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应用型本科油气输送管道教学的探讨

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[摘要]“输油管道设计与管理”和“输气管道设计与管理”是油气储运工程专业最重要的专业课之一。对“输油管道设计与管理”和“输气管道设计与管理”两门课程的联系和差异进行分析,针对应用型大学学生的学习现状,提出这两门课程改革的建议,提高学生学习积极性,提高教学质量。

[关键词]应用型本科;油气储运;输油管;输气

管油气储运工程专业学生应具备较强的工程设计计算能力和一定的生产运营与维护过程技术管理能力。因此,在各个开设油气储运工程专业的高校,均开设了“输油管道设计与管理”(以下简称“输油管”)和“输气管道设计与管理”(以下简称“输气管”)两门必修课程。因这两门课程的先修课程基本相同,均为流体力学、传热学、泵和压缩机等专业基础课,且两门课程内容之间并无先后关系,在各高校的油气储运本科培养计划中,常将这两门课程在同一学期开设。在教学过程中发现,在同一学期同时学习这两门课程时,常出现概念与计算公式混淆的情况。本文总结了输油管与输气管课程的差异与联系,并以此为出发点提出对这两门课程教学的思考。

1输油管与输气管课程的联系与差异

我国输油管的研究与教学较早。1944年,我国油气储运工程奠基人翁心源在美国学习期间编写了《油管工程》,成为1955年张英教授第一次开设《输油管》课程的启蒙教材;1955年,工业出版社组织合作翻译了苏联教材《输油管的建造》[1];1979年,由严大凡等人编写的《输油管道设计与管理》首次公开出版;1986年,严大凡主编对1979年版的《输油管道设计与管理》进行增删后再版;杨筱蘅和张国忠先后于1996、2006年对《输油管道设计与管理》进行修订。与输油管相比,我国输气管的研究与教学相对滞后很多。1985年,华东石油学院根据《输气管工艺设计》课程大纲出版了第一部《输气管道设计与管理》教材;1991年,姚光镇在此基础上进行修订再版;1999年,李玉星、姚光镇再次修订编写第二版。最新修订的《输油管道设计与管理》和《输气管道设计与管理》知识覆盖面广、理论推导详细,成为目前各大院校油气储运工程专业学生学习《输油管》和《输气管》的经典教材。随着“应用型”教材的发展,西安石油大学蒋华义等编写了《输油管道设计与管理》,常州大学王树立等编写了的《输气管道设计与管理》侧重应用与设计的教材,作为《输油管》和《输气管》的教材或教学参考书或工程技术人员的参考书。无论是研究型还是应用型大学,输油管与输气管的教学内容均有很多相似相通之处。(1)管道流体流动公式均以《工程流体力学》为基础进行推导。原油与天然气均为流体,因此流体管道流动的串联、并联特性在输油管、输气管中均适用。输油管和摩阻计算、压降计算可直接套用水力学的计算公式,但输气管的流量公式由流体流动的连续性方程推导得出,考虑到气体的压缩性,在推导时需与状态方程共同求解。(2)温降计算均以传热学为基础进行推导。当输油管道忽略摩擦热、输气管忽略焦-汤效应时,管道温降均可用舒霍夫温降公式表示。(3)管道系统工作点均通过管道特性曲线与泵/压缩机特性曲线联立求解获得。当输油管道采用“密闭输送”时,输油管与输气管工作点求解方法相同。(4)干线站场停输及泄漏对流量、沿线压力的影响相同。因为输送流体介质的性质不同,输油管与输气管也有诸多不同之处[2-3]。

2应用型本科学生的学习现状

教学质量是高等学校的生命线。一个好的教师,应当懂得因材施教,了解学生的学习现状,结合课程特点组织课堂教学。与研究型本科学生相比,应用型本科学生的学习基础较差,但动手能力相对较强。主要表现为以下几点:(1)应用型本科学生并不关注公式推导过程,通常只对公式“用哪里”和“怎么用”感兴趣。公式就如同一个“黑箱子”,他们仅想要知道进入“箱子”的是什么参数,从“箱子”中出来的是什么参数,极少思考诸如“如何基于公式进行建模”、“是否可将这一推导过程应用于其他公式的推导”的问题。(2)应用型本科学生对英语、数学等基础课程的学习投入较少。以某应用型大学油气储运工程学生为例,该校一个班38名学生中,高等数学一期末考试不及格人数超过25人,约占班级总人数的70%;大三时通过大学英语4级考试的学生不超过15人,仅占班级总人数的39%。英语、数学基础薄弱,导致专业基础课、专业课学习的过程非常吃力。(3)应用型本科学生的动手积极性和动手能力较强。在理论教学与实验课程的学习态度对比较为明显。进行理论教学时,一节课45分钟的时间里,大部分学生只能保持30分钟左右的听课时间。而实验教学过程中,他们关注实验装置原理和实验流程,专心记录实验数据。

3课程教学的几点思考

《输油管》和《输气管》是两门内容相近,但计算过程又相对复杂的课程。针对应用型本科学生的特点,对这两门课程的教学方式应进行改革。(1)在教学中,避免大段地进行公式推导,多讲授公式的应用案例。以输油管布站为例,在引出计算公式及布站的步骤后,给出部分真实的地理数据及要求,课堂上根据数据和要求进行计算。随机抽查学生的计算思路,引导他们完成所需计算。而对于基础较好,又有进一步深造欲望的同学,可只讲授公式推导的思路,再解答同学的疑问。(2)把整块知识点切割成小块知识点,以专题形式讲授,每个专题内容相对独立。以输气管布站为例,不考虑末段储气时,给出相关数据,引导学生进行布站。讲到末段储气后,再引导学生计算末段长度,布站。(3)当讲授到容易混淆的知识点时,把输油管与输气管相关的知识点对比讲授,让学生在学习的过程中有比较地记忆。以温降曲线为例,输气管与输油管的温降曲线相似。但因油管的摩擦热和气管的焦汤效应及油气的性质差异,两条曲线又有差别。在讲授时应注意解释两者差异及差异产生的原因。

4结语

《输油管》与《输气管》都是油气储运工程的重要专业课。在进行课堂教学时,应了解这两门课程的差异与联系,根据学生的特点改革教学方式,避免大段公式推导,多讲解应用案例,以专题形式把切割知识点讲解,易混淆的地方详细讲解。提高学生学习过程的积极性,使学生学有所成。

参考文献

[1]严大凡.油气储运专业建业一甲子回溯[J].油气储运,2012,31(6):401-406.

[2]李玉星,姚光镇.输气管道设计与管理[M].山东东营:中国石油大学出版社,2009.

[3]杨筱蘅.输油管道设计与管理[M].山东东营:中国石油大学出版社,2006.

作者:方丽萍;梁金禄;钟莹莹;喻鹏;周雄 单位:钦州学院

中国海上油气杂志责任编辑:张雨    阅读:人次
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