常见化学计算方法汇总十篇

序论：好文章的创作是一个不断探索和完善的过程，我们为您推荐十篇常见化学计算方法范例，希望它们能助您一臂之力，提升您的阅读品质，带来更深刻的阅读感受。

篇（1）

在电池电量的计量技术上，常见的方法有4种，但并不是不同品牌本本的电池只采用其中一种方法计算电量，通常都是综合几种方法使用，以其中一种为主要计算方法，其余辅助计算的方式实现电量计算、管理。第一种是开路电压测量法，这种方法是通过测量电池在静止状态下的电压数值来计算电池的剩余容量，不过由于锂离子电池的静止时电压与剩余容量间的关系属于非线性，因此这种方法的测量值并不准确，绝大部分手机电池都采用这种计算方法；第二种叫库仑计算法，该方法是通过测量电池充电和放电的电流，将电流值与时间值的乘积进行积分后计算得到电池所充进的电量和所放出的电量，库仑计算法是一种较为精确的电量计算方法；第三种是阻抗测量法，它通过测量电池内阻值得到电池的剩余容量值；第四种是综合查表法，通过设置一个相关表，将电压、电流、温度等参数输入，就可以查询得到电池的剩余容量。

篇（2）

文章编号：1008-0546（2017）05-0035-02 中图分类号：G633.8 文献标识码：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2017.05.011

“同课异构”就是选用同一知识内容，根据教学实际进行的不同教学设计。它作为一种新的教学研究方式，在近几年的中小学教科研中经常出现，对提升教师业务水平和学校科研能力有重要推动作用。

“有关相对分子质量的计算”是人教版初三化学计算中的重要基础知识点之一，是在学生对化学物质有过宏观和微观认识的基础上，通过理解尝试建立对物质的定量认识。教学的基本要求是“了解相对分子质量的含义，并能利用相对原子质量和相对分子质量计算物质的组成”[1]。通常“有关相对分子质量的计算”教学的重点是在对物质的组成和构成理解之后，掌握有关相对分子质量计算的方法。通过同课异构教学过程中的共性与差异，可以加深教师对教学知识的理解，多角度看待教学，整合多方面资源，创造出更合适学生发展的教学方案。笔者选取本学校所在区的一次优质课赛课中三位有代表性的教学过程简要罗列，教学方法不同，但都实现了教学目标，拓宽了教师的教学思路，期待能为一线教师提供借鉴。

一、案例呈现

案例1：生活物质贯穿

（1）探索物质构成

始于生活，展示过氧化氢溶液引导学生思考其组成成分，提问H2O和H2O2的微观构成，并请同学猜测一个水分子和一个过氧化氢分子，哪个质量大？以H2O和H2O2为例计算相对分子质量，进而介绍相对分子质量的概念。学生实战计算NH4NO3、CO（NH2）2的相对分子质量，公布答案。

（2）探索物质组成

继续以消毒剂为例，提问H2O和H2O2的组成有什么共同点？其中氢元素、氧元素的质量比关系如何？以H2O和H2O2中mH：mO为例进行计算，讲解计算方法。学生实战计算NH4NO3、CO （NH2）2中各元素的质量比。将学生错题投影，集体订正，说明计算中的易错点。

（3）引出质量分数

以消毒剂为例，展示H2O和H2O2中氢氧元素质量比，提问：现行资料中常会介绍H2O2是含氧量最高的氧化物，这里的含氧量大家猜想指的是什么？提出这种说法的依据是什么？以H2O和H2O2为例计算其中氧元素的质量分数，解决之前的问题。学生实战NH4NO3、CO（NH2）2中氮元素质量分数，找学生错题投影，指出易错点。

（4）知识拓展

投影消毒剂标签，请同学回答溶液中H2O2的含量，并尝试计算该瓶消毒剂中H2O2的质量。以“计算3.5g过氧化氢中氢元素的质量，计算96.5g水中氢元素的质量”为例说明元素质量=物质的质量×该元素的质量分数。学生实战计算160g NH4NO3中含氮多少克？计算120g CO（NH2）2中含氮多少克？集体纠错。

（5）解决实际问题

回归生活，以“圣牧有机纯牛奶”中主要成分及含钙量等展开一系列计算。

案例2：水果类比贯穿

课前将学生分为三组

（1）构成类比，计算相对分子质量

以一个盛有“1个火龙果+2个橙子”的果盘与一个水分子（“1个氧原子+2个氢原子”）从“构成、质量”角度类比，引出相对分子质量的概念和计算方法。练习计算H2O、H2SO4、Ca（OH）2的相对分子质量，请不同小组同学黑板演算，纠错。

（2）组成类比，计算质量比

以果盘中m橙子：m火龙果和水分子中mH：mO进行类比，引出物质中各元素的质量比计算方法。练习C6H12O6、CO（NH2）2、NH4NO3中各元素的质量比，各组出代表黑板演算，集体纠错。

（3）占比类比，计算质量分数

以果盘中橙子的质量占水果总质量的比和水分子中氢元素的质量分数类比，引出物质中某元素的质量分数计算方法。练习Fe2O3中铁元素的质量分数，NH4NO3中氮元素的质量分数，小组派代表演算并集体纠错。

（4）知识顺延

提问“100g NH4NO3中氮元素的质量为多少”引出元素质量=物质的质量×该元素的质量分数。练习18g水中氢元素的质量为多少？共同纠错。

（5）解决实际问题

课堂练习，酒精、某钙片等展开一系列计算。

案例3：设定未知量贯穿

（1）原子个数的计算

知识回顾，“H2O”化学式表示的意义引出物质AxBy中A、B原子个数比可以表示为x：y。举例：H2O中氢氧原子的个数比，检测石英、云母中各原子的个数比是多少？请同学们思考回答。此计算是教师在教材基础上新增的，为后续计算做铺垫。

