关键词：电气设备；预防试验；方法
中图分类号：F407.6 文献标识码：A 文章编号：
前言
电力电气材料分为导电体、非导电体和绝缘体三种，其中绝缘材料是我们生活中必不可少的，我们日常生活中离不开用电，但是人们对电力设施监管不力，麻痹大意时有发生。所以防止事故主要防止电气设备的绝缘性失效，方法是对带电的或不同电位的导体进行隔离，使电流按照确定线路流动。
绝缘性的好坏主要有两个方面：一是电气设备的绝缘性本身就不好，有绝缘缺陷，例如，变压器的绝缘性不好，本身不合格，绝缘油的绝缘性能达不到要求，油里有水份或杂质等等。二是电力电气设备因为长期受到外界因素的作用下发展起来的，例如，过电压，潮湿，机械力，热效应，化学反应等。所以平时对电力设备进行日常监督检测，绝缘性降低的时候，采取更换绝缘件、变压器加油、除污等措施。
绝缘材料(Insulating materia1)的品种很多，一般分为：①气体绝缘材料，常用的有空气、SF6气体等；②液体绝缘材料，常用的有从石油原油中提炼出来的绝缘矿物油；③ 固体绝缘材料，常用的有树脂绝缘漆，纸、纸板等绝缘纤维制品，漆布、漆管和绑扎带等绝缘浸渍纤维制品，绝缘云母制品，电工用薄膜、复合制品和粘带，电工用层压制品，电工用塑料和橡胶、玻璃、陶瓷等。
1.绝缘电阻(Insulation resistance)
绝缘电阻率和绝缘电阻分别是绝缘结构和绝缘材料的主要电性参数之一。为了检验绝缘性能的优劣，在绝缘材料的生产和应用中，经常需要测定其绝缘电阻率，包括体积电阻率和表面电阻率，而在绝缘结构的性能和使用中经常需要测定绝缘电阻。我们知道兆欧表是测量绝缘电阻的，方法是绝缘材料导电部位与绝缘壳体之间加绝缘电阻表的高压端和测量回路，并手摇摇柄，使发电机发电。
测量时，实际上是给被测物加上直流电压，测量其通过的泄漏电流，在表的盘面上读到的是经过换算的绝缘电阻值。由于绝缘电阻表的端电压相对低一些，所以加更高的电压，测量其泄漏电流，也可以发现绝缘缺陷，它其实也是测量绝缘电阻的一种方法，只是所使用的参数不同而已。
2.绝缘材料的介质击穿强度(Withstanding voltage)
用耐压试验仪试验绝缘材料的耐受交流或直流电压的程度。当施加于绝缘材料上的电场强度高于临界值时，会使通过电介质的电流突然猛增，这时绝缘材料被破坏，完全失去了绝缘性能，这种现象称为电介质的击穿。发生击穿时的电压称为击穿电压，击穿时的电场强度简称击穿场强。
它的意义在于用来反映设备运行中的过电压作用，对设备的绝缘性能进行严酷的考验，跟绝缘电阻所不同的是，对被试品施加超过它工作电压一定倍数的高电压，并经历一定的时间来模拟设备在线运行中的过电压情况。
工频交流耐压试验模拟交流电网的情况，交流电压沿绝缘的分布于电容量成反比，直流电压的分布则与电阻成正比，因为这一性质，可以有效查出不同的绝缘弱点：交流电耐压试验便于发现电机槽部及出槽口的绝缘缺陷，直流耐压试验便于发现电机顶部的缺陷，也用作发现绝缘材料的局部缺陷和大容量的情况。
试验的仪器是耐电压测试仪，也可以叫介质击穿装置，试验方法是绝缘材料导电部位与绝缘壳体之间加耐电压测试仪输出的高电压，并按照电气设备国家标准的要求经历一定的时间.由于交流耐压试验的试验电压一般比工作电压高许多，对绝缘性能不良的被试品来说，是一种破坏性试验。对于造价高，结构复杂的被试品，进行此项试验前，应先进行绝缘电阻测量、直流泄漏甚至直流耐压试验，若发现绝缘性能有缺陷，应进行综合分析和判断，才能决定该被试品是否能承受交流耐压试验的电压，然后再进行试验，以免对被试品造成破坏和损伤。
3.电介质的损耗(Dielectric losses)
绝缘材料在电场作用下，由于介质电导和介质极化的滞后效应，在其内部引起的能量损耗。也叫介质损失，简称介损。
电介质损耗的意义：电介质中在交变电场作用下转换成热能的能量。这些热会使电介质温度不断上升，造成发热量大于散热量的恶性循环，会使电介质熔化、烧焦，完全丧失绝缘性能。所以，电介质的损耗的大小来衡量绝缘性能是绝缘材料的一项重要指标之一。引起电介质损耗的主要原因有：(1)电介质自身带的电导在电压作用下产生泄漏电流，会造成电导损耗；(2)电介质中的带电偶极子在电场作用下往复位移和重新排列，并互相之间产生作用力，从而造成能量损耗，这就是极化损耗；(3)局放损耗，电介质含有的气隙或油隙在电场的作用下首先发生局部击穿。
