guān)注。在熱能與動(dòng)力工程專業(yè)中，制冷方向主要研究制冷工程及空調(diào)工程相關(guān)的工藝與原理。冷庫制冷工藝設(shè)計(jì)作為制冷方向的一門專業(yè)選修課，為高校學(xué)生生活和就業(yè)提供了相關(guān)的基礎(chǔ)知識(shí)，同時(shí)也是先行專業(yè)基礎(chǔ)課制冷原理及大四學(xué)生冷庫設(shè)計(jì)的銜接和過渡。熱能與動(dòng)力工程專業(yè)的學(xué)生通過對(duì)本課程的學(xué)習(xí)，可以掌握冷鏈及冷庫制冷系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算方法，合理選取制冷設(shè)備及管道并進(jìn)行布置，識(shí)讀和編閱制冷工藝設(shè)計(jì)圖樣。在今后的實(shí)際工作中，結(jié)合我校專為熱能與動(dòng)力工程專業(yè)開設(shè)的能源系統(tǒng)管理等專業(yè)選修課程，將冷庫設(shè)計(jì)延伸到目前世界發(fā)展迅速的冷鏈及冷鏈物流相關(guān)行業(yè)。同時(shí)與傳統(tǒng)工科院校相比，作為一個(gè)農(nóng)科院校，本專業(yè)是一個(gè)涉農(nóng)并服務(wù)于農(nóng)業(yè)的工科專業(yè)，服務(wù)于三農(nóng)問題，掌握必要的農(nóng)產(chǎn)品保存技術(shù)及制冷技術(shù)也有著重要的實(shí)用價(jià)值。學(xué)生不僅可以從事傳統(tǒng)工業(yè)領(lǐng)域的工作，還可以勝任農(nóng)業(yè)企業(yè)的相關(guān)要求。冷庫制冷工藝內(nèi)容涵蓋面廣、緊貼生活生產(chǎn)、學(xué)科交叉性強(qiáng)，涉及傳熱學(xué)、熱力學(xué)、能源系統(tǒng)工程等諸多課程，學(xué)生通過本課程的學(xué)習(xí)，可以承上啟下，利用所學(xué)理論知識(shí)分析、解決實(shí)際生產(chǎn)問題。因此，在農(nóng)科院校的熱能與動(dòng)力工程專業(yè)開設(shè)本門課程，有著重要的實(shí)用價(jià)值。

二、熱能與動(dòng)力工程專業(yè)“冷庫制冷工藝設(shè)計(jì)”教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)

本課程選用教材為機(jī)械工業(yè)出版社2009年版、李敏主編的《冷庫制冷工藝設(shè)計(jì)》一書。該書作為普通高等教育能源動(dòng)力類規(guī)劃教材，涵蓋了冷庫制冷工藝設(shè)計(jì)相關(guān)的全部?jī)?nèi)容。同時(shí)在理論分析的基礎(chǔ)上，引入國內(nèi)外制冷工藝成熟的新技術(shù)和新設(shè)備，并介紹了相關(guān)的工程實(shí)例，可作為指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)的經(jīng)典范例。結(jié)合云南農(nóng)業(yè)大學(xué)熱能與動(dòng)力工程專業(yè)服務(wù)農(nóng)科的特點(diǎn)，在教學(xué)過程中穿插氣調(diào)保鮮技術(shù)的介紹，實(shí)踐中要求學(xué)生參觀了解校內(nèi)外食品冷庫，接受感性知識(shí)，并在課程結(jié)束時(shí)，做一個(gè)模擬的冷庫規(guī)劃及設(shè)計(jì)，以加深對(duì)所學(xué)知識(shí)的應(yīng)用能力。

筆者結(jié)合多年的教學(xué)總結(jié)，根據(jù)選用教材章節(jié)的分布特點(diǎn)，采用循序漸進(jìn)的教學(xué)方式，特創(chuàng)歸類教學(xué)的方法，力求使學(xué)生在學(xué)習(xí)中深入淺出又承接自然。

