簡介：化學(xué)工程教育的挑戰(zhàn)與創(chuàng)新,CHALLENGESCREATIONSOFCHEMICALENGINEERINGEDUCATION金涌張立平余立新駱廣生清華大學(xué)化工系200811,各國抽樣數(shù)目（共2，158人）DECHEMAWORLDCHEMICALENGINEERINGCOUNCILWCECSURVEY“HOWDOESCHEMICALENGINEERINGEDUCATIONMEETTHEREQUIREMENTSOFEMPLOYMENT”SEPTEMBER2004,找到第一職位時(shí)間（月）,抽樣人員就業(yè)專業(yè)分布,圖教育對(duì)多種能力培養(yǎng)分類,1基礎(chǔ)知識(shí)運(yùn)用能力,2一般性教育重要性,3跨學(xué)科思維,4科研潛力,5在團(tuán)隊(duì)中工作效率,6領(lǐng)導(dǎo)能力,7收集信息能力,8分析信息能力,9信息資源,10批判式思維,11系統(tǒng)的過程和產(chǎn)品設(shè)計(jì)能力,12社交能力,13外語能力,14多元文化理解能力,15提出問題的能力,16解決問題的能力,17管理能力,18財(cái)務(wù)基礎(chǔ)分析理解力,20對(duì)可持續(xù)發(fā)展原則的認(rèn)知,19自學(xué)能力及全生命周期學(xué)習(xí),,,,,,,,,,,,,,,,,,,,21對(duì)市場(chǎng)原則的認(rèn)知,22職業(yè)道德、倫理、責(zé)任心,,,,,,,,,表被調(diào)查者評(píng)分最高的選項(xiàng),教師的激勵(lì)作用,分?jǐn)?shù),分?jǐn)?shù),教師授業(yè)滿意度,分?jǐn)?shù),分?jǐn)?shù),就業(yè)所需課程深度,分?jǐn)?shù),分?jǐn)?shù),教師的優(yōu)秀和敬業(yè)精神,分?jǐn)?shù),分?jǐn)?shù),課程組織的優(yōu)勢(shì),分?jǐn)?shù),分?jǐn)?shù),大學(xué)畢業(yè)生的反饋,中國略優(yōu)條目對(duì)教師優(yōu)秀敬業(yè)精神整體略優(yōu)條目授課滿意度課程深度教師的激勵(lì)作用兩者持平課程設(shè)置和組織,對(duì)學(xué)習(xí)化工的愉悅度,學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)化工專業(yè)不愉悅程度,中國33美國5英國8德國22平均17受教育者不滿意是最大的挑戰(zhàn),提高學(xué)生學(xué)習(xí)的自覺性,化學(xué)工程科學(xué)有著強(qiáng)大的學(xué)術(shù)魅力可滿足學(xué)生的好奇心（CURIOSITY）好奇心是自兒時(shí)起，終生推動(dòng)對(duì)未知世界探索的動(dòng)力。世界資源能源環(huán)境容量的有限性和人類改善生活品質(zhì)要求的持續(xù)性,急切把最新科學(xué)成果用于最重要領(lǐng)域納米技術(shù)生物技術(shù)系統(tǒng)科學(xué)與非線性數(shù)學(xué)材料科學(xué)等的研究都是化工的新生長點(diǎn)，有寬闊的科學(xué)研究舞臺(tái)。,可滿足學(xué)生的事業(yè)心（AMBITION）,化工科學(xué)研究面寬闊，它的產(chǎn)品種類多，數(shù)量大，應(yīng)用于人們衣、食、住、行、視聽各方面須臾不可缺少?；た茖W(xué)研究基本內(nèi)涵與煉油、建材、冶金、有色制藥、環(huán)保等工業(yè)有共同之處。輻射能力強(qiáng)。有創(chuàng)造大工程創(chuàng)新，有培育大企業(yè)家的沃土。,化學(xué)工程科學(xué)范式的討論十分重要,決定核心課程、輔助課程的內(nèi)容、深度等及它們的內(nèi)在聯(lián)系決定教學(xué)手段的組織運(yùn)用決定學(xué)科創(chuàng)新方向，新的生長點(diǎn)，交叉擴(kuò)張。決定了學(xué)科的吸引力和生命力。,化學(xué)工程學(xué)范式的演化,第一階段范式1915年LITTLE【美】提出單元操作概念1921年MIT世界第一個(gè)化工系誕生確認(rèn)以機(jī)械系（傳熱、流體力學(xué)等）化學(xué)系（熱力學(xué)、動(dòng)力學(xué)、擴(kuò)散、混合等）核心課程組成，確立了單元操作的課程理論體系。第二階段范式1957年歐洲第一屆化學(xué)反應(yīng)工程學(xué)會(huì)議界定了它的學(xué)科范疇、研究方法完成了“三傳一反”即向動(dòng)量傳遞、熱量傳遞、質(zhì)量傳遞和反應(yīng)工程的范式轉(zhuǎn)變。1970年以后，化學(xué)工業(yè)特別石油化工規(guī)模加大，計(jì)算機(jī)融入，系統(tǒng)工程成功運(yùn)用，生物化工的發(fā)展等孕育著突破。,第三階段范式人們感到了原來化工范式的局限，企望新突破。郭慕孫提出第三階段范式應(yīng)是“三傳一反”X，其中X是待定、可變、形成中的要素。韋潛光提出第三階段范式應(yīng)是跳出“過程工程”藩籬而定義為“產(chǎn)品工程”，以產(chǎn)品性能與結(jié)構(gòu)關(guān)系設(shè)計(jì)為主要特征。金涌等曾以化工的研究對(duì)象已擴(kuò)展到物質(zhì)能量信息三要素的關(guān)系，提出以“物質(zhì)傳遞與轉(zhuǎn)化”、“能量傳遞與轉(zhuǎn)化”和“信息傳遞與轉(zhuǎn)化”的“三傳三化”為新范式。成為區(qū)別其他工程學(xué)科的顯著特點(diǎn)。,化學(xué)化工學(xué)科貫通,化學(xué)家研究單個(gè)原子或分子在反應(yīng)中的細(xì)節(jié)，可以在飛秒（1015S）量級(jí)內(nèi)，即在化學(xué)鍵斷裂和成鍵的時(shí)間尺度內(nèi)進(jìn)行解釋和控制。研究分子間作用力，理解物質(zhì)的性能和相互作用?；W(xué)家研發(fā)大規(guī)模合成新物質(zhì)的能力把化學(xué)與物理非線性、強(qiáng)交聯(lián)、多變量巨系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)能力跨越分子前沿（美）創(chuàng)新型社會(huì)要求產(chǎn)、學(xué)、研無縫鏈接的社會(huì)需要，2007年六部委推動(dòng)新技術(shù)研發(fā)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟的組建。,“因材施教”和“少而精”的教學(xué)理念,承認(rèn)人的智商，前期教育水平，主觀努力等是有差別的，大學(xué)生和研究生應(yīng)沒有統(tǒng)一負(fù)擔(dān)過重的尺度。鼓勵(lì)學(xué)生通過彈性作業(yè)、指導(dǎo)教學(xué)、參加專題研究、選課、分級(jí)考試等并在成績單上反應(yīng)出來。