（2）相Ψ肿又柿康募扑

给出相对分子质量的概念，以O2和H2O的相对分子质量为例计算，练习SiO2、Al2O3的相对分子质量，投影学生答案，纠错。

（3）元素质量比的计算

给出AxBy中mA：mB的计算方法。以CO2中mC：mO为例计算，练习SiO2、Al2O3中各元素的质量比，投影学生答案，纠错。

（4）元素质量分数的计算

给出某元素质量分数的计算方法并说明其意义，以H2O中氢元素的质量分数为例计算，练习NH4NO3中氮元素的质量分数。

（5）解决实际问题 小结并以“钙尔奇”为例进行系列计算。

二、案例共性分析

以上三个教学案例均实现了教学目标，其中教学设计的共性有以下几点：①三种方案在教学组织的逻辑结构上是一致的，知识点走向都是相对分子质量的计算组成元素的质量比的计算元素的质量分数计算元素质量的求法等。教师要勤用教材、善用教材、深刻研究教材、创新教材内容[3]，按照教材中此知识点的介绍方式，知识点螺旋式上升，符合学生的思维逻辑。且符合学生的最近发展区，利于知识的顺应和同化。②三种方案都强化了学生的动手计算能力，在体验中发现问题、总结规律，有利于学生计算能力的提升。③仅就练习习题而言，三种方案均尝试将计算以生活中的例子为载体。方案中涉及的计算拉近了化学与生活的距离，同时体现了化学在解决生活实际问题中的巨大作用。④方案中教师均重视学生的反馈，均尝试多角度多方式了解学生的学习效果，并及时对课上学生未完全掌握的知识予以补救。

三、案例比较，启发教学

上述教学案例在具体操作上各有侧重，各有优势，但也存在不足。下面从以下几点分析方案的不同点：

1. 知识推进

方案1：以过氧化氢溶液为贯穿线，单个知识点的推进如下：理解物质的微观构成或宏观组成举例如何计算给出知识点概念练习纠错。贯穿线贴近生活，吸引学生注意力，同时对过氧化氢溶液的研究问题深入透彻，为学生的新知识建构做足了铺垫。不同知识点之间转换过程逻辑性强，有利于提高学生对计算知识的整体认知。但是，知识推进速度稍快，学生在最后的知识检测中总体表现出来的效果不好。

方案2：以水果盘和水分子为类比，单个知识点的推进如下：类比概念练习纠错；通过类比可以方便学生对知识点的理解，但学生对物质的组成和构成仅通过类比的方法理解过于表面化，让本次计算缺少了理论支撑。

方案3：回顾化学式意义后，单个知识点的推进如下：概念练习纠错，教学从原子个数比入手，降低了学生的入门台阶。但是教学设计中以单纯计算为主，强调规律的总结，对生活的依附性不高，计算设计略显苍白。

智慧的课堂不是把书本知识简单地搬到学生的头脑中，而是需要用教师的智慧点燃学生的智慧。[2]比较而言，方案1的知识推进更重视学生的理解，例子先行引出概念，在学生对知识有过理论支撑理解后，用实例促进学生对知识的感性认识，加快学生对知识的认识。

2. 方法引导

课堂教学应以内容为主导，选择方法。[4]本次同课异构中课题内容相同，方案1强调学生在计算之前对深层次知识的理解；方案2以水果为类比，吸引学生兴趣，有利于学生对计算方法的掌握，但这种方法没有落到物质的组成、构成的基本点上；方案3侧重本节课知识，注重学生对新知识的掌握以及规律和方法的掌握，但忽视了与生活的联系。

3. 练习及效果反馈

方案1中教师主要通过问答及学案投影的方式掌握学生学习效果，方案2中教师组织学生分小组，请组内代表黑板演算，方案3中教师主要通过学案投影方式了解学生学习效果。相较而言，投影学案方便快捷，获得信息精准，而分小组演算所需时间较长，并不能完全体现合作学习的优势。

综上可见，同课是方法构建的基础，异构是方法构建的差异性体现。课同是教材及教学目标的基本要求而构异是教师个体教学风格的独特体现。

参考文献

[1] 中华人民共和国教育部.义务教育化学课程标准（2011年版）[M].北京：北京范大学出版社，2012

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中图分类号：G642.4 文献标志码：B 文章编号：1674-9324（2015）33-0182-02

任何可逆反应，不管反应的始态如何，在一定温度下达到化学平衡时，各生成物平衡浓度的幂的乘积与反应物平衡浓度的幂的乘积之比为一常数，称为化学平衡常数。化学平衡常数分为实验平衡常数和标准平衡常数，其中实验平衡常数又称经验平衡常数，其数值和量纲随所用浓度、压力单位不同而不同，其量纲一般不为1，使用非常不方便，国际上现已统一改用标准平衡常数。标准平衡常数也称热力学平衡常数，与实验平衡常数表达式相比，不同之处在于每种溶质的平衡浓度项应除以标准浓度，每种气体物质的平衡分压均应除以标准压力，所以标准平衡常数的量纲为1。我们在工科大一无机化学教学中，详细讲解标准平衡常数，实验平衡常数只作简单介绍。

标准平衡常数知识点是工科大一无机化学教学的难点：一方面标准平衡常数的计算有多种方法，涉及的公式比较多；另一方面标准平衡常数的表现形式有很多种。为了更好地帮助学生理解和掌握标准平衡常数，我们在教学中进行了归纳总结。

一、利用标准平衡常数的定义式计算[1]

标准平衡常数中，一定是生成物相对浓度（或相对分压）相应幂的乘积作分子；反应物相对浓度（或相对分压）相应幂的乘积作分母。其中的幂为该物质化学计量方程式中的计量系数。纯液体、纯固态物质不出现在标准平衡常数表达式中，视为常数。