所以在电绝缘技术中，特别是当绝缘材料用于高电场强度或高频的场合，应尽量采用介质损耗因数，即电介质损耗角较低的材料。它是电介质损耗与该电介质无功功率之比.被试绝缘材料，交流电场的作用下，可以等效为一个纯电阻和纯电容的并联，并联等效电路的介质损耗因数及有功损耗为如果是纯电阻和纯电容的串联情况，或者多于两个介质损耗点，它的模拟情况跟并联的一样，这里不再描述。
总之，绝缘材料绝缘性好坏的判别是一个复杂的过程。比如说不均匀介质的极化现象等，用物力量介电常数e 表示，介电常数越大电介质极化能力愈强。绝缘材料的介电常数受电源频率、温度、湿度等因素而产生变化。大气压力对气体材料的介电常数也有明显影响，压力增大，密度就增大，相对介电增大。对于电力变压器、电力电容器、交流电动机等高压设备，除测量绝缘电阻之外，还要求测量其吸收比。DL／T596―1996规程规定吸收比(10℃～30℃范围)不低于1.3或极化指数不低于1.5，且对吸收比和极化指数不进行温度换算。在判断时，新的预试规程规定吸收比或极化指数中任一项，达到上述相应的要求都作为符合标准。
4.试验及问题
调试的目的是保系统各部分模块的正常运作，为系统总体调试搭好硬件平台。在单片机控制系统中，调试其实包括硬件和软件两个层面。硬件层面，主要指焊接是否可靠，电路是否有原理性错误；软件层面，主要指芯片之间的信号时序是否正确，编程时的操作过程是否正确，这两个层面中某一个出了问题，芯片都无法正常工作。
5.结语
电气的试验要充分利用了微控制器的内部资源，尽可能地提高可靠性，充分考虑了与其他子课题的兼容性。系统的完成经过了器件选择、原理图设计、PCB制作、系统的软硬件试验等几个阶段。系统经过初步试验测试，性能优良，运行稳定，可以满足项目阶段性需求。
参考文献
设计意图： “装饰腰带”是一个以手工为主的活动，需要幼儿运用剪、画、贴等技能，以促进幼儿小肌肉动作的发展，并进一步学习使用工具。
为了开展活动，师幼共同准备了丰富的装饰材料，如小贴画、小亮片以及幼儿自己用不同颜色的卡纸画和剪的花形、爱心形、树叶形等小图形。不仅如此，材料的摆放也具有一定的暗示作用，如将同种图形按大小分类摆放，以提示幼儿可用大小图形叠加的方法进行装饰；将小的装饰材料和大的装饰材料分开摆放，为幼儿自主操作提供保障。在活动中，幼儿可以自主选择装饰材料，从而创造性地、富有个性地装饰自己心目中的腰带。
在以往的有关装饰活动中，教师多引导幼儿采用间隔装饰、对称装饰的方法。在本次活动中，教师通过引导幼儿欣赏、交流以丰富幼儿的装饰经验，拓宽幼儿的思路，如叠加装饰、单个主体装饰、四周装饰等，这也为幼儿富有个性地装饰提供了技能上的支持。最后，幼儿可把装饰好的腰带系在腰上，体验成功的快乐。
目标：
1．通过观察、交流，了解、感受腰带上因装饰材料的位置和装饰方法的不同所带来的不同效果。
2．尝试通过有规律地排列、黏贴自制图形、小贴片、毛根等材料，按自己的意愿进行装饰。
3．合理、适量取用装饰材料，耐心完成自己的操作任务。
准备：
1．经验准备：幼儿会使用双面胶，有关于间隔、对称的装饰经验。 2．材料准备：腰带PPT课件一份，字母、数字贴片、小亮片、毛根等，幼儿自己画、剪的爱心、树叶、花、几何图形等，小篓子，自制未装饰的腰带人手一份，双面胶。 过程： 一、观察腰带的不同外形 师（出示没有装饰过的腰带）：这是什么？它们都是怎么样的？
幼：这是腰带，它们都是长长的，有的宽宽的，有的细细窄窄的。
师（小结）：对，腰带都是长长的，但它们又有不同，有的宽宽的，有的细细窄窄的。
二、了解腰带的多种装饰方法
师（出示PPT）：这些腰带漂亮吗？与刚才看到的有什么不同？
师：对，这些腰带上有装饰品，所以很漂亮。
师：你喜欢哪一根？它是怎么装饰的？
幼：我喜欢第×排第×幅，这根腰带细细的，上面有两只小狗。
师：这根腰带上的两只小狗是怎么样的？
幼：大大的，头靠头。
师：那我们系这根腰带时，小狗应该在哪里？
幼：在前面。
师：还有谁喜欢哪根腰带呢？
幼：我喜欢第×排第×幅，这根腰带上全是宝石（见图1）。
师：宝石是什么样的？在腰带的什么地方？
幼：宝石圆圆的、小小的，排列在腰带的边沿和中间。腰带正中间还有用宝石做的花。
师：哦，原来腰带周围一圈全是小小的宝石，中间有一朵宝石花。