國外MIT、哈佛等校的學(xué)生負(fù)擔(dān)遠(yuǎn)高于一般州立大學(xué)，這些學(xué)校享有資源多、生源好，應(yīng)該有不同的教學(xué)課程設(shè)置，不同的教材，不同的教學(xué)效果，理所應(yīng)當(dāng)。,“工程教育”與“工程”漸行漸遠(yuǎn),教師工程經(jīng)驗(yàn)不足科研趨向基礎(chǔ)研究，工程轉(zhuǎn)化難度大。學(xué)生生產(chǎn)實(shí)習(xí)弱化軟課題增多，實(shí)驗(yàn)課題下降全課程教育理念（TOTALENGINEERINGEDUCATION）,跨學(xué)科素質(zhì)養(yǎng)成,超越本專業(yè)的知識(shí)范疇綜合整體思考難題分解解決復(fù)雜實(shí)際命題突破專家教育目標(biāo)的局限“ANEXPERTISONE,WHOKNOWSMOREANDMOREABOUTLESSANDLESS”。,領(lǐng)域劃分,無機(jī)和復(fù)合材料化工,無機(jī)和復(fù)合材料化工,21世紀(jì),20世紀(jì),19世紀(jì),18世紀(jì),化工,機(jī)械,工藝,農(nóng)林食品,纖維造紙化工,生物醫(yī)藥化工,化工基礎(chǔ),能源和基本有機(jī)化工,無機(jī)和復(fù)合材料化工,化學(xué),生物,數(shù)學(xué),動(dòng)熱力力學(xué)學(xué),,,天文學(xué),物理,聲學(xué),光學(xué),電磁學(xué),力學(xué),微積分,醫(yī)學(xué),植物學(xué),微生物學(xué),無機(jī),有機(jī),物化,分析,學(xué)科劃分化學(xué)工程化學(xué)工藝應(yīng)用化學(xué)生物化工工業(yè)催化,哲學(xué),學(xué)科時(shí)空劃分變化,領(lǐng)域劃分,動(dòng)物學(xué),世界著名大學(xué)辦學(xué)新理念,哈佛大學(xué)著力培養(yǎng)能引領(lǐng)世界，具有國際視野的各領(lǐng)域的領(lǐng)袖人物?！熬C合性、選擇性、基礎(chǔ)性、靈活性”原則檢討自從70年代執(zhí)行的核心課程體制（THECORECURRICULUM過于集中于專論（ACADEMICTOPICS忽視現(xiàn)實(shí)問題（REALLIFEISSUES學(xué)校培養(yǎng)越來越窄，解決現(xiàn)實(shí)問題需要知識(shí)面越來越寬。其結(jié)果使哈佛大學(xué)成為越來越有名，卻越來越失去靈魂的學(xué)校之一。200727，三年教改討論會(huì)最終報(bào)告,哈佛大學(xué)培養(yǎng)學(xué)生標(biāo)準(zhǔn),對(duì)于世界、社會(huì)和自身的認(rèn)識(shí)和鑒別能力。對(duì)各種文明、信仰、價(jià)值取向有廣闊的視野。道德倫理選擇的判斷能力。對(duì)自然、社科、工程、藝術(shù)的興趣某一領(lǐng)域有較高專業(yè)水平。加強(qiáng)通識(shí)教育、解決現(xiàn)實(shí)生活問題的能力。,瑞士蘇黎世大學(xué)跨學(xué)科教學(xué)與科研模式以社會(huì)倫理學(xué)研究為例,研究內(nèi)容延伸至醫(yī)學(xué)、自然科學(xué)、社會(huì)學(xué)、環(huán)境學(xué)、生物學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)。綜合交叉課題道德的取向、結(jié)構(gòu)、基本理念、正義基本概念、個(gè)人自律學(xué)生從不同學(xué)科出發(fā)→倫理學(xué)→回到原各自領(lǐng)域知識(shí)個(gè)性化，創(chuàng)新認(rèn)知內(nèi)化。組建綜合研究中心、虛擬實(shí)驗(yàn)室,普林斯頓高等研究院創(chuàng)始人弗萊克斯,大學(xué)不是溫度計(jì)，對(duì)社會(huì)每一流行風(fēng)尚都作出反應(yīng)。大學(xué)給予社會(huì)的是不總是它想要的，是它需要的。與社會(huì)保持一定距離，才能免世俗干擾，潛心學(xué)術(shù)，免于投機(jī)泡沫。,世界著名大學(xué)辦學(xué)新理念,MIT20061013對(duì)教育使命和核心課程綜合審議報(bào)告更靈活，更寬廣，跨學(xué)科教育大力發(fā)展人文、藝術(shù)、社科與自然科學(xué)、工程技術(shù)的交叉。耶魯大學(xué)定位是培養(yǎng)國家和世界領(lǐng)袖，已為美國、墨西哥、德國培養(yǎng)了78位總統(tǒng)。加州理工至2005年已有31人獲諾貝爾獎(jiǎng)32次，中國的著名科學(xué)家周培源、趙忠堯、談家禎、錢學(xué)森都獲該校博士學(xué)位。,清華大學(xué)定位及人才培養(yǎng)目標(biāo),學(xué)術(shù)大師學(xué)派奠基人、領(lǐng)域先驅(qū)者（兩院院士1537人，2001年12月占25）興業(yè)之士企業(yè)家、金融家、經(jīng)理治國之材主席、總理、部長,了解人材素質(zhì)的內(nèi)涵,1617世紀(jì)科學(xué)精神與人文精神互相支持、交融。哥白尼、伽利略等解開心靈枷鎖，人主體意識(shí)覺醒。對(duì)宇宙、對(duì)自然、對(duì)自身重新審視，人性解放，促進(jìn)了科學(xué)，科學(xué)發(fā)展證明人性價(jià)值。1820世紀(jì)科學(xué)與人文走向分立、疏離和對(duì)抗，科學(xué)是冰冷的，精密的，普適的表述自然規(guī)律，人文是鮮活的，具體的，混沌的，詩意的，解構(gòu)社會(huì)和個(gè)體?？茖W(xué)家抨擊人文學(xué)者對(duì)科學(xué)、數(shù)學(xué)的無知。人文學(xué)者抨擊科學(xué)家，科學(xué)不過是“眾多故事中的一個(gè)，對(duì)客觀認(rèn)知的追求是一種唐吉珂德式的幻想?！?2021世紀(jì)物理學(xué)與生物學(xué)的發(fā)展揭示了自然科學(xué)中蘊(yùn)涵的人文價(jià)值?；虻陌l(fā)現(xiàn)分子層面上生命現(xiàn)象與非生命現(xiàn)象的統(tǒng)一性。孕育了生命現(xiàn)象的自然生態(tài)環(huán)境與生命現(xiàn)象一樣高貴和重要?？茖W(xué)與人文無論和諧還是分立，共有一個(gè)載體“人”。超越具體學(xué)術(shù)領(lǐng)域，走出現(xiàn)代文明發(fā)展困境。,科學(xué)是工程創(chuàng)造的依據(jù)（如永動(dòng)機(jī)是不可行的）工程為科學(xué)提出新命題（如航天、可控核聚變、可燃冰開采等，提出科學(xué)新命題）區(qū)分真?zhèn)?科學(xué)與工程關(guān)系,陀螺儀結(jié)構(gòu)與唐代被中香爐科學(xué)與工程的巧妙結(jié)合,工程與人文關(guān)系,人文指導(dǎo)創(chuàng)造方向（核科學(xué)可用于氫彈，也用于核電站）工程創(chuàng)造（小說、電視、戲劇、人文表達(dá)工程創(chuàng)造中可歌可泣的故事）豐富人文發(fā)展內(nèi)涵，為其物質(zhì)基礎(chǔ)（提供電視、錄像、動(dòng)畫手段）,工程與人文,人與機(jī)器人，誰是最終主宰機(jī)器人的信息處理速度快（IBM“深藍(lán)”每秒判斷2億個(gè)棋盤位置），信息儲(chǔ)存量大，運(yùn)轉(zhuǎn)準(zhǔn)確性高，比人更有優(yōu)勢(shì)。