高溫高壓極端工況下核電系統綜合換熱虛擬仿真實驗是華東理工大學建設的虛擬仿真實驗課程。
基本介紹
- 中文名：高溫高壓極端工況下核電系統綜合換熱虛擬仿真實驗
- 建設院校： 華東理工大學
- 課程負責人： 周幗彥
- 授課教師：塗善東、邢改蘭、曹軍、吳清
課程性質,教學目標,
課程性質
課程背景
《工程熱力學》是面向安全工程、過程裝備與控制工程、熱能工程等專業的一門重要的專業必修基礎課程，是研究熱能與其他形式能量(特別是機械能)相互轉換規律和方法，以及提高能量轉換效率途徑、能源利用經濟性的- -1門學科。其中，熱力學第一定律和第二-定律是工程熱力學的“綱”，是課堂教學的重點內容。能量傳遞與轉換是通過物質在不同熱力過程中的狀態變化實現，如何將實際複雜的工程問題簡化，建立合適的分析模型，套用熱力學第一定律 和第二定律進行分析計算,進而實現對熱力過程能效合理評價、對相關熱力設備精準設計是教學的重點和難點。熱力過程的泛在性、複雜性、多變性和危險性，給課程實驗教學帶來很大困難。
核能作為安全、經濟、高效的清潔能源，其作用日益凸顯，成為我國積極應對氣候變化、兌現減排承諾和清潔低碳發展、實現“碳達峰”“碳中和”願景目標的必然選擇。《工 程熱力學》作為低碳排放和實現碳中和的重要技術基礎學科，其基本原理和方法是保障核能高效、安全轉化的重要基礎。隨著核電積極有序發展戰略的實施，將核電系統能源轉化相關過程引入《工程熱力學》課程教學，增強學生核電安全轉化相關知識的儲備，對保障今後大規模核電的安全高效利用具有重要的意義。
華東理工大學作為上海市唯一設 立安全科學與工程學科碩士學位授權點的單位,擁有國內唯-的承壓系統與安全教育部重點實驗室。實驗室-直秉持科學發展與國家需求相結合的理念，在核電設備設計製造、安全運行與維護、機泵閥類設備關鍵技術領域取得了具有重要學術影響或重大工業套用價值的創新成果，研究編制我國首部核電承壓設備安全評定標準，支持了“華龍-號”、CAP1 400核電等重大項目的建設，支撐了我國首台示範快堆和空間堆工程項目的技術推進，突破國外技術封鎖，推動了行業進步，發揮了重要的科技牽引作用。同時，實驗室堅持科教融合，以培養具有實踐能力、工程意識、科研創新精神的高素質人才為目標，改造提升傳統的實驗教學內容和實驗技術方法，加強綜合性、設計性、創新性實驗，努力打造具有創新性、高階性和挑戰度的“金課”。不斷創新教學模式、凝練科研創新素材、搭建虛擬仿真實驗平台，推進以科學思維、創新能力培養為導向的課程建設之路。
為此，華東理工大學《工程熱力學》教學團隊依託承壓系統與安全教育部重點實驗室，充分利用團隊科研成果和學院平台優勢，科教融合，將熱力學基本原理的典型套用案例-一核能發電系統引入《工程熱力學》實驗教學，以“華龍一號”為原型，面向安全工程及相關專業學生開發設計了“高溫高壓極端工況下核電系統綜合換熱”虛擬仿真實驗，通過採用三維虛擬仿真技術，以虛擬方式呈現- -個典型的、難以在傳統實驗中展現的核電一、二迴路綜合換熱運行系統，實現了工程熱力學實驗的線上教學。
教學目標
本虛擬仿真實驗通過理論學習、案例分析、 仿真操作和線上線下討論等多種形式，將核電系統一、 二迴路的換熱能效、規範操作、安全預警、事故分析等知識融合呈現，有利於學生全面深入學習與訓練。通過本虛擬仿真實驗教學課程的學習，達到以下教學目標:
(1)通過本項目教學，可以讓學習者了解核電系統的構成; .
(2)掌握核能與熱能轉化的基本原理及相應的安全知識;
(3)學習對流換熱和相變換熱特徵參量的測量及分析方法;
(4)研究堆芯參數、蒸汽發生器參數、換熱工質變化對系統溫度特性的影響關係，掌握基於高效目標的設計策略;
(5)建立核電系統安全運行觀念，學會在合理範圍內規範操作實驗;
(6)探索核電系統換熱能效對安全可靠性的影響。