二、利用多重平衡规则计算

如果一个化学反应式是若干相关化学反应式的代数和，在相同的温度下，这个反应的标准平衡常数等于各相关反应的标准平衡常数之积（或商）。这个规则叫多重平衡规则。利用多重平衡规则，可以从一些已知反应的标准平衡常数求算未知反应的标准平衡常数，而无需通过实验。例如：

经过多年的教学实践证明：我们对无机化学教材中标准平衡常数的各种计算方法、计算公式及其常见的形式进行总结，有助于学生更好地理解和掌握标准平衡常数。

篇（4）

1 初中学生计算能力低原因分析

1.1 没有养成良好的学习习惯。特别是在考试期间，时间紧迫，精神过于紧张，更容易犯类似的错误。分析原因，没有养成良好的学习习惯是重要诱因。培养学生良好学习习惯是素质教育的要求，也是提高计算能力的重要前提。

1.2 小学基础不扎实。计算能力的培养应该从小学开始，也是小学数学教育的重要任务，但是在目前九年义务教育的背景下多数学生没能完成应该达到的计算要求，到中学里再来培养计算能力有一定的困难。一方面是很难有时间进行专门训练，第二学生多年积累下的问题，不是一下就可解决的，它需要相当长的时间，正所谓积重难返。

1.3 不重视计算能力。计算是学习数学学科的基石，掌握了计算，对初中后期物理、化学等学科的学习也大有裨益。在后期高中、大学、以及后期的研究过程中，都需要大量的计算。如果学生数学成绩不好，往往其物理、化学等科目的成绩也不理想。但学生都不能意识到这些问题的严重性。

1.4 电子计算器的泛滥。由于时代的进步，电子计算器日益普及，在中学学生中广泛使用，学生对计算口诀、纸张演算的能力逐步退化，使得在部分不允许使用计算器的场合（如考试），计算能力不足的缺点日益凸显。

2 提高计算能力的措施

教学，是一个教师和学生互动的课题，需要教师和学习的共同努力。提高计算能力在教师方面需要注意以下几点：

2.1 做好必要的引导与示范。在教学中，教师要做好必要的引导与示范，注重计算方法研究，计算方法的不恰当也影响着计算的准确性，选择最佳的计算方法，可以减少不必要的环节，起到事半功倍的效果；正确方法的选择取决于科学的分析和思考，所以要培养学生科学有效的思考方法，因为科学有效的思考方法可节省时间，提高准确率。训练时，要让学生看题目，想算法，选择正确的计算方法，做完后，让学生交流自己的思维过程，教师给予及时的纠正和补充，从而让学生学会科学的计算方法。

2.2 做好示范，言传身教。教师是学生的榜样，在课堂上，日常的板书符合规范，做到既言传又身教。讲评、作业和试卷批改等都要做好学生的表率，要求学生做到的老师一定要首先做到。

2.3 提高学生的兴趣。计算是枯燥的，如何提高学生参入的积极性，也是提高计算能力的一个重要问题。学生计算水平的提高不可能一蹴而就，因此加强平时的训练是十分有必要的。为了提高学生的计算能力，可以安排“天天练”，每天2～3道题，适当减少课后作业，防止作业和练习的题目过多，出现计算疲劳，计算失误过多。

练习题的设计要精心到位，要注意横向知识与纵向知识的对比，切忌遗漏知识点，要以点带面培养学生触类旁通的能力和新旧知识的联系。

2.4 经常鼓励，持之以恒。养成良好的计算习惯不是一朝一夕的事，需要一个较长过程，要使严格要求能够坚持下去，还必须经常激励学生，使他们对教师的严格要求给予认同，并对执行计算规范保持持久的兴趣，这样才能逐渐形成习惯。

同时不断的强调计算能力的重要性，使学生意识到计算能力不提高，在今后的学习中仍旧会遇到困难。

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一、初高中化学的差异

1.1 教学目标上的差异

初中化学属于九年义务教育阶段的教育，主要侧重于学生对基本化学知识和概念的理解，并让学生初步掌握化学基本实验技能和计算方法，而将其应用于生活实际中则属于较深层次的要求了。而高中化学则是在初中化学基础上的更高层次的现代技术学科的基础教育，主要侧重于学生对化学知识和概念的理解、深化和发散，通过教学逐渐培养学生的化学素养。

1.2 学习方式上的差异

由于初中化学侧重于对基础知识和概念的理解，因此，学生学习化学以记忆和模仿为主，而高中化学侧重于学生对化学知识的运用。高中化学相较于初中化学更需要学生具有自主学习和独立思考能力。

1.3知识系统上的差异

初中化学知识主要是在对日常生活中的化学现象出发，通过一系列简单的化学实验让学生学习基础的化学知识，其知识系统主要为：感性认识归纳总结理性认识。而高中化学则以化学实验为基础，侧重于对学生化学知识系统的构建，让学生在学习基础化学知识的基础上，掌握化学知识的内在联系。与此同时，高中化学相比于初中化学，更侧重于对化学知识和技能的运用，其知识系统主要为：观察生活现象开展化学实验学习化学基本原理学习化学探究方法摸索和总结化学规律。

二、初高中化学主要内容的过渡和衔接方法

2.1 化学反应规律知识点的衔接

初中化学主要学习两种化学反应：①置换反应规律；②复分解反应规律，学习盲点在于：单支、氧化物和酸碱盐相互关系及其反应规律。高中化学在学习置换反应和复分解反应规律的基础上，重点学习以下化学反应：①氧化还原反应规律；②离子的放电顺序规律；③强制弱规律；④相似溶解规律；⑤等效平衡规律；⑥燃烧规律；⑦有机反应规律。