機(jī)器人三定律（艾薩克阿西莫夫）（一）機(jī)器人不得傷人（二）服從人的一切命令，但命令不與第一定律抵觸（三）機(jī)器人保護(hù)自己的存在，但不得與第1、2定律抵觸。,工程與藝術(shù)關(guān)系,工程對(duì)美進(jìn)行科學(xué)表達(dá)（建筑、汽車、家具設(shè)計(jì)）藝術(shù)的大膽想象，對(duì)完美追求的品格指導(dǎo)工程去創(chuàng)造美的事物（科幻）,工程與藝術(shù),瑪麗蓮夢(mèng)露大廈北京MAD建筑師事物所（馬巖松）參與加拿大多倫多地區(qū)設(shè)計(jì)競(jìng)賽獲獎(jiǎng),利用大腦對(duì)清晰和模糊畫面反應(yīng)的差異大腦分析清晰圖像的速度比分析模糊圖像速度快一部分圖像保持清晰，另一部分圖像保持粗糙可以創(chuàng)造出隨距離而改變的畫面,遙見翠色近看無古人詠“清明”詩,北魏嵩岳寺塔（公園523年）,內(nèi)部為樓閣式，外部為密檐式磚塔平面呈12角形，內(nèi)部為八角形，共15層，高40多米。,工程與藝術(shù),藝術(shù)捕捉瞬間的能力，超前虛擬，協(xié)助抓住和突破關(guān)鍵。通過科學(xué)思維與先進(jìn)手段把虛擬創(chuàng)造性的復(fù)原為真實(shí)。,科學(xué)與藝術(shù)的關(guān)系,低維凝聚態(tài)物理國際學(xué)術(shù)研討會(huì)招貼畫華君武,兩個(gè)電子結(jié)成“庫珀對(duì)”呈超導(dǎo)性，單電子則被困擾無超導(dǎo)行為。60個(gè)碳原子的“布基球”成蜂巢狀，沒有伴侶的蜜蜂被束縛。,科學(xué)與藝術(shù),相對(duì)論性重離子碰撞國際學(xué)術(shù)研討會(huì)招貼畫李可染,碰撞后兩個(gè)迅速背向飛離的原子核之間在很短時(shí)間內(nèi)沒有物質(zhì)，卻被激發(fā)，與宇宙大爆炸最初瞬間相似。,對(duì)稱與不對(duì)稱吳冠中,對(duì)稱是美妙的。鏡象組合充滿活力?；玖Ｗ釉谌跸嗷プ饔孟掠罘Q不守恒定律和手性化合物都顯示出不對(duì)稱美。,作業(yè),“弦論”現(xiàn)實(shí)世界4維空間是由比夸克更小，具有10維空間的基本單元的“弦”所構(gòu)成的?？梢员扔鳛橐砸粋€(gè)3維空間的絲線繡出一個(gè)2維空間的圖像。請(qǐng)對(duì)“弦論”理念做一個(gè)類似的藝術(shù)表達(dá)。,“理論物理（弦論）學(xué)術(shù)會(huì)議”擬設(shè)計(jì)的招貼畫方案,里白芒德布羅圖形,“分形”簡單性產(chǎn)生復(fù)雜性的例證知道結(jié)構(gòu)的一小部分就能從標(biāo)度關(guān)系預(yù)言整體結(jié)構(gòu),人文與藝術(shù)的關(guān)系,人文指導(dǎo)創(chuàng)造方向（向上的、陽光的還是頹廢的、暴力的）藝術(shù)化的表達(dá)人文（會(huì)更成功，更有感染力，相反說教式的表達(dá)必然失敗）,人文與藝術(shù)理趣詩,青山遮不住，畢竟東流去（辛棄疾）對(duì)事物發(fā)展必然性認(rèn)識(shí)不識(shí)廬山真面目，只緣身在此山中（蘇軾）個(gè)體認(rèn)識(shí)的局限性雛鳳清子老鳳聲（李商隱）新生事物的無限生命力山外青山樓外樓（林生，題臨安?。┱J(rèn)識(shí)的無止境,人文與科學(xué)的關(guān)系,人文通過思維，價(jià)值取向，政令影響科學(xué)發(fā)展方向和速度科學(xué)思想傳播改變?nèi)藗兯季S、價(jià)值取向（如反對(duì)迷信）,人文與科學(xué),關(guān)于醫(yī)學(xué)目的之討論治愈疾病阻止死亡，延長生命現(xiàn)代醫(yī)學(xué)不能解決疾病、衰老和死亡所有國家遲早要導(dǎo)致醫(yī)療系統(tǒng)危機(jī)解除疼痛和疾苦安樂死和醫(yī)助自殺是否正當(dāng)管理疾病對(duì)于疾病起因的探尋，預(yù)防和維持健康，以健康人群為服務(wù)對(duì)象“生得好，老得晚，病的少，死得靜”。醫(yī)療資源配置與市場(chǎng)與社會(huì)地位的關(guān)系科學(xué)本身無法確定其目的，人文決定價(jià)值取向。,哲學(xué)與自然科學(xué),思索基因的人文意義基因不會(huì)衰老，一代一代從一個(gè)體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)體。基因生存時(shí)間以千百萬年計(jì)算，在個(gè)體死亡前拋棄這個(gè)個(gè)體。各種生物的出現(xiàn)，是基因與環(huán)境和同類拼殺的機(jī)器。基因的目的是繁衍自身，改善生存品質(zhì)奮斗。各種生物都是基因的傀儡，戀愛、擇偶也是為了基因優(yōu)化和有利突變。這種對(duì)人生的解釋也許引起我們深思。,倫理與自然科學(xué)干細(xì)胞研究,嵌合體CHIMERA兩個(gè)（或以上）遺傳上不同組織組成的機(jī)體。如器官移植、兩個(gè)受精卵融合等，倫理認(rèn)同。雜合體（HYBRID兩個(gè)不同物種的配子（精子、卵子）發(fā)育成的個(gè)體，如騾子，倫理不認(rèn)同人與獸雜合體。細(xì)胞質(zhì)雜合體（CYBIRD英國人工受精與胚胎學(xué)管理局2008117正式批準(zhǔn)研究人獸混合胚胎（人的干細(xì)胞與動(dòng)物卵細(xì)胞培養(yǎng)克隆胚胎），了解干細(xì)胞在體內(nèi)如何發(fā)展成各種器官的，研究老年癡呆癥、脊椎萎縮、帕金森癥。,人文科學(xué)有助于開拓視野,形成思維的整體性養(yǎng)成批判意識(shí)，增加想象力超越傳統(tǒng)規(guī)范培養(yǎng)寬泛廣博，觸類旁通，交融互補(bǔ)的綜合思維。,資源能源環(huán)境社會(huì)課程設(shè)計(jì),選題與時(shí)代發(fā)展特征，國家重大需求密切相關(guān)。有一定的科學(xué)內(nèi)涵和深度?？梢詮亩鄬W(xué)科角度切入如自然科學(xué)生態(tài)學(xué)、熱力學(xué)、環(huán)境學(xué)、化學(xué)等社會(huì)科學(xué)哲學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)、倫理學(xué)等工程科學(xué)化工、冶金、建材中節(jié)能減排和資源高效利用等。中外不同視角切入。又防止內(nèi)容分散，邏輯離亂。,21世紀(jì)進(jìn)入自然資源稀缺的時(shí)代我國兩型社會(huì)建設(shè)，經(jīng)濟(jì)的全面，和諧和持續(xù)發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)資源的高效、重復(fù)、循環(huán)利用的理念、技術(shù)和創(chuàng)造。