第1部分概述，主要介紹了冷庫在食品冷藏鏈中的地位和作用、冷庫的組成和分類以及冷庫制冷工藝設(shè)計(jì)的一般流程。冷鏈?zhǔn)侵笧榱吮３炙幤?、食品等產(chǎn)品的品質(zhì)，從生產(chǎn)到消費(fèi)過程中，始終使其處于恒定低溫狀態(tài)的一系列整體冷藏解決方案、專門的物流網(wǎng)絡(luò)和供應(yīng)鏈體系。冷鏈的概念已從傳統(tǒng)的食品行業(yè)擴(kuò)展到醫(yī)藥、航空等高科技領(lǐng)域。冷鏈采用一定的技術(shù)手段，使易腐貨物從采收加工、包裝、貯藏、運(yùn)輸及銷售的整個(gè)過程中都不間斷地處于一定的適宜條件下，盡量降低貨物質(zhì)量的下降速度，最大限度地保持貨物最佳質(zhì)量的一整套綜合設(shè)施和手段。通過對(duì)概述部分的學(xué)習(xí)，學(xué)生不僅可以了解到冷鏈在物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的重要意義，還可以了解到冷庫在農(nóng)業(yè)、畜牧業(yè)、漁業(yè)、醫(yī)藥等行業(yè)未來的發(fā)展趨勢(shì)，未來果品恒溫氣調(diào)庫發(fā)展迅速，低溫庫及適合農(nóng)民建造使用的微型冷庫將會(huì)得到更大的發(fā)展。概述部分還起到啟下的作用，制冷工藝設(shè)計(jì)的一般流程包括：基礎(chǔ)資料和設(shè)計(jì)依據(jù)、冷庫庫體的建造設(shè)計(jì)、冷庫耗冷量的計(jì)算、冷庫制冷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、制冷站站房的布置、制冷管道的設(shè)計(jì)與敷設(shè)，在后續(xù)教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)中，將圍繞該流程展開詳細(xì)教學(xué)。

第2部分是冷庫耗冷量的計(jì)算，主要分為庫房冷卻設(shè)備和制冷機(jī)械冷負(fù)荷計(jì)算。冷庫庫房根據(jù)用冷溫度和濕度的不同，主要有-23℃～-15℃和0℃以上。計(jì)算庫房冷卻設(shè)備冷負(fù)荷時(shí)，需要確定用冷條件，計(jì)算出每間庫房維護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱量、貨物熱量、通風(fēng)換氣熱量和操作熱量等，將所有熱量累加后得到的就是總的冷負(fù)荷，根據(jù)總的冷負(fù)荷可以進(jìn)行冷卻設(shè)備如蒸發(fā)器的選型與分配。

第3部分是制冷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，主要涵蓋教材第2、4、5三章的內(nèi)容，也是整個(gè)教學(xué)設(shè)計(jì)過程中的重點(diǎn)內(nèi)容。設(shè)計(jì)制冷系統(tǒng)時(shí)，對(duì)所用系統(tǒng)的選定極為重要。設(shè)計(jì)人員必須依據(jù)工程建設(shè)對(duì)溫度范圍、制冷量、當(dāng)?shù)厮?、溫度等?shí)際需要選定合適的制冷系統(tǒng)。在第2部分冷庫的耗冷量計(jì)算中，不僅可以得到各庫房的冷卻設(shè)備冷負(fù)荷，還可以得到制冷機(jī)械的冷負(fù)荷及其用冷溫度。根據(jù)用冷溫度和當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件確定工況，如蒸發(fā)溫度、冷凝溫度、吸氣溫度、過冷溫度，對(duì)于兩級(jí)壓縮制冷系統(tǒng)還要確定中間冷卻溫度等，并進(jìn)行制冷方案和制冷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，然后進(jìn)行熱力計(jì)算，得出制冷系統(tǒng)各部件的容量大小和使用要求。接下來就是選擇制冷壓縮機(jī)、冷凝器、節(jié)流裝置等制冷工藝中的設(shè)備，結(jié)合生產(chǎn)要求，合理選定供冷方式和機(jī)組臺(tái)數(shù)等。庫房的冷卻設(shè)備主要考慮排管及冷風(fēng)機(jī)，涉及排管的型式、布置方式等問題。該部分的教學(xué)要求學(xué)生將制冷原理與設(shè)備的先行課程進(jìn)行進(jìn)一步的回顧和加強(qiáng)，了解對(duì)制冷系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本流程，從而便于在工程當(dāng)中的實(shí)際利用。