师：这根腰带（见图2）是什么样的？
幼：上面全是花，满满的。
师：每朵花有几层？是怎么样的？
幼：每朵花有三层。每一层大小不一样，大的在下面，小的在上面。
师：腰带上贴了满满的花，排得很整齐。排了几排呢？
幼：有两排。花蕊也是宝石做的。
师（小结）：这些腰带都经过装饰。有的腰带上有一个比较大的装饰物，如小动物图形、花形……它们一般装饰在腰带的前面；有的腰带周边被贴上了小水钻、小亮片等装饰物；有的腰带上面被满满地、整齐地贴上了不同的花等。它们看上去都很漂亮！
（析：在本环节中，教师通过引导幼儿欣赏各种腰带的装饰，如：只有一个大大的主体物的装饰，腰带边沿贴有小小的装饰材料的装饰，整根腰带上有规律地贴有装饰材料的装饰……了解了由于装饰材料、装饰方法的不同而产生的不同效果，丰富了有关装饰的经验。）
三、自主装饰腰带
师：你们喜欢这些漂亮的腰带吗？今天我们就来学习装饰腰带。
1．观察所准备的装饰材料，讨论如何使用这些材料进行装饰。
师：这里有大小不同的爱心形、圆形……还有小的字母贴片、亮片等装饰材料。你想用什么来装饰腰带？装饰在哪里？用什么方法装饰？
幼：我想用毛根在腰带两边围两个大圆，里面贴上小蝴蝶。
幼：我想把小珠子贴在腰带周围，中间贴三个数字。
幼：我想在腰带上贴一朵大花，再贴上小蝴蝶、小字母。
师：大花贴在哪里？系腰带时会出现在什么位置？
幼：大花贴在中间，系腰带时让花在前面。
师：那小蝴蝶、小字母呢？
幼：贴在大花的两边。
幼：我想在腰带中间贴一朵大花，旁边贴上小宝石。
师：怎么样的大花？有花蕊吗？
幼：可以用小太阳做花蕊，还有小宝石。
幼：我想在腰带中间贴两片大树叶，旁边贴毛根做小花。
2．在教师引导下合理、适量选取操作材料，有序操作。
师：请你们自己选择材料装饰腰带，可先把选取的材料在腰带上摆一摆，看看位置是否合适，然后用双面胶贴。
（析：在本环节中，教师引导幼儿讨论了如何用不同的材料装饰自己的腰带的问题，并鼓励幼儿按自己的意愿装饰。）
四、展示作品，观察、交流不同的装饰方法（见图3、4、5）
师：请做好的小朋友系上装饰好的腰带，给大家欣赏一下。
关键词：Deform；冷镦模具；正交试验
中图分类号： F407.42 文献标识码： A 文章编号： 1673-1069（2016）32-172-2
0 引言
作为球轴承的关键零件，钢球的质量会对轴承的使用性能产生O大影响。在钢球生产中冷镦属于一个关键的步骤，其会对后续加工产生直接影响。现阶段国外主要采用生产试验的方式进行钢球球坯参数研究，很少从塑性理论方面出发进行研究。我国之前在球坯外形方面大多都是采用球形球坯，而锥鼓型球坯则在国外得到了广泛的应用，这是由于锥鼓形球坯在成形的时候更加简单，而且金属也更加容易流动，缩小了两级和环带，并且能够有效地降低后续锉削去环带的时间。本文选择锥鼓形球坯，在对正交试验进行设计并且对Deform软件仿真进行应用之后，最终将比较合理的球坯参数得出。采用这种球坯参数除了能够使钢球冷镦质量得以提升之外，还可以将大量的材料节约下来，有效地控制各项生产成本。
1 冷镦球坯成形的工艺分析
由于生产条件、钢球等级和毛坯材料的形状的差异，因此在制造钢球的工艺方面也存在着差异，但是其具有基本相同的工艺路线，详情见图1。
锥鼓形钢球冷镦成形的过程中具有两极先出、环带后出的特点。冲模有孔是出现两极的原因，而这些孔主要是为了在加工和装推杆的过程中排气，避免冲模无法将金属充满。之所以会形成环带，最为主要的原因就是要将多余的体积挤出，并且避免两冲模出现直接碰撞的问题[1]。通过塑性变形理论分析，我们可以发现，在出现塑性变形的时候金属会沿着具有最小阻力的方向流动。由于环带处的阻力与其他部位阻力相比远远要低，因此金属首先会向环带处流动，从而形成环带。在两冲模端面间距值不断减小的同时，环带金属向外流动的阻力会变得越来越大。在该阻力大于金属向钢球两极流动阻力的一刻，金属就会充满球坯。
2 球坯的理论计算分析
2.1 对球坯体积进行计算
在公式中，球坯直径用Dw来表示，环带高度用A来表示，环带厚度用K来表示，球坯锥角用β来表示，α+β=90o
在已知α的情况下，通过公式（2）就能够将M的值计算出来。
2.2 计算棒料直径
通常通过剪切的方式获得冷镦用的棒料，假设d是棒料的直径，L为切料的长度，λ=L/d为锥鼓形球坯的压缩比，以变形前后体积不变的原理为根据