低碳經(jīng)濟(jì)能源的梯級(jí)利用節(jié)能，CO2的減排、捕集、再利用、封閉，環(huán)境和生態(tài)的保護(hù)。,循環(huán)經(jīng)濟(jì),中國經(jīng)濟(jì)面臨的機(jī)遇與挑戰(zhàn)可持續(xù)發(fā)展的形成演變沿革循環(huán)經(jīng)濟(jì)的哲學(xué)、人文社會(huì)學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)、生態(tài)學(xué)、工程科學(xué)基礎(chǔ)循環(huán)經(jīng)濟(jì)的理論平臺(tái)、工程平臺(tái)、法律和教育平臺(tái)的建設(shè)。,生態(tài)工業(yè)工程,生態(tài)工業(yè)工程的內(nèi)涵、生態(tài)學(xué)原理、系統(tǒng)分析方法生態(tài)工業(yè)的工程技術(shù)原則進(jìn)化替代原則減量化原則循環(huán)利用原則再資源化原則系統(tǒng)綜合規(guī)劃原則,低碳經(jīng)濟(jì),低碳經(jīng)濟(jì)理念產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)與能源結(jié)構(gòu)科技創(chuàng)新推進(jìn)低碳經(jīng)濟(jì)CO2的捕集、再利用、埋藏政策、法規(guī)與低碳經(jīng)濟(jì),考核與總結(jié),學(xué)習(xí)小組自由研究型選題結(jié)合身邊或結(jié)合當(dāng)前實(shí)際選題文獻(xiàn)、實(shí)際調(diào)查、設(shè)計(jì)計(jì)算、分析、總結(jié)、PPT制作演講、提問、評(píng)論、答辯評(píng)獎(jiǎng),密歇根大學(xué)跨學(xué)科課程設(shè)計(jì),合作課程不同學(xué)科領(lǐng)域教師共同選題、組織和講授。整合講授頂層策劃、協(xié)調(diào)、分工講授。協(xié)同式課程兩門以上獨(dú)立但相關(guān)課程，同步講授，不同視角、定期研討整合交流。階梯式課程深度不同，相互為基礎(chǔ)，分時(shí)段講授，總體躍升。綜合式課程設(shè)計(jì)供不同系，不同專業(yè)選修共同興趣的課程，如可持續(xù)發(fā)展等。,,清華大學(xué)化學(xué)工程與工業(yè)生物工程專業(yè)本科生課程設(shè)置,教學(xué)方式的變革,演繹式與案例式教學(xué)結(jié)合基礎(chǔ)知識(shí)與工業(yè)應(yīng)用實(shí)例結(jié)合教學(xué)與科學(xué)研發(fā)前沿相結(jié)合課堂傳授與學(xué)生專題調(diào)研相結(jié)合基礎(chǔ)理論與計(jì)算機(jī)工具相結(jié)合教材與文獻(xiàn)閱讀相結(jié)合,小結(jié),啟發(fā)學(xué)生的求知欲和主觀能動(dòng)性是提高質(zhì)量的根本，化學(xué)工程科學(xué)有著強(qiáng)大的學(xué)術(shù)魅力?？蓾M足學(xué)生的好奇心（CURIOSITY）好奇心是自兒時(shí)起，終生推動(dòng)對(duì)未知世界探索的動(dòng)力。世界資源能源環(huán)境容量的有限性和人類改善生活品質(zhì)要求的持續(xù)性。急切需要把最新科學(xué)成果用于過程工程領(lǐng)域，成為化工的新生長點(diǎn)，它有著寬闊的科學(xué)研究舞臺(tái)。,謝謝關(guān)注,
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上傳時(shí)間：2024-01-05
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簡介：鉛酸蓄電池的結(jié)構(gòu)與維護(hù),倫國瑞2010年11月,學(xué)時(shí)6學(xué)時(shí)主要內(nèi)容鉛酸蓄電池概述鉛酸蓄電池使用維護(hù)供電系統(tǒng)中蓄電池的地位,一、蓄電池基念知識(shí),1、基本定義電能可由多種形式的能量變化得來，其中把化學(xué)能轉(zhuǎn)換成電能的裝置叫化學(xué)電池，一般簡稱為電池，電池有原電池和蓄電池之分。放電后不能用充電的方式使內(nèi)部活性物質(zhì)再生的叫原電池，也稱一次性電池。放電后可以用充電的方式使內(nèi)部活性物質(zhì)再生，把電能儲(chǔ)存為化學(xué)能，需要放電時(shí)再次把化學(xué)能轉(zhuǎn)換為電能的電池，叫蓄電池，也稱二次電池。,第一章鉛酸蓄電池概述,2、常用技術(shù)術(shù)語充電蓄電池從其它直流電源獲得電能叫做充電。放電蓄電池對(duì)外電路輸出電能時(shí)叫做放電。浮充放電蓄電池和其他直流電源并聯(lián)，對(duì)外電路輸出電能叫做浮充放電。有不間斷供電要求的設(shè)備，起備用電源作用的蓄電池都處于該種放電狀態(tài)。電動(dòng)勢(shì)外電路斷開，即沒有電流通過電池時(shí)在正負(fù)極間量得的電位差，叫電池的電動(dòng)式。端電壓電路閉合后電池正負(fù)極間的電位差叫做電池的電壓或端電壓安時(shí)容量電池的容量單位為安時(shí)，即電池容量Q（安時(shí)）I放T放I放為放電電流（安）T放為放電時(shí)間（小時(shí)）,電量效率（安時(shí)效率）輸出電量與輸入電量之間的比叫做電池的電量效率，也叫作安時(shí)效率。電量效率（）（Q放÷Q充）100（I放T放）÷（I充I充）100Q放和Q充分別是放電和充電容量（安時(shí)）自由放電由于電池的局部作用造成的電池容量的消耗。容量損失擱置之前的容量之比，叫做蓄電池的自由放電率自由放電率（）（Q1－Q2）÷Q1100Q1為擱置前放電容量（安時(shí)）Q2為擱置后放電容量（安時(shí)）使用壽命蓄電池每充電、放電一次，叫做一次充放電循環(huán)，蓄電池在保持輸出一定容量的情況下所能進(jìn)行的充放電循環(huán)次數(shù)，叫做蓄電池的使用壽命。,二、鉛酸蓄電池的工作原理,電池表達(dá)式,電池的化學(xué)反應(yīng),放電時(shí)正極1MOL的二氧化鉛，負(fù)極1MOL的海綿狀純鉛，同時(shí)有2MOL的硫酸參與反應(yīng)。放電時(shí),正極二氧化鉛PBO2變成硫酸鉛PBSO4,負(fù)極由海綿狀純鉛PB變成硫酸鉛PBSO4。充電時(shí),正極由硫酸鉛PBSO4轉(zhuǎn)化為二氧化鉛PBO2,負(fù)極由硫酸鉛PBSO4轉(zhuǎn)化為海綿狀純鉛PB。上式中的水被分解2H2O2H2O2因此，這種電池有大量的氫與氧析出。,1、蓄電池的放電過程,蓄電池的放電過程說明,2、蓄電池的充電過程,蓄電池的充電過程說明,三、鉛酸蓄電池,1、定義鉛酸蓄電池是是蓄電池的一種，主要特點(diǎn)是采用稀硫酸做電解液，用二氧化鉛和絨狀鉛分別做為電池的正極和負(fù)極的一種酸性蓄電池。2、分類工業(yè)蓄電池分為兩類一類為深循環(huán)使用的蓄電池。