例1、运用复分解反应规律判断下列化学反应式是否成立？

①Ag2SO4+2NaCl=2AgCl+Na2SO4 ；

②2NaCl+H2SO4（浓） Na2SO4+2HCl；

③HCl+CH3COONa=NaCl+CH3COOH ；

④NaOH+NH4Cl=NaCl+NH3H2O ；

2.2 化学实验方法的衔接

初中化学学生需要学习的主要实验方法如下：①化学实验的基本操作，包括常见仪器的认识、药品的取用、物质的称量和物质的分量等；②物质性质实验，包括氢气的性质实验、燃烧条件的性质实验等；③物质制备实验，包括氢气的提取、氧气的提取等。高中化学在初中化学实验方法的基础上，重点学习以下方法：①化学实验的基本操作，包括试纸的使用、物质的保存方法和物质的分离提纯等；②物质性质实验，包括主族元素单质、氧化物等的性质实验；③物质制备实验，包括CH3COOC2H5；④定量实验，包括酸碱中和滴定、燃烧物的滴定等。

2.3 化学计算方法的衔接

初中化学计算主要侧重于依据化学方程式的计算，主要包括：规范计算步骤和掌握利用比例关系计算的方法。而高中化学主要侧重于进行物质的量的有关计算，主要包括：①求化学式和分子式的计算；②多步反应式的计算；③混合物的计算和反应热的计算。主要的计算方法有：①差量法；②守恒法；③比例式关系计算法；④特值法。

三、初高中化学学习方法的过渡和衔接

由于初中化学主要以化学知识的记忆为主，因而学生学习化学主要以机械记忆为主，高中化学则侧重于对知识点的概括和运用，因而学生学习高中化学应在记忆的基础上运用类比法、归纳法和实验法。

3.1类比学习法

高中化学阶段涉及的知识点远比初中化学多，学生在接受新知识的时候，经常会遇到很多性质和结构相似的物质，因此，学生在学习这些新物质的时候，应该采用类比法，从已学物质的性质和结探讨新物质的结构和性质。

例2、在初中化学中，我们知道Na2O+CO2=Na2CO3反应能够发生，如果Na2O和Na2S、CS2与CO2的性质和结构相似，则Na2S+CS2的化学反应式是什么？

3.2归纳学习法

高中化学相较于初中化学更侧重于归纳法的学习和运用。很多初中学习到的化学知识，在高中化学中仍需进一步学习，这就要求，学生在学习高中化学的时候将初中化学和高中化学中同时出现的知识点进行归纳总结。例如，氧化还原反应是初中和高中化学中的相同知识点，但是运用归纳法可以总结出初中化学和高中化学在此知识点学习上的侧重点不同：①初中化学，从得氧失氧的角度分析氧化还原反应，理解相关概念；②高中化学，从化合价升降或电子得失角度分析氧化还原反应，理解相关概念，侧重于氧化还原反应方程式的配平及其在电化学中的应用。

3.3 实验法

初中化学中的实验属于基础性实验，学生的实验操作能力和设计能力均处于初级阶段。学习高中化学时，学生在学习教材上的实验的基础上，应加强课外实验的探索，并加强自身的实验设计和分析能力。

三、结论

综上所述，由于知识结构、教学目标和学习方法上的差异，初中和高中化学均存在较大差异。为做好初高中化学的过渡和衔接，教师应认真研究，积极探索，使学生运用归纳法、总结法和实验法等方法，尽快进入高中化学学习的节奏，以提高高中化学的课堂教学质量。

参考文献

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1.目的性原则.高中化学知识点内容多、种类繁.要想实现习题训练的有效性，教师必须在习题汇编上注重目的性.在选取习题时，围绕化学课程总体教学目标、章节目标、单元目标，选取合适的训练题.同时，围绕教学目标，着眼于学生基础知识和基本方法的教学.例如，在讲“化学能与电能”时，为了帮助学生认识到化学能与电能的相互转化关系，教师可以选取新型化学电源训练题，帮助学生认识到化学学科的实用性和创造性.

2.可行性原则.在传统的化学习题教学中，教师往往会通过大量的习题训练来达到教学目的.但在新课改背景下的习题教学中，这样的做法缺乏可行性.受到教学时间的限制，化学训练必须精简而高效，除了要具备针对性原则外，还必须具有可行性.在习题难度的制定上，要采用分层策略，保证中等生跟得上，优等生吃得饱.在习题教学训练伊始，教师需要对学生的知识掌握程度进行摸底，在不同学习阶段选取不同难度的训练习题.

二、课堂训练有效性策略

1.注重引导，调动学生的思维.受到传统化学习题教学的影响，学生在习题教学上缺乏主动性，习惯了教师的主体作用，更愿意扮演听众和观众的角色.对此，化学教师必须注重对学生的引导，调动学生的课堂参与积极性.例如，在讲“铜及其氧化物”时，教师可以设计如下训练：足量铜与一定量的浓硝酸反应，生成硝酸铜溶液和NO2、N2O4、NO的混合气体，这些气体与1.68升标况下的O2反应混合后通入水中，全部生成硝酸.若向所得硝酸铜溶液中加入5mol/L的NaOH溶液至Cu2+恰好完全沉淀，则消耗的NaOH溶液的体积是多少？对于本题，很多学生被它的复杂性所限制，难以下手.对此，教师可以利用问答式的引导策略，帮助学生发现其中的解题思路.教师提问：在整个反应过程中变化了什么，什么没有变化？学生依然存在较大的困惑.教师进一步引导：可以从电子转移的角度寻找突破口.学生在教师的引导下发现，硝酸在反应前后没有变化，Cu失去的电子都被O2得到了.此时，实现了解题的简化，利用电子守恒可以迅速求解.根据得失电子守恒可得：n（Cu）×2=n（O2）×4=1.6822.4×4mol，可知n（Cu）=0.15mol.由于Cu2+在NaOH溶液作用下恰好完全沉淀，由Cu2+～2OH-可知，n（NaOH）=2×0.15mol=0.3mol.则消耗NaOH溶液的体积为V=0.355=0.06L.在教师的引导下，学生结合自身知识，顺利求出该题，实现了化学习题教学的有效性原则.