第4部分主要圍繞制冷管道的設(shè)計(jì)和敷設(shè)進(jìn)行教學(xué)。設(shè)計(jì)一個(gè)制冷系統(tǒng)很大程度上取決于制冷劑管道系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是否合理。經(jīng)過計(jì)算合理選定制冷系統(tǒng)各部分選用的管道，再將壓縮機(jī)、制冷設(shè)備、閥門等部件合理地連接起來，整個(gè)過程包括管徑確定、管子類型選擇、管道及管件的布置和保溫等。該部分的教學(xué)要求學(xué)生掌握管道的計(jì)算、并了解管道的部件、支架的型式，便于在實(shí)際操作中合理應(yīng)用。

最后一部分教學(xué)內(nèi)容圍繞氣體調(diào)節(jié)庫房補(bǔ)充教學(xué)。氣調(diào)保鮮技術(shù)是通過調(diào)整環(huán)境氣體成分來延長(zhǎng)食品貯藏壽命和貨架壽命的技術(shù)，其基本原理為：在一定的封閉體系內(nèi)，通過各種調(diào)節(jié)方式得到不同于正常大氣組分的調(diào)節(jié)氣體，抑制導(dǎo)致食品變敗的生理生化過程及微生物的活動(dòng)。在選擇調(diào)節(jié)氣體組成與濃度的同時(shí)，還必須考慮溫度和相對(duì)濕度這兩個(gè)十分重要的控制條件。該部分的教學(xué)要求學(xué)生結(jié)合生活實(shí)際，掌握主要的農(nóng)產(chǎn)品的保鮮要求，掌握氣調(diào)的主要方式及主要原理，指導(dǎo)生產(chǎn)工作。

基本教學(xué)內(nèi)容完成后，教師需要將5個(gè)部分的教學(xué)內(nèi)容融會(huì)貫通，使學(xué)生從基本定義到原理再到實(shí)際應(yīng)用可以靈活使用。安排相應(yīng)課時(shí)的實(shí)踐教學(xué)，通過現(xiàn)場(chǎng)觀察大型氨冷庫、小型氟利昂冷庫及氣調(diào)保鮮庫等建筑，全面掌握所學(xué)知識(shí)，并做一個(gè)模擬的冷庫規(guī)劃及設(shè)計(jì)，加深對(duì)所學(xué)內(nèi)容的認(rèn)識(shí)和吸收。對(duì)于我校的熱能與動(dòng)力工程專業(yè)定位，學(xué)生主要掌握電廠熱能與動(dòng)力工程、能源與環(huán)境、制冷及低溫工程方向的專業(yè)課。從專業(yè)定位可見，冷庫制冷工藝設(shè)計(jì)的開設(shè)，有助于學(xué)生聯(lián)系生產(chǎn)生活實(shí)際，為就業(yè)及農(nóng)科院校工科服務(wù)農(nóng)科奠定理論基礎(chǔ)。該門課程的合理教學(xué)，基于教材又高于教材，能合理把握重難點(diǎn)，為培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、思考能力及應(yīng)用能力有一定的效果。

針對(duì)農(nóng)科院校熱能與動(dòng)力工程專業(yè)的特色，我校開設(shè)冷庫制冷工藝設(shè)計(jì)課程，力求使學(xué)生掌握冷庫制冷行業(yè)的相關(guān)知識(shí)，服務(wù)于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)生活。根據(jù)知識(shí)的關(guān)聯(lián)性，沒有完全按照教材編排順序，提出分類教學(xué)的辦法，目的是使學(xué)生能夠更加合理地掌握教學(xué)內(nèi)容。

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