以深循環(huán)次數(shù)表示其使用壽命，一般可達(dá)1200次以上；另一類為浮充使用的“備用電源”蓄電池。其使用壽命可達(dá)10～12年，甚至更長。一般地，蓄電池只有80％容量時(shí)就認(rèn)為壽命終止。,三、鉛酸蓄電池,常用的蓄電池一般分為三類普通鉛酸蓄電池電極板由鉛和氧化鉛構(gòu)成，電解液是稀硫酸。主要優(yōu)點(diǎn)是電壓穩(wěn)定，價(jià)格低廉。缺點(diǎn)是比能低，使用壽命短，維護(hù)頻繁。干式荷電畜電池特點(diǎn)是負(fù)極有較高的儲(chǔ)電能力，在完全干燥狀態(tài)下能在兩年內(nèi)保存所得的電能，使用時(shí)只需加入電解液，等待20～30分鐘就可使用；閥控密封式鉛酸蓄電池密封結(jié)構(gòu)，蓋子上設(shè)有單向排氣閥。當(dāng)蓄電池內(nèi)部氣體量超過一定值時(shí)，排氣閥自動(dòng)打開，排出氣體，然后自動(dòng)關(guān)閉，防止空氣進(jìn)入蓄電池內(nèi)部。,按我國有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定主要蓄電池系列產(chǎn)品有固定型防酸式蓄電池（GF）主要用于通訊、發(fā)電廠、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)作為保護(hù)、自動(dòng)控制的備用電源。牽引型蓄電池（D）主要用于各種蓄電池車、叉車、鏟車等動(dòng)力電源。起動(dòng)型蓄電池（Q）主要用于汽車、拖拉機(jī)、柴油機(jī)船舶等起動(dòng)和照明。鐵路客車用蓄電池（T）主要用于鐵路客車照明和車上電器設(shè)備。內(nèi)燃機(jī)車用蓄電池（N）主要供內(nèi)燃機(jī)車啟動(dòng)和照明用。,摩托車蓄電池（M）主要用于各種規(guī)格摩托車起動(dòng)和照明。航空用電池（HK）用于飛機(jī)啟動(dòng)、照明、通信。潛艇用電池（JC）用于潛艇水下航行的動(dòng)力、照明、電器設(shè)備。坦克用電池（TK）用于坦克的啟動(dòng)、用電設(shè)備、照明。礦燈用電池（K）供井下礦工安全帽上的礦燈照明。航標(biāo)用電池（B）航道夜間航標(biāo)照明。其他用途電池大小容量不一，放電率多樣，如攝像機(jī)、閃光燈、應(yīng)急燈、風(fēng)力發(fā)電電能儲(chǔ)存等。,3、產(chǎn)品型號(hào)含義,根據(jù)JB259985部頒標(biāo)準(zhǔn)，我國鉛酸電池型號(hào)分為三段，其安排和含義如下串聯(lián)的單體電池?cái)?shù)電池的類型和特征額定容量當(dāng)電池?cái)?shù)為1時(shí)，稱為單體電池，第一段可以省略。電池的類型是根據(jù)主要用途劃分，代號(hào)用漢語拼音第一個(gè)字母，如下表,例6QA120表示有6個(gè)單體電池（12伏），啟動(dòng)用電池，裝有干式荷電擊板，額定容量為120安時(shí)。,4、鉛酸蓄電池的發(fā)展歷史和趨勢(shì)發(fā)展歷史涂膏式極板、鉛銻板柵合金、管狀電極、鉛鈣板柵合金、膠體電解液及閥控式鉛酸蓄電池發(fā)展趨勢(shì)要求蓄電池是免維護(hù)型的，更便于使用；進(jìn)一步提高電池的比能量；進(jìn)一步提高電池的比功率；進(jìn)一步提高電池的循環(huán)壽命。,5、鉛酸蓄電池的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)原料易得，價(jià)格相對(duì)低廉；高倍率放電性能良好；溫度性能良好,可在40～＋60℃的環(huán)境下工作；適合于浮充電使用,使用壽命長,無記憶效應(yīng)；廢舊電池容易回收,有利于保護(hù)環(huán)境。缺點(diǎn)比能量低,一般為30～40WH/KG；使用壽命不及CD/NI電池；制造過程容易污染環(huán)境,必須配備三廢處理設(shè)備。,6、基本構(gòu)造,鉛酸蓄電池的極板，依構(gòu)造和活性物質(zhì)化成方法，可分為四類涂膏式極板，管式極板，化成式極板，半化成式極板。涂膏式極板（涂漿式極板）由板柵和活性物質(zhì)構(gòu)成的。板柵的作用為支承活性物質(zhì)和傳導(dǎo)電流、使電流分布均勻。板柵的材料一般采用鉛銻合金，免維護(hù)電池采用鉛鈣合金。正極活性物質(zhì)主要成份為二氧化鉛（PBO2,棕紅色；負(fù)極活性物質(zhì)主要成為絨狀（海綿狀）純鉛，深灰色。,注意負(fù)極板比正極板多一塊。,1極板,極板組,隔板是由微孔橡膠、顏料玻璃纖維等材料制成的，在正、負(fù)極板間起絕緣作用，可使電池結(jié)構(gòu)緊湊,它的主要作用是防止正負(fù)極板短路。隔板有許多微孔，讓電解液暢通無阻,使電解液中正負(fù)離子順利通過。阻緩正負(fù)極板活性物質(zhì)的脫落，防止正負(fù)極板因震動(dòng)而損傷。隔板一面平整，一面有溝槽，溝槽面對(duì)著正極板。當(dāng)正極板上的活性物質(zhì)PBO2脫落時(shí)能迅速通過溝槽沉入容器底部。要求隔板要有孔率高、孔徑小、耐酸、不分泌有害雜質(zhì)，有一定強(qiáng)度，在電解液中電阻小，具有化學(xué)穩(wěn)定性的特點(diǎn)。,2隔板,（3）電解液,電解液是蓄電池的重要組成部份，它的作用是傳導(dǎo)電流和參加電化學(xué)反應(yīng)；電解液是由濃硫酸和凈化水（去離子水）配制而成的，電解液的純度和密度對(duì)電池容量和壽命有重要影響；比重一般在124～130G/CM3之間。例如汽車用鉛酸蓄電池采用電解液密度為1280±0005G/CM325℃稀硫酸。,（4）電池殼、蓋,電池殼、蓋是裝正、負(fù)極板和電解液的容器，一般由塑料和橡膠材料制成。外殼上有鏈條和加液孔。,（5）附件,聯(lián)條串聯(lián)各單格電池，材料為鉛。加液孔蓋（注意孔蓋上小孔的作用）蓄電池的每一個(gè)單格都有一個(gè)加液孔，為加注電解液和檢測(cè)電解液密度所用，孔蓋上有通氣孔，該小孔應(yīng)經(jīng)常保持暢通，一便隨時(shí)排除蓄電池化學(xué)反應(yīng)放出的氫氣和氧氣，防止外殼漲裂或發(fā)生事故。,（7）安全閥,安全閥是閥控蓄電池的關(guān)鍵部件之一，它位于閥控鉛酸蓄電池的頂部，主要作用安全作用即當(dāng)閥控鉛酸蓄電池在使用過程中內(nèi)部產(chǎn)生氣體且壓力達(dá)到安全閥設(shè)定的開閥壓力時(shí)，打開安全閥，防止蓄電池變形、開裂；密封作用防止空氣進(jìn)入電池內(nèi)部而造成不良影響；保持壓力保持電池內(nèi)部一定的壓力，促進(jìn)電池內(nèi)氧復(fù)合，減少失水；防爆作用某些安全閥裝有防酸、防爆片。,三、閥控鉛酸蓄電池的工作原理,1、化學(xué)原理閥控鉛酸蓄電池的工作原理基本上仍沿襲傳統(tǒng)的鉛酸蓄電池，它的正極是二氧化鉛，負(fù)極是海綿狀純鉛，電解液是稀硫酸，其電極反應(yīng)如下,整個(gè)閥控鉛酸蓄電池的反應(yīng)方程式如下,閥控鉛酸蓄電池的設(shè)計(jì)原理是把所需質(zhì)量的電解液注入極板和隔板中，沒有游離的電解液，通過負(fù)極潮濕來提高吸收氧的能力。