2.注重整理，总结思维方法.要想实现习题教学的有效性，教师必须注重对习题的总结和整理，帮助学生养成良好的思维方法.教师可以对各个章节的常见知识点、考点进行归纳，为学生总结出一些常见的化学属性和思路.例如，在讲“化学燃烧类计算”时，教师可以选取如下训练题：一定量的乙醇在氧气不足的情况下燃烧，得到一氧化碳、二氧化碳的总质量为16.8g，若其中水的质量为10.8g，则CO的质量是多少克？在本题的求解中，教师要注重对学生计算方法的整合，将差量法等计算方法贯穿其中.差量法：通过观察，发现一氧化碳与二氧化碳的差异性在于其氧原子个数，当两者的物质的量各为1mol时，则两者相差1mol氧原子.我们不妨按照缺氧的质量求解燃烧的CO的物质的量.差氧的物质的量为（17.6―16.8）÷16mol=0.05mol，则CO的质量为m（CO）=28×0.05g=1.4g.对于本题，还可以使用极限法、二元一次方程组法和十字交叉法求解.通过本题的训练，学生再遇到类似的计算题时便可以轻松求解.

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一、专业知识及相关知识

要想取得较好的教学效果，了解和掌握专业知识及相关知识是基础。常言道：“巧妇难做无米之炊。”如果学生没有掌握一定量相关知识和专业知识，就不具备较宽的知识面，就不能对一些专业性的实际问题有正确认识，就找不到解决问题的正确方法，不能达到提高教学质量的目的。例如在无机化学中，利用计算机完成化学反应式的配平来解决学生在学习过程中的实际问题，如果学生不懂得配平原理，怎能利用计算机知识去解决这一具体问题呢？笔者通过近几年的教学实践，用计算机知识解决了这类问题，不但使学生的专业知识得到巩固，还让学生对计算机应用有了较深的认识，取得了较好的教学效果。

二、教学方法

教学方法是提高教学质量的关键因素之一。利用计算机进行模拟设计需将教学、计算机及专业知识结合题意，通过专业课教学及毕业环节应用于实际，这对教、学两个方面要求较高。笔者通过几年的摸索、总结，认为只要遵循由易到难、循序渐进的教学节奏，着重利用和围绕基本的专业问题的处理方法、相应教学处理方法及程序实现方法，把握好各学习阶段的难度、深度，加强各环节辅导，就能很好地完成这项教学工作。

三、教学节奏

在教学节奏上把整个专业教学过程分成以下四个步骤。

第一步，针对不同专业，找出其重要的专业课程，在完成本课程任务的同时，结合本课程，就不同学科，全面深入地介绍有关知识方法及其应用。例如就“化学工程”学科，介绍教学模型方法及其应用，介绍最优化及系统分析等基本概念，强化学生的专业知识，使学生掌握先进的专业研究方法。

第二步，以课外兴趣小组的形式，选择、选拔不同专业的部分优秀学生，学习基本的数值计算方法、最优化方法、模拟方法、绘图法等，完成上述方法的相应的程序设计。通过这样的形式有助于增强学生利用计算机处理常见的教学问题的能力。

第三步，在毕业实习过程中，深入研究各专业、各毕业专题的各单元操作特性，选择合适的教学模型。建立各单元间的模块关系，进一步增强学生利用计算机处理化工问题的实际能力。

第四步，在毕业设计过程中，选择实际的化工过程，让学生结合化工实例，在计算机上进行化工过程的模拟设计，并将结果和常规设计比较。让学生自己体会采用先进方法、先进手段的优越性。

四、处理教材

掌握教学内容的深浅度是取得较好教学效果的基本保障，在整个教学过程中较难处理是教材教学难度的问题。教师既要考虑有效地处理实际问题所需要的思想、方法、知识及教学内容的系统性，又要照顾学生能否较好地接受。考察化工中数据处理、数据库、单元模拟、优化设计及优化操作、系统分析等典型问题，要针对专业问题，选择基本的教学处理方法和程序设计语言（如：C语言和FOXBASE）。使学生在有限时间内，通过努力学习就能掌握针对化工生产问题的计算机应用知识。像多维最优化方法有好几种，其中重点介绍的序贯单纯形方法，虽然有时速度较差，但处理通常化工优化问题很有效，而且学生较容易接受。

五、提高上机操作质量

强化上机操作的质量，是培养学生实际动手能力的唯一途径。在教学过程中要保证学生有足够的上机时间，以帮助学生建立教学模型，选择合适的数值计算方法、编制程序，并解决程序调试过程中遇到的问题。使学生在学习先进方法的同时，通过足够时间的练习，对新方法、新手段进行消化，再组织并有所创新地通过程序解决化工实际问题，培养学生这种较高水平的操作动手能力。

总之，利用计算机进行模拟设计，比常规设计选用的教学模型更准确、细致，处理方法更先进，设计结果精确。例如精馏塔的常规设计，由于缺乏平衡数据，往往将非理想物系当作理想物系，由于受计算方法和手段的限制，只能将多组分物系清晰分割成双分，将各塔板上上升蒸汽量和下降液量的不相等情况处理成恒摩尔系统、用简捷计算代替严格的逐板计算。这种近似再近似的设计结果和实际情况相差很远。而应用UNFAC模型计算所缺少的平衡数据，可以快速准确地完成设计工作。