3 设计正交试验
选择正交试验的最为主要的目的就是因为正交试验本身具有非常优良的整齐可比性和均衡分散性，正交实验设计的试验点的代表性也非常强，能够通过较少的试验次数将不同因素的对试验指标的影响规律和主次顺序等分析出来，最终能够得到比较满意的试验结果。在优化模具的时候，首先要对有无减小两极尺寸的可能进行考虑，可以通过角度的方式对两极的直径进行调整，利用不同的角度将不同的极直径得出，而且还可以对材料体积、冷镦力和塑性变形等受到的模具的影响予以兼顾。对球坯外形因素具有影响的参数包括很多种，其中主要是K、A、λβ等。相关资料表明，λ=2.2-2.4。通过对球形球坯的工艺参数进行参考，最终设定K=0.1-0.4。利用公式3就能够将球坯的最大体积范围计算出来，也就是在312.5-306mm3的范围之内。共设计了4个水平和试验因素。
4 建模及仿真研究
作为一个高度集成化和模块化的有限元模拟系统，商用软件Deform主要包括三个大模块，也就是前处理器、后处理器和模拟器。前处理器主要是负责坯料和模具的几何信息、材料信息的输入、成型条件的输入等，同时将边界条件建立起来，其还配备有有限元网格自动生成器。作为一种有限元求解器，模拟器具备热传导、刚塑性、弹塑性和弹性等一系列的功能，而后处理器则可以确保模拟结果实现可视化，并且还可以对OPGL图形模式进行支持，将用户需要的各种模拟数据输出出去。Deform支持用户操作自己的数据库，并且修改系统的设置，对自己的材料模型等进行定义。首先可以通过三维软件CATIA将棒料和上下模的三维模型建立起来，*.stl文件为导出扩展名，并且利用Deform将上述的模型导出。随后采用扩展名对棒料材料进行定义，划分棒料网格，使其成为5万个。上模具有50mm・s-1的运动速度，0.035mm的最小步长，将停止距离设置成环带厚度K。
5 球坯参数的确定和冷镦力的比较
5.1 建立评价标准
通过对生产实践和后续工序受到的球坯的影响的研究，将评价体系提出来。通过正交试验能够将以下评价体系得出：首先，饱满度：所谓的饱满度主要是指冷镦球坯的两极必须要明显，其主要是对材料是否充满模具进行评价。其次，体积：其主要的评价内容就是节省材料，减少体积，并且减少环带体积，从而进一步缩短后续的光磨时间。再次，冷镦力：通过对体积、压缩比和两极大小进行改善的方式降低冷镦力，并且使模具的寿命得以进一步提升。最后，圆度：为了确保在厚度的光磨工艺中更加方便地进行磨削，这时候需要使钢球毛坯具有相近的三向尺寸。所以，在这里将一个圆度的概念提了出来，利用圆度就能够对钢球毛坯的三向尺寸进行有效的评价。
5.2 确定参数
通过观察发现，在某些冷镦球坯的试验品种不存在着明显的环带和两极，也就是说其并未完全填充满，所以无法达到工艺要求。采用圆度分析的方式对其他试验进行分析，从而将不同试验的圆度情况定量的得到。通过对试验的冷镦力进行分析，可以发现其中有一些试验品具有比较小的冷镦力，再加上对前面圆度的考虑，最终确定最为理想的为1.62×105N的冷镦力。
5.3 冷镦力的比较
通过对锥鼓形实物球坯和锥鼓形球坯仿真结果进行比较，结果发现，锥鼓形实物球坯和锥鼓形球坯仿真结果两者基本上具有吻合的外形。这一结果证实，Deform仿真与实际情况比较符合，冷镦力在经过优化之后可以达到1.62×105N，具有35%的下降幅度。因此在优化之后使得模具的受力得以减小。
6 结语
通过仿真分析和正交试验分析的方式，选择科学合理的评价指标比较不同的球坯试验品，最终得出最佳的球坯试验品工艺参数。与原来的球坯相比，优化后的球坯在各方面均实现了较大的提升，根据最佳球坯试验品工艺参数将相应模具的主要尺寸设计出来，能够对我国的轴承钢球冷镦工艺的优化具有一定的借鉴作用。
参 考 文 献
一、小材料,大故事:选材
刚开展自主性游戏时,我认识到材料的提供直接影响到游戏行为,因此我并不急切地将我所准备的材料投放给幼儿。我从幼儿已有的生活经验出发,让孩子们围绕“家”的生活经验展开讨论。凭着幼儿在日常生活中的观察与经验的积累,大家纷纷勾画着自己的家的概念:“老师,我家里有好大的桌子。”“我有自己的小床。”我妈妈在家给我烧饭的”“我吃饭用小碗和小勺子”……,在孩子们关于“家”的谈论中,他们确认了家中做这些事所需要的材料,于是煤气灶、锅碗瓢盆勺、电饭煲、冰箱、洗衣机、娃娃、小床等东西一一“备置”于“家”中,孩子们在相互交流,相互肯定的过程中一起建构着“家”的轮廓。通过这次对家中材料的确认,我和孩子们一起收集制作。我们将牛奶箱做成了漂亮的大冰箱和洗衣机,将饼干盒做成了煤气灶,孩子们也开动了脑筋,将一些包装盒打开一面变成小抽屉,还将八宝粥勺子、肯德基杯子、冷饮罐子都一并收集了过来。这下子,“娃娃家”在这些材料的簇拥下便慢慢像模像样起来了。小小的材料让孩子对游戏产生了兴趣,使得游戏的过程更丰富。