為了防止電解液減少而把蓄電池密封，故閥控鉛酸蓄電池又稱貧液蓄電池。,閥控鉛酸蓄電池工作原理示意圖,閥控密封式鉛酸蓄電池在結(jié)構(gòu)、材料上進(jìn)行了重要的改進(jìn)，如圖所示。正極板材料采用鉛鈣合金或鉛鎘合金、低銻合金，負(fù)極板材料采用鉛鈣合金，隔板采用超細(xì)玻璃纖維，并采用緊湊裝配和貧液設(shè)計(jì)工藝技術(shù)，整個(gè)蓄電池的化學(xué)反應(yīng)在密封的塑料殼內(nèi)進(jìn)行，出氣孔上加單向的安全閥。對(duì)于這種蓄電池結(jié)構(gòu)，在規(guī)定的充電電壓下進(jìn)行充電時(shí)，正極析出的氧可通過隔板通道傳送到負(fù)極板表面還原為水。由于閥控密封式鉛酸蓄電池的負(fù)極板比正極板多出10％的容量，氫氣析出時(shí)電位提高，加上反應(yīng)區(qū)域和反應(yīng)速度的不同，正極出現(xiàn)氧氣先于負(fù)極出現(xiàn)氫氣。,氧氣通過隔板通道或頂部到達(dá)負(fù)極進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)。,負(fù)極被氧化成硫酸鉛，經(jīng)過充電又變成海綿狀鉛。,正極電解水反應(yīng)式如下,這種蓄電池在充電過程中，電解液中的水幾乎不損失，從而使閥控密封式鉛酸蓄電池在使用過程中達(dá)到不需加水的目的。生產(chǎn)廠家采取各種辦法極力減少氫與氧兩種氣體的析出，使它們盡量消化在閥控密封式鉛酸蓄電池內(nèi)部。但是，絕對(duì)控制氫氣與氧氣的析出是不可能的。事實(shí)上，電解液仍有少量的消耗，仍會(huì)有少量的氫氣與氧氣析出。從這方面說，閥控密封式鉛酸蓄電池不是免維護(hù)而是少維護(hù)。（1）閥控密封式鉛酸蓄電池的板柵主要采用鉛鈣合金，以提高其正負(fù)極析氣氫氣和氧氣過電位，達(dá)到減少其充電過程中析氣量的目的。正極板在充電到70％時(shí)，氧氣就開始產(chǎn)生，而負(fù)極板達(dá)到90％時(shí)才開始產(chǎn)生氫氣。在生產(chǎn)工藝上，一般情況下正負(fù)極板的厚度之比為32，根據(jù)這一正負(fù)極活性物質(zhì)量比的變化，當(dāng)負(fù)極上海綿狀鉛達(dá)到90％時(shí)，正極上的二氧化鉛接近90％，再經(jīng)少許的充電，正負(fù)極上的活性物質(zhì)分別氧化還原達(dá)95％，接近完全充電，這樣可使氫氣、氧氣的析出減少。,電池免維護(hù)機(jī)理,（2）采用超細(xì)玻璃纖維或硅膠來吸儲(chǔ)電解液，并同時(shí)為正極上析出的氧氣向負(fù)極擴(kuò)散提供通道。這樣，氧氣一旦擴(kuò)散到負(fù)極上就立即為負(fù)極所吸收，從而抑制了負(fù)極上氫氣的產(chǎn)生，導(dǎo)致浮充電過程中產(chǎn)生的氣體90％以上被消除少量氣體通過安全閥排放出去。閥控密封式鉛酸蓄電池在開路狀態(tài)下，正負(fù)極活性物質(zhì)二氧化鉛和海綿狀鉛與電解液稀硫酸的反應(yīng)都趨于穩(wěn)定，即電極的氧化速率和還原速率相等，此時(shí)的電極電勢(shì)為平衡電極電勢(shì)。當(dāng)有充放電反應(yīng)進(jìn)行時(shí)，正負(fù)極活性物質(zhì)二氧化鉛和海綿狀鉛分別通過電解液與其放電態(tài)物質(zhì)硫酸鉛來回轉(zhuǎn)化。,2、內(nèi)部氧循環(huán)反應(yīng)機(jī)理,在閥控密封式鉛酸蓄電池中負(fù)極起著雙重作用，即在充電末期或過充電時(shí)，一方面極板中的海綿狀鉛與正極產(chǎn)生的氧氣反應(yīng)而被氧化成一氧化鉛，另一方面極板中的硫酸鉛又要接受外電路傳輸來的電子進(jìn)行還原反應(yīng)，由硫酸鉛變?yōu)楹＞d狀鉛。在蓄電池內(nèi)部，若要使氧的復(fù)合反應(yīng)能夠進(jìn)行，必須使氧氣從正極擴(kuò)散到負(fù)極。氧的移動(dòng)過程越容易，氧循環(huán)就越容易建立。,在閥控密封式鉛酸蓄電池內(nèi)部，氧以兩種方式傳輸一是溶解在電解液中，即通過在液相中擴(kuò)散到達(dá)負(fù)極表面二是以氣相的形式擴(kuò)散到負(fù)極表面。在傳統(tǒng)的富液式蓄電池中，氧的傳輸只能依賴于它在正極區(qū)硫酸溶液中的溶解，然后依靠在液相中擴(kuò)散到達(dá)負(fù)極。如果氧呈氣相在電極間直接通過開放的通道移動(dòng)，那么氧的遷移速率就比單靠液相中擴(kuò)散大得多。充電末期正極析出氧氣，在正極附近有輕微的過壓，而負(fù)極化合了氧，產(chǎn)生一輕微的真空，于是正負(fù)極間的壓差將推動(dòng)氣相氧經(jīng)過電極間的氣體通道向負(fù)極移動(dòng)。,閥控密封式鉛酸蓄電池的設(shè)計(jì)提供了這種通道，從而使閥控密封式鉛酸蓄電池在浮充所要求的電壓范圍內(nèi)工作，而不損失水。對(duì)于氧循環(huán)反應(yīng)效率，AGM閥控密封式鉛酸蓄電池具有較高的密封反應(yīng)效率，在貧液狀態(tài)下氧復(fù)合效率可達(dá)99％以上；GEL閥控密封式鉛酸蓄電池的氧再復(fù)合效率相對(duì)小一些，在干裂狀態(tài)下可達(dá)70％～90％；富液式蓄電池幾乎不建立氧再化合反應(yīng)，其密封反應(yīng)效率幾乎為零。,,AGM采用玻璃纖維棉做隔膜,電解液吸附在極板與隔膜中，貧液式設(shè)計(jì)，電池內(nèi)無流動(dòng)電解液。一般壽命512年，溫度適用15度到40度之間，價(jià)格適中，大電流放電好，浮充使用好。,,GEL（膠體）采用二氧化硅做凝固劑，電解液吸附在極板和膠體內(nèi)，使用環(huán)境適應(yīng)性更強(qiáng)。一般壽命815年，溫度適用25度到60度之間，價(jià)格高于AGM，大電流一般，浮充使用最好,五、酸蓄電池生產(chǎn)工藝流程,負(fù)極板柵澆鑄,正極板柵澆鑄,涂膏,,淋酸、壓板表面干燥,極板固化干燥,極板化成,電池裝配,,鉛粉制備,,和膏,,,,,,正極,負(fù)極,隔板,,,焊極群,,入電池殼,裝電池蓋,灌注封口劑,熱封蓋,,焊端子,,,,電池裝配,第二章鉛酸蓄電池使用維護(hù),一、蓄電池使用1、電解液的配制應(yīng)使用符合蓄電池用硫酸和純凈水配制鉛酸蓄電池電解液是用純水和濃硫酸配制成的。例如汽車用起動(dòng)電池電解液密度為1280±0005G/CM325℃。配制電解液的容器，必須是耐酸及耐溫的有釉陶瓷，玻璃缸，塑料槽或鉛襯木槽，配制時(shí)，工作人員必須穿戴好防護(hù)用具。配制前將器皿洗刷干凈，并用純水清洗。配制電解液時(shí)，應(yīng)先將需用的純水，放入容器內(nèi)，然后將濃硫酸緩慢注入純水內(nèi)，并不斷攪拌，嚴(yán)禁將水注入硫酸內(nèi)，以免發(fā)生飛濺灼傷。換算公式為D25DT00007T25D2525℃電解液密度DT溫度為T時(shí)的電解液密度00007溫度系數(shù)T實(shí)測(cè)電解液溫度,電解液中純水（或蒸溜水）與硫酸的比例如下表,（此表根據(jù)在20℃時(shí)純硫酸比重為183G/CM3推算而得）,2、灌酸擰下排氣栓，務(wù)必將栓上的透氣孔穿透，栓下有密封墊和密封紙，灌酸后需去掉；電解液溫度必須冷卻到30℃以下，灌入電池。