Giới Thiệu Học Phần 6.01, Khoa Cơ Sở Ngành PCCC & Học Viện
Cổng đào tạo và tự nghiên cứu trực tuyến học phần Nhiệt động kỹ thuật và truyền nhiệt trong PCCC — Nền tảng khoa học kỹ thuật then chốt phục vụ chỉ huy chữa cháy, thẩm duyệt phòng cháy và công tác cứu nạn, cứu hộ của lực lượng Công an nhân dân.
1. Học Viện Phòng Cháy Chữa Cháy và Cứu Nạn, Cứu Hộ
Trung tâm đào tạo cán bộ, chỉ huy và nghiên cứu khoa học chuyên sâu hàng đầu của Bộ Công an
Học viện Phòng cháy chữa cháy và Cứu nạn, cứu hộ là cơ sở giáo dục đại học công lập trọng điểm thuộc hệ thống các trường Công an nhân dân Việt Nam, trực thuộc Bộ Công an. Với bề dày truyền thống vẻ vang, Học viện là đơn vị duy nhất trên toàn quốc được giao trọng trách đào tạo sỹ quan, chỉ huy, cán bộ kỹ thuật và chuyên gia khoa học từ bậc đại học, thạc sĩ đến tiến sĩ trong lĩnh vực phòng cháy, chữa cháy và cứu nạn, cứu hộ.
Trong bối cảnh đất nước đẩy mạnh công nghiệp hóa, hiện đại hóa và đô thị hóa nhanh chóng, tính chất các đám cháy ngày càng trở nên phức tạp, tiềm ẩn nguy cơ cao đối với các công trình siêu cao tầng, tổ hợp thương mại ngầm, trung tâm dữ liệu và khu công nghiệp hóa chất. Học viện không ngừng đổi mới chương trình đào tạo, đẩy mạnh chuyển đổi số, tích hợp các thành tựu khoa học nhiệt - vật lý hiện đại nhằm xây dựng lực lượng Cảnh sát PCCC & CNCH cách mạng, chính quy, tinh nhuệ và hiện đại.
Vị Thế & Sứ Mệnh
Đào tạo đội ngũ cán bộ có bản lĩnh chính trị vững vàng, nắm vững pháp luật, tinh thông nghiệp vụ và làm chủ các công nghệ kỹ thuật an toàn PCCC & CNCH tiên tiến.
Nghiên Cứu Đỉnh Cao
Tiên phong giải quyết các bài toán khoa học về động lực học đám cháy, mô phỏng số lan truyền nhiệt khói (CFD), vật liệu chống cháy và an toàn kết cấu công trình.
Chuẩn Hóa Tiêu Chuẩn
Tham gia xây dựng và hoàn thiện hệ thống tiêu chuẩn, quy chuẩn quốc gia về PCCC (QCVN 06:2022/BXD, TCVN); giám định nguyên nhân cháy nổ và thử nghiệm kiểm định vật liệu.
Hợp Tác Quốc Tế
Hợp tác nghiên cứu và đào tạo sâu rộng với các viện nghiên cứu, trường đại học chuyên ngành của Liên bang Nga, Belarus, Nhật Bản, Hàn Quốc và Hiệp hội An toàn PCCC Quốc tế (NFPA, SFPE).
2. Khoa Cơ Sở Ngành PCCC (K6)
"Xương sống" khoa học tự nhiên và kỹ thuật nền tảng cho cán bộ chỉ huy và kỹ sư PCCC
Khoa Cơ sở ngành PCCC (K6) là khoa chuyên môn trực thuộc Ban Giám đốc Học viện Phòng cháy chữa cháy và Cứu nạn, cứu hộ. Khoa giữ vị trí chiến lược đặc biệt quan trọng: đảm nhiệm giảng dạy toàn bộ khối kiến thức khoa học cơ sở ngành cho tất cả các hệ đào tạo (Đại học chính quy, Văn bằng 2, Liên thông, Vừa làm vừa học và Sau đại học).
Bản chất của mọi đám cháy và công tác cứu chữa là sự tương tác phức tạp giữa các quá trình vật lý, hóa học, nhiệt động học và cơ học chất lỏng. Không nắm chắc các quy luật tự nhiên này, cán bộ chỉ huy sẽ không thể đưa ra các quyết định chiến thuật chính xác, và kỹ sư thiết kế sẽ không thể bảo đảm an toàn tính mạng cho công trình. Khoa K6 chính là cái nôi truyền thụ tư duy khoa học biện chứng, trang bị phương pháp tính toán định lượng và khả năng làm chủ công nghệ cho người chiến sĩ PCCC.
Các Cụm Chuyên Đề Chuyên Sâu Do Khoa Đảm Nhiệm:
Nhiệt Động Kỹ Thuật & Truyền Nhiệt Trong PCCC (Mã 6.01)
Khảo sát các nguyên lý biến đổi năng lượng, phương trình trạng thái chất khí, cân bằng nhiệt đám cháy phòng kín, dẫn nhiệt qua tường vách ngăn cháy, đối lưu khói nhiệt và bức xạ nhiệt ngọn lửa.
Cơ Học Chất Lỏng & Khí Động Lực Học PCCC
Nghiên cứu thủy lực hệ thống đường ống cấp nước chữa cháy, mạng lưới vòi phun Sprinkler, cột áp máy bơm, và cơ chế chuyển động đối lưu của luồng khói khí độc trong giếng thang thoát hiểm.