通过几年来的教学改革，不仅能使学生接受了系统的计算机应用知识，还让学生能从系统观点来处理化工问题。可以肯定，如果继续深化教学改革，一定能完善化工系统设计和调优工作，教学水平还能够得到不断提高。

参考文献：

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众所周知，我国是一个能源消耗大国，随着经济不断发展，人民生活水平的提高，能源相对短缺的现象越来越严重。目前，能源短缺问题已经成为世界各国共同关注的一个话题。因此，我国电站热力系统的节能是关系到今后可持续发展的一件大事。

1、当前存在的问题

1.1　分析方法欠缺

就目前而言，我们对于系统工程的分析方法仍然有所欠缺，所使用的数学工具陈旧，需要进一步的改革，在研究使用计算机进行实际的热力系统节能分析上还存在着严重的问题与缺陷，通常基本采用的仍是原来的局部优化的运行方法，对于系统节能的分析方法研究过少，还需要不断完善与改进。

1.2　研究具有局限

从本质上讲，我们对于相关系统的研究始终处于一个相对固定的状态，这种稳态研究固然能使发电系统在运行中保持恒定，降低了对其研究的复杂程度，但是同时也存在一定的局限性。这种局限性会制约我们今后的研究，对我国电厂整体的节能降耗工作造成不利的影响。

1.3　没有深入挖掘

对于不同的热力系统分析理论，我们都是从各种角度来研究热力系统这一个对象，在实际研究过程中，我们对于这些不同理论之间的相互关系没有进一步地把握到位，无论是改善机组现有的运行水平，还是挖掘机组的节能潜力，我们都需要一种准确有效的节能理论进行指导，这样才能有的放矢地采取相应的节能措施。因此，在具体的研究过程中，我们一定要合理地确定优化的性能指标，深入挖掘分析，从而有效地建立起系统与生产过程的数学模型。

2、热力系统计算方法

我们对热力系统进行计算的最终目的是为了明确机组内的各项热经济性指标，因此，如果我们要对机组的热经济性进行分析，首先要选择适合的热力系统计算方法。目前，对于热力系统的计算方法有很多种，依据它们所依赖的热力学基础具体可分为以下几种：

2.1　常规热平衡法

热力系统计算的方法是发电厂系统改进中常见的一项工作，而所谓的常规热平衡法是在结合质量与能量平衡的基础上，对实际操作中的热力系统进行数值计算的方法。在计算时我们需要对热力系统进行变工况的运算，以此来确定汽轮机各项设备的相应参数，其运算的实质是确定汽轮机膨胀过程线和系统参数。

2.2　等效热降法

等效热降法是以内功率的变化来分析热力系统的热经济性的一种计算方法。在热力系统的局部分析中，通过等效热降法可以改善常规热力计算中的不足与缺陷，建立新的热力系统分析方法，从而使热力计算具有实际的系统分析功能。

2.3　熵分析法

熵分析法是通过对体系的熵平衡计算来求取与分析影响熵产的相关因素，最终确定熵产与不可逆损失之间关系的一种方法，以此来作为评价过程的完善程度和改进过程的依据。

2.4　火用分析法

火用分析法是在热力学　2　大定量的基础上提出的，它结合实际环境情况对能的本性进行了全面地了解、分析，是以其实用性为出发点提出的一种新的思维方法，是从能量转换的角度表示整个设备热力过程完善性的科学指标。

2.5　代数热力学法

我们所讲的代数热力学法是一种分析热力系统能量的好方法。在具体实践中，该方法通过运用事件矩阵来对整个系统中各个子系统的能量关系进行描述，最终得到结构矩阵，这个矩阵从全局的高度开拓了研究热力系统的新趋势。

2.6　循环函数法

循环函数法是根据热力学的第二定律制定出来的计算方法，该方法是以循环的不可逆性作为分析汽轮机循环节能定性的判断依据，通过具体的循环函数式为汽轮机循环节能的定量进行计算的一种好方法。

3、热力系统节能改进措施

3.1　锅炉排烟余热的回收利用技术

对于火力发电厂来讲，它的排烟温度通常都是十分高的，达到了150　至　160　摄氏度，如果在锅炉上加装暖风扇，其排烟温度也能够高达150　摄氏度左右，所以说，锅炉热损失的一个主要部分就是锅炉排烟热。那么，如何对这种热量进行充分的利用就是一个值得研究的问题，锅炉排烟的余热利用方法其实有很多种，下面就来介绍一下把锅炉排烟热量和电厂热力系统联系起来，来使排烟余热能够通过热力系统在现有的汽轮机上转化成为电能，从而来把排烟温度大大降低这一方法。低压省煤器是装置在锅炉尾部的一个汽和水的换热器，就好比是锅炉省煤器一样，但是通过它内部的不是高压给水，而是低压凝结水。它的系统连接方式主要有两，也就是低压省煤器在热力系统中串联和低压省煤器在热力系统中并联。低压省煤器的水源主要及时来自于某一个低压加热器的出口，凝结水在低压省煤器照片那个把排烟的热量予以吸收，等到温度升高之后，再通过低压加热器系统。通常采用串联的形式比较适宜，因为串联的优点就是流经低压加热器的水量是最大的。在低压省煤器的受热面确定的时候，锅炉排烟的冷却程度以及低压省煤器的热负荷都比较大，所以，对排烟余热的利用比较好，从而起到很好的节能效果。