將配制好的電解液注入每個(gè)單格內(nèi)，塑殼電池的液面與外殼標(biāo)記“MAX”齊平，橡膠槽電池液液面應(yīng)高出隔板10～15MM。將排氣栓擰緊，以防止漏酸。,3、電池的充電,（1）充電前的準(zhǔn)備A、檢測(cè)電解液或純水是否符合規(guī)定要求。B、打開蓄電池上的排氣栓。C、加液或補(bǔ)水至最高液面線。（2）充電連接A、充電機(jī)的正極與蓄電池正極相接，負(fù)極與蓄電池負(fù)極相接，切勿反接。B、對(duì)多只電池充電可根據(jù)充電機(jī)功率大小確定。C、充電連接必須牢固。,（3）充電方式,通常充電的種類有恒流充電、恒壓充電和快速充電三種。A、恒流充電，包括初充電、補(bǔ)充充電、普通充電和均衡充電。初充電初充電是非干荷電池使用之前的首次充電。A、非干荷電電池注入電解液后，靜止1～6小時(shí)，待溫度降至35℃以下時(shí)方可開始充電。B、首次充電電流一般為007C30A，充至單格電壓為24V時(shí)，減半電流繼續(xù)充電補(bǔ)充充電針對(duì)存放時(shí)間較長，干荷電性能較差的干荷電池或灌酸充足電后停用一個(gè)月左右時(shí)間的電池而說的，補(bǔ)充充電流為01C30A，補(bǔ)充充電時(shí)間為5小時(shí)左右，或根據(jù)存放時(shí)間長短確定充電時(shí)間。,普通充電普通充電是指電池經(jīng)初充電后使用后的充電。A、例如汽車電池普通充電第一階段釆用01C20A，充電8～12小時(shí)至電壓升到24伏/單格以上，電流減半再充電10小時(shí)左右。B、充入電量一般為放電量的15倍以上，或者充入額定容量的13～15倍。,均衡充電A﹑用普通充電的方法將電池充足，然后用0035C20A電流充電。B、當(dāng)電池冒出均勻氣泡，溫度上升時(shí)，停止充電1小時(shí)，如此重復(fù)3～4次C、單格電池都能產(chǎn)生大量氣泡，,并且電流、電壓、電解液密度趨于不變時(shí)結(jié)束。,B．恒壓充電恒壓充電是始終一定不變的電壓對(duì)電池進(jìn)行充電。開始時(shí)充電電流較大，然后逐漸減小，恒壓充電電壓通常在23～24伏，這種充電情況，氣體產(chǎn)生很少，耗水量小，因此，恒壓充電常用于免維護(hù)密封鉛酸蓄電池。,C．快速充電A、快速充電是采用大電流，脈沖充電，并采用短時(shí)間放電的間歇式充電方法，對(duì)電池進(jìn)行充電。B、快速充電法用1～2倍C20A大電流充電。C、快速充電用特制的快速充電機(jī)完成。,（4）電池充足電判斷標(biāo)志。,A、電池單格內(nèi)有大量氣泡產(chǎn)生。B、電池單體電壓在26～28V，且在2小時(shí)以上測(cè)定不變；（這是指新電池，用過的電池要低一些。）C、電解液比重達(dá)1280G/CM3±00125℃且2小時(shí)以上測(cè)定不變。,（5）充電注意事項(xiàng),A、液溫不得超過45℃，否則應(yīng)釆取降溫措施（減少充電電流或停止充電或放入水槽中冷卻）。B、通風(fēng)性好。C、禁止火源。,二、閥控密封式蓄電池的充電技術(shù),充電控制主要包括主充、涓充和浮充三階段的自動(dòng)轉(zhuǎn)換，從放電狀態(tài)到充電狀態(tài)的自動(dòng)轉(zhuǎn)換，充電程序判斷及停充控制等方面。掌握正確的控制方法，有利于提高和延長閥控密封式鉛酸蓄電池的充電效率和使用壽命。1．主充、涓充和浮充各階段的自動(dòng)轉(zhuǎn)換目前，國內(nèi)大部分充電電源仍采用主充、涓充和浮充三階段充電法實(shí)現(xiàn)對(duì)閥控密封式鉛酸蓄電池的充電。充電各階段的自動(dòng)轉(zhuǎn)換方法如下,①時(shí)間控制，即預(yù)先設(shè)定各階段充電時(shí)間，由時(shí)間繼電器或CPU控制轉(zhuǎn)換時(shí)刻。②設(shè)定轉(zhuǎn)換點(diǎn)的充電電流或閥控密封式鉛酸蓄電池端電壓值，當(dāng)實(shí)際電流或電壓達(dá)到設(shè)定值時(shí)即自動(dòng)轉(zhuǎn)換。③采用積分電路在線監(jiān)測(cè)閥控密封式鉛酸蓄電池的容量，當(dāng)容量達(dá)到一定值時(shí)，則發(fā)出信號(hào)改變充電電流的大小。上述方法中，時(shí)間控制比較簡單，但這種方法缺乏來自閥控密封式鉛酸蓄電池的實(shí)時(shí)信息，控制比較粗略容量監(jiān)控方法的控制電路比較復(fù)雜，但控制精度較高。,2．充電程度判斷在對(duì)閥控密封式鉛酸蓄電池進(jìn)行充電時(shí)，必須隨時(shí)判斷閥控密封式鉛酸蓄電池的充電程度，以便控制充電電流的大小。判斷充電程度的主要方法有以下幾種①觀察閥控密封式鉛酸蓄電池去極化后的端電壓變化。一般來說，在充電初始階段，閥控密封式鉛酸蓄電池端電壓的變化率很小；在充電的中間階段，閥控密封式鉛酸蓄電池端電壓的變化率很大；在充電末期，端電壓的變化率極小。因此，通過觀測(cè)單位時(shí)間內(nèi)端電壓的變化情況，就可判斷閥控密封式鉛酸蓄電池所處的充電階段。,②檢測(cè)閥控密封式鉛酸蓄電池的實(shí)際容量值，并與其額定容量進(jìn)行比較，即可判斷其充電程度。③通過檢測(cè)閥控密封式鉛酸蓄電池端電壓進(jìn)行判斷。當(dāng)閥控密封式鉛酸蓄電池端電壓與其額定值相差較大時(shí)，說明處于充電初期；當(dāng)兩者相差很小時(shí)，說明已接近充滿。,3．停充控制當(dāng)閥控密封式鉛酸蓄電池充足電后，必須適時(shí)切斷或減小充電電流，否則閥控密封式鉛酸蓄電池將出現(xiàn)大量析氣、失水和溫升等過充電反應(yīng)，直接危及其使用壽命。因此，必須隨時(shí)監(jiān)測(cè)閥控密封式鉛酸蓄電池的充電狀況，保證其充足電而又不過充電。主要的停充控制方法有以下幾種,1定時(shí)控制采用恒流充電法時(shí)，所需充電時(shí)間可以很容易地根據(jù)閥控密封式鉛酸蓄電池容量和充電電流的大小來確定，因此，只要預(yù)先設(shè)定好充電時(shí)間，一旦時(shí)間到，定時(shí)器即可發(fā)出信號(hào)停充或降為浮充電。定時(shí)器可由時(shí)間繼電器或單片機(jī)承擔(dān)其功能。這種方法簡單，但充電時(shí)間不能根據(jù)閥控密封式鉛酸蓄電池充電前的狀態(tài)自動(dòng)調(diào)整，因此，實(shí)際充電時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)有時(shí)欠充有時(shí)過充的現(xiàn)象。,2閥控密封式鉛酸蓄電池的溫度控制在正常充電時(shí)，閥控密封式鉛酸蓄電池的溫度變化并不明顯，但是，當(dāng)閥控密封式鉛酸蓄電池過充電時(shí)，其內(nèi)部氣體壓力將迅速增大，負(fù)極板上的氧化反應(yīng)使內(nèi)部發(fā)熱，溫度迅速上升每分鐘可升高幾攝氏度。因此，通過檢測(cè)閥控密封式鉛酸蓄電池溫度的變化，即可判斷閥控密封式鉛酸蓄電池是否已經(jīng)充滿電。