二、小材料,大用道:变材
⒈小材料变一变
我在各个娃娃家所投放的材料有些不同,这种情况下,幼儿之间的新问题又随之产生了:有的材料因没有被该娃娃家的幼儿及时利用到,却又占据了一定空间,而且还会被幼儿不小心踩在脚底下;有的幼儿想用某一材料,却因该娃娃家没有,而急切地到处去寻找,有时还会与其他幼儿发生争执,这就体现了材料使用价值的不平衡。这一切与老师投放玩具的方式有着密切的关系。我们投放材料时要考虑玩具的种类、玩具投放的数量、种类的搭配,这些将直接影响到幼儿游戏的主题、游戏的类别、幼儿主动性和创造性的发挥。根据这些要求,我进行了对比,从游戏开始到现在,我们都是在对游戏材料进行各种各样的收集,而对材料的数量、种类的搭配还考虑得不多,这或许就是我们游戏还不能更好地开展的原因。因此要对材料“变一变”, 通过变一变,让材料发挥更大的作用。
2.小材料动一动
教师在选择、投放操作材料前,要预先作思考,考虑到幼儿个别差异,让孩子和材料一起“动一动”,以满足不同水平幼儿的活动需要,使幼儿在选择材料,操作摆弄时,能够按自己的能力,选择适宜自己的材料,这样孩子才会玩出快乐,获得经验。通过让孩子和材料“动一动”又一次激发起孩子游戏的兴趣,真的是小材料大用处。
三、 小材料,大交往:显材
1.桥梁的作用
材料虽小,但起到了桥梁的作用,它连接的是老师和孩子之间的交往。在游戏中有时孩子会遇到困难,教师主动地和孩子交往,适当地发问提示,以便知道孩子遇到了什么困难,并通过提示让孩子去想办法解决。今天“超市”的生意似乎很不景气,店里一个客人也没有,连超市的店员也不知去向。我故意问:“店里人呢?”“我们在这里。”店员匆忙赶回来。“我要买东西”。我指着篮子里的苹果说。“好的。”店员服务态度很好,在帮我装好袋子后,两人就不知该干什么了,“我们家宝宝还要吃糖,可是我没钱了,可以免费送我一个吗?”“好的。”两人又开始装起了糖来。我说:“面包店里的面包买二送一呢,你们看他们的生意多好。”孩子们顿时也有了灵感:“我们有优惠券,下次来可以免费领东西吃哦!”我又提示到,我现在要去“娃娃家”做客,你可以把优惠券发到“娃娃家”吗?一会儿,娃娃家、幼儿园的小朋友都收到了优惠券,“超市”的生意红火起来了。教师主动与孩子交往,牵引孩子与同伴去交往,让孩子真正成为游戏的主人。
2.纽带的作用
材料虽小,但起到了纽带的作用,它连接的是孩子和孩子之间的交往。 经过一段时间的游戏,孩子们已经不仅仅限于单独与材料对话,材料隐性地引导着孩子走出自己,与朋友交往。 丰富的游戏材料,还能够充分满足幼儿游戏需要,使幼儿快乐地与周围的同伴进行交往。激发其内在的交往欲望,通过交往交流获得成功,那种快乐会强化幼儿与同伴的交往。在经过一段时间的游戏后,我们的超市“活”起来了。孩子们不仅仅在超市“摆弄”玩具材料。他们也开始关心身边发生的事情,他们会把看到的、听到的事情迁移到游戏的情景中。可见,现在游戏时孩子和孩子之间有了交往,游戏情节也变得更丰富了。孩子在游戏中与他人交往,在交往中学习协商、合作,体验规则的公正和互惠,从而提高社会技能。
1 在自主探究中感知陀螺转动的不同现象，能较清楚完整地介绍自己的探索过程及感受。
2 体验探究活动的乐趣，乐意与同伴分享交流。
3 学习用符号等方法记录探索的过程和自己的发现。
活动准备
1 已有经验：对生活中能转动的物体及其转动现象有所了解，具备一定的记录经验和表述能力。
2 物质准备：①幼儿每人一根棉签、一张圆形图卡(已在圆心、圆心外扎洞)，每人一支笔和一张记录纸。②每组备有三角形、正方形、心形等不同形状的网卡(已扎洞)；各类轴材料，如小棍子、小吸管、竹签等。⑧瓶盖、树籽、白色图卡等区角操作材料若干。
活动过程
一、利用汉字卡片“转动”，引出“什么东西会转动”。
1 今天，老师带来了两个“字宝宝”，谁认识它们?