3.2　化学补充水系统的节能技术

这一技术主要是对于装有抽凝汽式机组的火力发电厂来讲的，对于这一类型的发电厂来讲，化学补充水进入热力系统主要有两种方式，一种是把化学补充水补入到除氧器中；另一种是把化学水补充道凝汽器当中，从凝汽器补入的时候，化学补充水能够在凝汽器中把初步的除氧实现，当补水温度降低至比汽轮机排汽温度还要低的时候，可以在凝汽器的喉部加装上一套装置，从而来让补充水通过喷雾的状态进入到凝汽器的喉部，那么，就可以对一部分的排气废热进行回收利用。把凝汽器的真空加以改善，由于化学补充水经过了低压加热器能够利用低位能进行抽汽，并逐级进行加热处理，把高位能蒸汽量大大减少了，这就使得装置的热经济性大大提高了。

3.3　除氧器排汽以及锅炉排污水余热的回收利用

首先，为了对除氧器的除氧效果进行保证，除氧器就必须要能够在工作的过程中排出一定量的蒸汽，从而就有工质以及热量的损失产生。对于除氧器来讲，它排除的蒸汽是具有一定的压力以及温度的，在具体的热力系统的设计过程中，必须要把如何采取有效的措施来进行利用和回收进行充分的考虑，从而实现节能的目的。除氧器余热回收和利用的一种方法就是加装上一个余热冷却器，并通过化学补充水吸收来对排汽余热进行吸收。其次，对于火力发电厂来讲，锅炉的排污率通常是十分高的，把2%　至　5%左右，这样，锅炉的连续不断的排污，造成了很法的工质损失，并且锅炉连续排污的热水会随着热量的损失而变得具有较高的压力和温度，成为了一种高级的单热资源，对它的充分利用是十分有必要的。在热力系统的设计过程中，免不了会有排污扩容器利用系统的存在，利用连续排污扩容器的扩容蒸发来对部分的工质和热量进行回收，从而实现热经济性的提高，达到节约能源的目的。但是对于扩容蒸发之后的污水来讲，依然具有一定的温度，如果在设计中不对此进行考虑并加以充分利用，不仅使得能量失去了，而且还会带来一定的污染。那么，对于这一部分的能量利用的方法就可以加装一个排污水冷却器，运用化学补充水来把其热量进行充分的吸收，进一步对其废热资源进行利用，把热经济性予以最大限度的提高了。

4、结语

综上所述，我国的电厂热力系统与其他发达国家相比，其还存在着很大的潜力与发展空间，我们通过对其的充分挖掘，可以使相关热力系统的分析方法逐步改进与完善，从而促进我国整个电厂热力系统节能降耗工作的长远发展，为建设和谐社会作出应有的贡献。

参考文献

篇（9）

中图分类号：G420 文献标识码：A 文章编号：1673-9795（2014）02（b）-0000-00

雷电是自然界中一种常见的自然现象[1]，由于它能在短时间内形成强大的电流，导致雷电每年给电力、建筑等行业带来巨大的经济损失和人员伤亡，因此如何开展雷电防护工作一直是人们迫切需要解决的问题。

按照传播方式，雷电分为直击雷、感应雷、雷电波入侵三类，其中直击雷是直接击中建筑物、其他物体或防雷装置，能够产生电效应、热效应和机械力。防直击雷的主要措施是合理设置避雷针，而避雷针能否起到保护作用，其保护范围计算是重要影响因素之一。目前，在避雷针设置教学过程中，学生对单支避雷针保护范围的分析能在纸上计算与作图，但对于多支避雷针的保护范围，缺乏空间想象能力，造成分析上的困难。采用MATLAB工具设计避雷针保护范围教辅软件，能够为避雷针保护范围的计算和理解提供直观、可靠的三维图像显示，可以有效激发学生的学习热情。

1避雷针保护范围教学分析

避雷针保护范围的计算方法主要有折线法和滚球法两种[2，3，4]。教学过程中，针对两种方法涉及的计算原理、计算方法、适用范围进行分析，并通过实例对折线法和滚球法保护范围进行对比，使学生能够在特定地域选择合适的方法进行避雷针保护范围计算。

折线法：根据雷电流屏蔽效果的统计规律，采用放电模拟试验方法确定；保护范围计算过程中采用不同的避雷针高度影响系数；主要适用于电力系统，例如《DL/T620-1997交流电气装置的过电压保护和绝缘》。

滚球法：根据击距理论，采用计算放电距离方法确定；保护范围计算过程中采用不同的滚球半径；主要适用于建筑物，例如《GB50057-94建筑物防雷设计规范》。

2避雷针保护范围教辅软件设计

2.1 MATLAB软件介绍

MATLAB是集计算、可视化和编程功能于一体的工程计算软件，现已发展成为功能强大的仿真平台[5]。利用提供的三维图形函数，可编程绘制三维空间曲线、曲面和网格图形。同时，显示图形可以利用鼠标拖动变换观察角度。另外，MATLAB还提供了图形用户界面制作工具，使用者可以根据自己的需求编写程序，制作菜单和控件，设计图形界面。根据建筑物避雷针保护范围的计算方法，利用MATLAB软件，设计避雷针保护范围教辅软件。

2.2软件功能设计

避雷针保护范围教辅软件功能设计，主要包括显示模块、计算模块、演示模块、判断模块和解释模块等五部分，如图1所示。

显示模块：通过输入建；筑物的长、宽、高，可显示建筑物三维图像；通过输入避雷针与建筑物之间距离，可显示避雷针三维图像；通过选择计算方法、建筑物尺寸、避雷针位置及避雷针支数，可自动显示避雷针保护范围。