通常采用兩只熱敏電阻分別檢測(cè)閥控密封式鉛酸蓄電池的溫度和環(huán)境溫度，當(dāng)兩者之差達(dá)到一定值時(shí)，即發(fā)出停充信號(hào)。由于熱敏電阻的動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度較慢，故不能及時(shí)準(zhǔn)確地檢測(cè)到閥控密封式鉛酸蓄電池的滿充電狀態(tài)。,3閥控密封式鉛酸蓄電池端電壓負(fù)增量控制當(dāng)閥控密封式鉛酸蓄電池充足電后，其端電壓將呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，據(jù)此可將閥控密封式鉛酸蓄電池端電壓出現(xiàn)負(fù)增長的時(shí)刻作為停充時(shí)。與溫度控制法相比，這種方法的響應(yīng)速度快，此外電壓的負(fù)增量與電壓的絕對(duì)值無關(guān)，因此，這種停充控制方法可適應(yīng)具有不同單格閥控密封式鉛酸蓄電池的蓄電池組充電。此方法的缺點(diǎn)是一般的檢測(cè)器靈敏度和可靠性不高，而且環(huán)境溫度較高時(shí)，閥控密封式鉛酸蓄電池充足電后電壓的減小并不明顯，因而難以控制。,4極化電壓控制通常情況下閥控密封式鉛酸蓄電池的極化電壓出現(xiàn)在剛好充滿電后，一般為50～100MV數(shù)量級(jí)。采用有關(guān)專利技術(shù)來測(cè)量每個(gè)單格閥控密封式鉛酸蓄電池的極化電壓，可使每個(gè)閥控密封式鉛酸蓄電池都充電到它本身所要求的程度。研究表明，由于每個(gè)閥控密封式鉛酸蓄電池在幾何結(jié)構(gòu)、化學(xué)性質(zhì)及電學(xué)特性等方面至少存在一些輕微的差別，那么根據(jù)每個(gè)單格閥控密封式鉛酸蓄電池的特性來確定它所要求的充電水平會(huì)比把閥控密封式鉛酸蓄電池組作為一個(gè)整體來控制的方法更加合適一些。,這種方法的優(yōu)點(diǎn)表現(xiàn)在以下方面①不需溫度補(bǔ)償。②閥控密封式鉛酸蓄電池不需連續(xù)浮充電，蓄電池間連線的腐蝕減小。⑨不同型號(hào)的使用情況相同的閥控密封式鉛酸蓄電池可構(gòu)成一組使用。④可以隨意添加閥控密封式鉛酸蓄電池以便擴(kuò)容。⑤可使閥控密封式鉛酸蓄電池的使用壽命接近或達(dá)到設(shè)計(jì)壽命。,三、閥控密封式鉛酸蓄電池快速充電方法,閥控密封式鉛酸蓄電池充電技術(shù)的改進(jìn)，有利于縮短充電時(shí)間、提高利用效率、延長使用壽命、降低能耗、減小環(huán)境污染，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。根據(jù)閥控密封式鉛酸蓄電池可接受的充電電流曲線，只要采用適當(dāng)方法對(duì)閥控密封式鉛酸蓄電池實(shí)行去極化，實(shí)現(xiàn)快速充電是可能的。研究表明，脈沖充電、脈沖放電去極化充電法是一種較好的快速充電方法，而實(shí)現(xiàn)這一方法的最佳裝置是高頻開關(guān)充電電源。,1脈沖式充電法這種充電法不僅遵循閥控密封式鉛酸蓄電池固有的充電接受率，而且能夠提高閥控密封式鉛酸蓄電池的充電接受率，從而打破了閥控密封式鉛酸蓄電池指數(shù)充電接受曲線的限制。這也是閥控密封式鉛酸蓄電池充電理論的新發(fā)展。脈沖充電方式首先是用脈沖電流對(duì)閥控密封式鉛酸蓄電池充電，然后讓閥控密封式鉛酸蓄電池停充一段時(shí)間，如此循環(huán)。充電脈沖使閥控密封式鉛酸蓄電池充滿電量，而間歇期使閥控密封式鉛酸蓄電池經(jīng)化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的氧氣和氫氣有時(shí)間重新化合而被吸收掉，使?jié)獠顦O化和歐姆極化自然而然地得到消除，從而減輕了蓄電池的內(nèi)壓，使下一輪的恒流充電能夠更加順利地進(jìn)行，蓄電池可以吸收更多的電量。間歇脈沖使閥控密封式鉛酸蓄電池有較充分的反應(yīng)時(shí)間，減少了析氣量，提高了蓄電池的充電電流接受率。,2REFLEXTM快速充電法REFLEXTM快速充技術(shù)是美國的一項(xiàng)專利技術(shù)，它主要面對(duì)的充電對(duì)象是鎳鎘蓄電池。由于它采用了新型的充電方法，消除了鎳鎘蓄電池的記憶效應(yīng)，因此，大大縮短了蓄電池的快速充電的時(shí)間。鉛酸蓄電池的充電方法和對(duì)充電狀態(tài)的檢測(cè)方法與鎳鎘蓄電池有很大的不同，但它們之間可以相互借鑒。REFLEXTM快速充電法的一個(gè)工作周期包括正向充電脈沖、反向瞬間放電脈沖和停充維持3個(gè)階段。,3變電流間歇充電法變電流間歇充電法是建立在恒流充電和脈沖充電基礎(chǔ)上的，其特點(diǎn)是將恒流充電段改為限壓變電流間歇充電段。充電前期的各段采用變電流間歇充電的方法，保證加大充電電流，獲得絕大部分充電量。充電后期采用定電壓充電段，獲得過充電量，將蓄電池恢復(fù)至完全充電狀態(tài)。通過間歇停充，鉛酸蓄電池經(jīng)化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的氧氣和氫氣有時(shí)間重新化合而被吸收掉，濃差極化和歐姆極化自然而然地得到消除，從而減輕了鉛酸蓄電池的內(nèi)壓，使下一輪的恒流充電能夠更加順利地進(jìn)行，使鉛酸蓄電池可以吸收更多的電量。,4變電壓間歇充電法在變電流間歇充電法的基礎(chǔ)上又有人提出了變電壓間歇充電法，如圖所示。與變電流間歇充電方法不同的是其第一階段不是間歇恒流，而是間歇恒壓。,比較兩圖，可以看出變電壓間歇充電法更加符合最佳充電曲線。在每個(gè)恒壓充電階段，由于是恒壓充電，充電電流自然按照指數(shù)規(guī)律下降，符合蓄電池電流可接受率隨著充電的進(jìn)行逐漸下降的特點(diǎn)。,四、鉛酸蓄電池的維護(hù),鉛酸蓄電池維護(hù)與保管的好壞，不僅直接影響蓄電池質(zhì)量和壽命，還影響起動(dòng)設(shè)備安全用電和工作任務(wù)的完成。因此，蓄電池的維護(hù)、保管是蓄電池使用及銷售人員的一項(xiàng)重要工作。1、蓄電池的維護(hù)鉛酸蓄電池的維護(hù)分日常維護(hù)和定期維護(hù)。日常維護(hù)是指平時(shí)日常工作中的維護(hù)，這是蓄電池維護(hù)工作的最基本而有效的一項(xiàng)工作。定期維護(hù)是針對(duì)蓄電池的不同情況，在充電站進(jìn)行一定項(xiàng)目的維護(hù)，只有在日常維護(hù)工作做好的基礎(chǔ)上，結(jié)合定期維護(hù)，才能把蓄電池的維護(hù)工作做好。,（1）日常維護(hù)經(jīng)常保持蓄電池表面的清潔。發(fā)現(xiàn)表面有灰塵和酸液時(shí)，應(yīng)及時(shí)擦拭，擦拭時(shí)可先可先用沾有蘇打水的擦布擦拭一遍，后用清水沖洗干凈。經(jīng)常用蒸餾水清洗排氣栓，保持排氣栓通氣良好。按照規(guī)定進(jìn)行蓄電池的充電、放電和補(bǔ)充電工作。充電過程中，電解液的溫度不得超過45℃，嚴(yán)防過量充電。放電過程中，嚴(yán)
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