2 找找看，教室里都有什么东两会转动?你还知道什么东两会转动?(请幼儿个别回答)
二、自主探索，制作会转动的陀螺。
1 交代任务：小朋友真聪明，发现了许多东西都会转动。老师准备了一些材料，请你们每人尝试做一个陀螺，并想办法让它转动起来。
2 提出要求：请你用一种自己能看得懂的方法，把做陀螺的过程记录下来，比如“选择了什么材料，陀螺会不会转动，你发现了什么”等。
3 动手探究：幼儿自己选择材料，自主尝试制作陀螺：老师随时观察孩子的制作情况，并引导个别幼儿作好记录。
4 分享交流：你是怎么做的?你发现了什么?请孩子们根据记录互相交流、分享自己的发现。
三、再次制作不同材料的陀螺，在观察、比较中发现不同的现象并进行交流，体验探究的乐趣。
1 交代任务：老师又准备了一些新的材料，请你们自己来选择、搭配，每人再做两个“更会转”的陀螺，并想办法让它们成为转得最快的陀螺，还要观察一下不同图卡转动的观象。
2 提出要求：要把你“选择什么形状的图卡，搭配什么棍子，结果怎样，你发现了什么”等都记录下来。
3 分享交流：你是怎样选择、搭配材料的?你的陀螺转得快吗?为什么?在做陀螺的过程中你发现了什么?在各种图卡转动起来时，你又发现了什么现象?
四、评选“陀螺高手”，进行分享学习。
1 讨论交流：你认为怎样才能使陀螺转得快且时间长?
2 小组初赛：请你在地上试一试、玩一玩，并比比看谁的陀螺转得快而且时间长，每组还要推选出一名“陀螺高手”来。
3 评选活动：请各组的“陀螺高手”再来比赛一下，我们要评选出两名班级“陀螺高于”(分两批进行，第一批3人)。其他小朋友注意观察他们做的陀螺、转动陀螺的疗法有什么特别之处。
4 总结经验：你为什么能成为陀螺高手?你是怎样选择、搭配材料的?转动时有什么诀窍吗?(请“高手”介绍材料的选择与搭配、转动时力度的把握等方法)
五、激发继续探究的兴趣。
师：今天，大家都玩得很高兴，都能自己做出会转动的陀螺，又发现了许多种制作陀螺的材料。这里还有一些材料，如瓶盖、树籽等，老师把它投放在科学区，你们可以继续去试一试，玩一玩，看看有没有什么新的发现。
师：老帅还准备了一些白色图卡投放在美工区，你们也可以去给这些图卡装饰、打扮，让它们变成漂亮的陀螺转盘，这样转动起来就更好看了。
活动反思
1 目标达成情况：此次探索活动的目标共有=三个。第一个目标完成得最好，全班36个幼儿都对探索“会转动的陀螺”很感兴趣，每个幼儿都积极参与活动，并体验到做、玩陀螺的成功喜悦。第二个目标基本达成，通过自选材料、自制陀螺、尝试转动等活动，每个孩子或多或少积累了“怎样使物体转动”的有益经验。第三个目标完成得较好，孩子们都能以自己的方式记录，并清楚介绍自己的探索过程和感受，大部分幼儿能主动与同伴分享与交流，但个别幼儿还没有养成与同伴分享、交流的良好习惯。
听了《空气占据空间》一课，很受启发，尤其对“课堂结构”深有感触。下面从材料的结构、问题的结构、活动的结构等方面谈谈对本课的认识。
一、有结构的材料支撑儿童探究思维的展开
1．材料的选择与制作，影响学生思维的展开
材料选择是否恰当、制作是否有结构，直接影响着学生的探究思维与探究活动能否顺利展开。教者充分认识到材料的这种作用，在“空气占据空间吗”探究环节中，创新制作了打好孔的瓶盖（两孔，孔中各有一个吸管穿过，且吸管可以上下自由调节高度）代替教材中设计的橡皮泥。用带有两个吸管的瓶盖来封闭水瓶的瓶口，这样做有多种益处：
一是更容易组装，且不易漏气。只要轻轻拧紧瓶盖，实验装置就组装完成，还节省了时间。
二是装置可活动，吸管插在瓶盖的孔中，可以任意调节位置，而吸管在橡皮泥的包裹下不易调节位置。