计算模块：通过选择计算方法和建筑物防雷类别，输入建筑物尺寸、避雷针位置及避雷针支数，可自动计算避雷针保高度。

演示模块：通过输入避雷针的高度及其距墙尺寸，可显示双支不等高避雷针保护范围。

判断模块：通过避雷针保护范围计算及避雷针保护范围三维图像进行立体观察，结合标准程序，判断现有的避雷针高度能否起到保护作用。

解释模块：可对第一类防雷建筑物、第二类防雷建筑物、第三类防雷建筑物的涵盖范围进行解释。

图1 教辅软件功能设计框架图

利用MATLAB的图形用户界面制作工具，设计避雷针保护范围教辅软件的图形化界面；利用MATLAB的编程工具，设计避雷针保护范围工程计算和三维分析的程序。结合程序与界面，实现教辅软件的参数选择、工程计算、绘制图像和判断分析等功能。教辅软件界面如图2所示。

图2 教辅软件界面

2.3 软件功能演示

图3、图4和图5分别是教辅软件在不同条件下的功能演示。

图3 建筑物与避雷针三维图像

图4 建筑物高8m，宽4m，高4.5m，滚球半径30m

保护范围三维图像（单支避雷针）

图5 单支避雷针高度20m的三维图像

上图为折线法，下图为滚球法（滚球半径30m）

3避雷针保护范围教辅软件应用

3.1 课堂教学

在讲授避雷针设置这一节时，首先简要介绍折线法、滚球法计算避雷针保护范围的方法，然后采用该教辅软件对建筑物形状、避雷针位置、保护范围覆盖等进行三维图像仿真演示。在演示的过程中，注重启发学生对避雷针设计注意事项的思考，加深学生对避雷针保护范围的理解，提高学习效率。在教学实践过程中，学生可通过教辅软件输入实际环境中避雷针相关参数，检验其保护范围的有效性，达到学以致用的目的。

3.2 工程应用

在实际工作中，遇到建筑物有关避雷针保护范围计算的问题时，运用该教辅软件可以较容易的根据建筑物的长、宽、高准确计算出能够保护建筑物的避雷针高度，而不需用去查阅书籍或记住背繁琐的计算公式。通过输入相应的参数，点击相应按钮可得到计算结果，这为避雷针设计和改造工作带来极大的方便。在安装避雷针的过程中，需根据场地的大小对避雷针安装的位置、数量和高度进行配置，利用该教辅软件可实况模拟安装避雷针后的整体状貌，为避雷针的合理安装提供参考。

参考文献

[1] 吴薛红，濮天伟，廖德利.防雷与接地技术[M].北京：化学工业出版社，2008.

[2]张彼德，周菲菲.避雷针保护范围教学辅助软件开发及应用[J].高等教育研究，2008，25（2）.

篇（10）

中图分类号： V435文献标识码： A文章编号： 1673-5048（2015）03-0051-03

The Simulation Study of Inner Flow Field for DualPulse

Solid Rocket Motor with Rigrid Clapboard

Bai Taotao1， Mo Zhan1，2， Zhang Yuefeng1， Fang Lei1， Sun Zhenhua1， Wang Hugan1，2

（1.China Airborn Missile Academy，Luoyang 471009，China；

2. Aviation Key Laboratory of Science and Technology on Airborne Guided Weapons， Luoyang 471009， China）

Abstract： Studying on the influence of different interstage ports on the ablation of firstpulse’s insulator and flow loss under the same total area of interstage ports，the numerical simulation of inner flow field is applied to dualpulse solid rocket motor with rigrid clapboard. The results show that the backward eddys can enhance the ablation of insulator， and there is the worst ablation at reattachment point. The change of the shape and position of interstage ports have little effect on the flow loss of clapboard， but the optimal design can improve the intake capacity of interstage ports. Reducing the diameter of outer ports and increasing central port can weaken ablation effectively.

Key words： solid rocket motor； dualpulse； rigrid clapboard； flow field； numerical simulation

0引言

导弹采用双脉冲发动机具有射程更大、 末端速度更高和机动性更强等优势[1-2]。 常见的双脉冲发动机多为隔板式， 隔板又分为硬隔板和软隔板两种[3]。 在研究硬质隔板的过程中发现， 设计级间隔板开孔布局、 形状和大小时不但要考虑隔板承

收稿日期： 2015-03-20

基金项目： 国家自然科学基金资助项目（11402283）

作者简介： 白涛涛（1983-）， 男， 河南洛阳人， 硕士研究生， 研究方向是固体火箭发动机仿真。

压性能和打开性能， 而且要考虑到点火装置布局、 发动机热防护和流动损失的影响[4-5]， 一旦隔板设计不合理， 很容易造成发动机壳体的热防护失效[6-7]。

本文针对某双脉冲固体火箭发动机， 在总开孔面积一定时对硬质隔板采用不同开孔形状和布局情况下的内流场进行了数值计算， 分析了其对发动机绝热层烧蚀和流动损失的影响。

1物理模型与计算方法

1.1物理模型

1.1.1双脉冲发动机物理模型

本文涉及的双脉冲发动机物理模型如图1所示， 具体由以下几部分组成： 一脉冲、 第1点火装置、 隔板结构、 二脉冲、 第2点火装置和喷管。

图1双脉冲发动机模型

1.1.2隔板结构模型

本文涉及的三种隔板几何模型如图2所示。 三种隔板结构的总开孔面积相等， 开孔形式和布局方式有所不同， 其中结构A在隔板上开了8个周向均布的等面积花瓣形孔； 结构B在隔板上开了24个周向均布的等面积圆孔； 结构C在结构B基础上将安装点火器的位置改为中心孔， 减小了最外层孔面积， 并对所有孔都进行倒角设计。

图2多脉冲隔板开孔形式

1.2计算方法

1.2.1基本假设

由于多脉冲发动机燃烧室内的流动是一个相当复杂的物理和化学过程， 为简化计算， 本文模型基于如下假设：

（1） 在燃烧室内流动过程中， 均不再发生化学反应， 也忽略热辐射的作用；