三是学生拿到材料后，对这样的实验装置自然会产生好奇心，引发思考：“材料为什么这样组装？”“这样的装置有什么作用？”……这些问题就是探究思维的开始。从教学的实际效果来看，学生很快完成探究任务，在汇报交流环节，学生发现从一个吸管吹气，另一个吸管就会有水流出。同时还产生两种不同的现象，一种现象为吹气时瓶中有气泡产生，另一种是吹气时瓶中无气泡产生。在教者的指导下，学生能快速地找出造成现象差异的原因，即一组是两吸管都在水面上，另一组是一支吸管在水面下，一支在水面上。由此可见，这个有结构的材料设计是很成功的，不仅让学生观察到现象，更引发了思考。
2．材料的组织与管理关乎课堂的效能
把握好材料的呈现方式和发放时机，也就是调控了课堂的节奏。本节课，教者采取了先发一般材料，后发关键材料的形式，这样虽然节省了领取材料的时间，但也让学生的注意力被材料吸引，留下了“隐患”。针对这一现象，我认为可以这样改进：先发一般材料，需要时再发关键材料，用后及时回收。比如，在进行“比较水和空气占据空间的不同”环节中，实验完毕后回收注射器，学生的注意力自然从实验材料转到实验后的交流与讨论中。
二、有结构的提问促进儿童观察、思考的深入
思维能力和表达能力的发展，依赖于学生是否能将观察到的事实，通过大脑的分析、加工，最终形成自己的解释或结论。
语言表达是思维的反映。对于三年级学生来说，如何准确地表达与交流，是需要不断地加以训练的。教师要指导学生有序地思考与表达，这种指导可以通过有效的“问题串”形式来进行。
回顾本节课教学，教者已经认识到这一点的重要性，但没有按照一定的层次引导学生向一定的深度发展。如在进行“空气占据空间吗”活动后，教师组织学生交流，只展示了学生的做法，并未进行有层次、有逻辑、有目的的提问。我建议可以用以下几个问题引导汇报：
1．你们小组是怎么做的？（关注学生操作）
2．你们小组观察到什么现象？（关注学生的观察）
3．你们认为产生这一现象的原因是什么？（关注学生的思考）
学生只有经过较长时间、较高频率的问题串训练，才能在思维能力和表达能力上有着切实的提高与发展。
三、有结构的实验促进儿童科学概念的建构
从本课的教学内容看，学生要形成的科学概念是空气占据空间，以及空气占据的空间可以被改变（扩大或缩小），所以教材安排的两个分组实验是存在一定结构关系的。这种结构关系还体现在两个实验“做”的程度上，第二个实验“比较水和空气占据空间的不同”，是在“空气占据空间”实验的基础上，放手让学生经历独立、完整的探究。所以我认为这一实验，可以做如下设计：在明确实验方法后，分发材料，让小组成员分工合作，同时进行两种物体占据空间能否被改变（扩张或压缩）的实验。在实验中，学生既能观察到两者占据空间的不同，又能在观察的基础上，进一步认识空气占据空间的特点，从而构建出本课的科学概念。
在引导学生探究的同时，教师应有计划、有步骤培养他们科学记录的意识和能力。实证意识是科学精神的核心部分，真实记录是培养学生实证意识的途径之一。对于三年级学生而言，他们记录能力还很欠缺，因此表格填写的内容应当尽量简单，只填写数字或者一些简单的符号，尽可能避免用文字记录观察到的现象。设计合理、简化填写的表格，有利于学生有效、真实地记录。
教者在执教本课时，没有设计任何记录活动，这是一大缺憾。结合本课的教学活动，我认为在比较空气与水占据空间的不同时，可以设计这样的表格：
这个表格学生填写的量小，内容简单，重点在前面两栏数据的填写，后面的“其他发现”和“我们的解释”两栏是从记录的完整性上考虑的，目的在于引起学生注意，了解完整的记录应该包括哪些内容。通过这样的表格设计，学生在汇报时，可以使用数据，表达观点，使交流更加准确与顺畅。
关键词 铜硬钎焊；管带式热交换器；燃气热水器
中图分类号TS914.25 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2014）119-0195-02
0 引言
燃气热水器是主要的民用燃气设备之一。它以燃气作为燃料，通过燃气燃烧加热方式将热量传递到流经热交换器的冷水中以达到制备热水的目的。因此，热交换器是燃气热水器的关键部件。燃气热水器热交换器既要有良好的热交换性能，节能环保，又要耐高温、耐腐蚀；在市场竞争日趋激烈的情况下，还应在换热效率不下降和生产成本不提高的条件下减小体积和重量，使热水器以小巧的体积、低能耗和低价赢得更大的市场。
目前，普遍使用的热交换器结构形式有很多种。本文通过对燃气热交换器的热交换进行分析，以及传统的管片式热交换器与铜硬钎焊管带式热交换器的换热性能试验对比，阐明了与传统的管片式燃气热水器热交换器相比，采用铜硬钎焊技术的管带式热交换器具有更好的传热效率，更节省材料和能源，是使燃气热水器小型化、高效节能化的一种优良的解决方案。
1 燃气热交换器的热交换分析
在燃气热水器热交换器中，热量由高温烟气传递到水中主要是通过热传导和对流换热两种方式。
在水管外，热量通过对流换热从高温烟气传递到管壁和肋片上；肋片上的热量通过肋片和管壁间的合金焊料传递到管壁上；最后，热量通过管内的水与管壁间的对流换热传递到水中，使水加热。
因此，热交换器管、合金焊料、肋片的导热系数，烟气与管壁、肋片间的对流换热系数，水与管壁间的对流换热系数，以及高温烟气与管内低温水的液气温差值是决定燃气热水器热交换能力的决定性因素。
对流是依靠流体的流动来传递热量。当流体沿静止的壁面流动时，如燃气热水器中的水在热交换器圆管中流动时，在邻近壁面的区域内存在一个速度及温度边界层，边界层的厚度δ随距离L的增加逐渐增大，见图1。
2 铜硬钎焊管带式热交换器的特点
波浪式散热带比肋片传热面积更大，在保证散热面积的前提下，可减小芯体的厚度，使烟气在散热带中的流动长度减小，利于减小边界层厚度。且可在散热带表面制作出凸坑或开百叶窗，以破坏边界层，提高对流换热系数。试验表明，采用百叶窗波浪带的管带式热交换器，其气侧传热系数比以光滑平片为肋片式热交换器提高2倍以上，而交换器重量可降低30%～50%。
铜硬钎焊（CuproBraze）是热交换器制造的一项革命性的新技术，用于散热器和热交换器上的制造，通过采用特殊的铜镍合金焊料，将铜制成的管和散热带钎焊成一个整体。其特点在于，铜硬钎焊技术所采用的合金焊料是主要成分为铜，铜含量达75%，熔点为600℃。
铜硬钎焊热交换器采用的铜散热带和铜管在高温下能保持很高的强度，允许热交换器使用更薄的散热片和散热管材料，还能保证在高温和较高的工作压力条件下不变形，有利于减小材料使用量，降低成本。
由于铜硬钎焊焊料的主要成分是铜，钎焊后在管、带表面形成的合金层和管带间的合金焊缝导热系数与铜接近，保证热量能够迅速地从散热带传递到管上。因此，采用铜硬钎焊技术的热交换器传热效率较高。
由此看出，相对于管片式热交换器，采用铜硬钎焊技术制作的管带式热交换器热交换性能更好，且重量轻，材料消耗少，节能降耗。本文通过制作管带式铜硬钎焊热交换器，装在上海帝高燃气电气有限公司为意大利Riello集团制造的贝雷塔燃气热水器上进行加热试验，并与热水器原装管片式热交换器在相同的工作条件下的换热效果进行对比。
3 试验对比
试验方法为，以上海帝高制造的贝雷塔燃气热水器作为试验工作平台，在热水器相同火力档位、相同水流量档位的组合燃烧加热下，分别测量燃气热水器原装的管片式热交换器和铜硬钎焊管带式热交换器的出水温度，并对在相同工况条件下两种热交换器的热交换能力进行对比。试验使用的燃气为管道天然气。
试验所用的原装管片式热交换器与铜硬钎焊管带式热交换器参数见表1。
4 结论
通过对燃气热水器热交换器热交换的分析，与两种热交换器的试验对比可知，铜硬钎焊管带式热交换器与传统管片式热交换器相比，其换热效率和能力可明显增高8%以上更高，其材料消耗可显著节约材料40%以上，具有十分显著的节能降耗优势。通过合理的管、带参数选择，可以很容易地提高热水器能效等级，节能潜力巨大，其经济效益与社会效益均不可低估。
目前，“节能减排”已经成为国民经济发展的一项重大战略方针。作为燃气热水器小型化、高效节能化的一种优良的解决方案，铜硬钎焊管带式热交换器在燃气热水器领域必定会有广阔的发展前景。
参考文献
[1]夏昭知，伍国福.燃气热水器.重庆大学出版社，2002.