Hóa Học Quá Trình Cháy & Vật Liệu Chống Cháy
Động học phản ứng cháy, năng lượng hoạt hóa, nhiệt cháy, cơ chế ức chế phản ứng chuỗi của các chất dập cháy (bọt Foam, khí trơ, bột khô) và công nghệ vật liệu chậm cháy Nano/Intumescent.
Mô Hình Hóa & Mô Phỏng Số Đám Cháy (CFD/FDS)
Ứng dụng công nghệ phần mềm chuyên dụng (FDS, PyroSim, Smokeview) để tính toán mô phỏng 3D diễn biến đám cháy, phân bố nhiệt độ, nồng độ khí CO/CO₂ và xác định thời gian thoát nạn an toàn ASET.
3. Học Phần 6.01: Nhiệt Động Kỹ Thuật và Truyền Nhiệt Trong PCCC
Chương trình đào tạo số hóa 3 tín chỉ, kết hợp nhuần nhuyễn giữa lý thuyết cơ sở, thực hành thí nghiệm và tự học trực tuyến
Bảng Thông Số Tổng Quan Học Phần (Theo ĐCCT Phê Duyệt)
Ý Nghĩa Thực Tiễn Trong Công Tác Chiến Đấu PCCC & CNCH:
Đám cháy bản chất là một quá trình nhiệt động học hở, biến đổi hóa năng của chất cháy thành nhiệt năng và phát tán mạnh mẽ ra môi trường xung quanh. Học phần 6.01 giải quyết 5 bài toán thực tiễn sống còn:
- Dự báo diễn biến và pha nguy hiểm của đám cháy: Cân bằng vật chất và năng lượng để xác định nhiệt độ trung bình thể tích, dự báo thời điểm chuyển tiếp chớp cháy toàn diện (Flashover) và hiện tượng nổ ngược (Backdraft) khi mở cửa thoát hiểm.
- Tính toán giới hạn chịu lửa kết cấu (Fire Resistance): Áp dụng định luật dẫn nhiệt Fourier giải bài toán dẫn nhiệt không ổn định qua bê tông, gạch, tường ngăn cháy để xác định thời gian sập đổ công trình ($R, E, I$).
- Thiết kế khoảng cách an toàn chống cháy lan: Ứng dụng định luật bức xạ nhiệt Stefan-Boltzmann tính toán thông lượng bức xạ nhiệt phát ra từ ngọn lửa đến các công trình lân cận theo tiêu chuẩn an toàn QCVN 06:2022/BXD.
- Cơ chế truyền nhiệt đối lưu và thông gió thoát khói: Tính toán lực đẩy Acsimet của luồng khói nóng, thiết kế hệ thống hút khói hành lang và tăng áp giếng thang thoát nạn.
- Tối ưu hóa chiến thuật làm mát dập cháy: Tính toán lưu lượng nước làm mát cần thiết để hấp thụ nhiệt lượng giải phóng, hạ nhiệt độ bề mặt cấu kiện xuống dưới nhiệt độ nguy hiểm.
3 Trụ Cột Chuẩn Đầu Ra (Course Learning Outcomes - CLOs):
Lý Thuyết & Quy Luật Nhiệt Động
Nắm vững bản chất các thông số trạng thái ($p, v, T, u, i, s$); phương trình trạng thái khí lý tưởng và khí thực; các định luật nhiệt động I, II; cơ chế 3 hình thức truyền nhiệt (dẫn nhiệt, đối lưu, bức xạ) và trao đổi nhiệt hỗn hợp trong đám cháy công trình.
Kỹ Năng Tính Toán & Thực Nghiệm
Thành thạo tính toán nhiệt lượng, công biến đổi và cân bằng năng lượng; tính toán phân bố nhiệt độ qua tường vách ngăn cháy và khoảng cách an toàn bức xạ ngọn lửa; sử dụng thành thạo các thiết bị đo nhiệt độ, đo thông lượng nhiệt tại phòng thí nghiệm.
Bản Lĩnh & Kỷ Luật CAND
Xây dựng tư duy khoa học kỹ thuật chính xác, trung thực, cẩn trọng; ý thức trách nhiệm cao trong công tác bảo vệ an toàn tính mạng cho nhân dân và cán bộ chiến sĩ chỉ huy; phát triển năng lực tự học và nghiên cứu khoa học suốt đời.
Khung Cấu Trúc 8 Chương Học Phần Số Hóa:
| Chương | Tên chương học phần | Số tiết | Số bài giảng số hóa | Trọng tâm ứng dụng PCCC |
|---|---|---|---|---|
| Chương 1 | Khái niệm cơ bản về nhiệt động học | 05 tiết | Bài 1 đến Bài 3 (3 bài) | Xác định thông số trạng thái môi chất khí chữa cháy ($p, v, T, u, i, s$). |
| Chương 2 | Các quá trình thay đổi trạng thái của chất khí | 12 tiết | Bài 4 đến Bài 9 (6 bài) | Máy nén khí, bình nén khí thở SCBA, chu trình nhiệt động và định luật I, II. |
| Chương 3 | Quá trình nhiệt động của đám cháy ở trong phòng | 04 tiết | Bài 10 đến Bài 11 (2 bài) | Phương trình cân bằng vật chất, cân bằng oxy và cân bằng năng lượng đám cháy. |
| Chương 4 | Dẫn nhiệt trong PCCC | 12 tiết | Bài 12 đến Bài 17 (6 bài) | Định luật Fourier, giới hạn chịu lửa kết cấu, vách ngăn cháy và vật liệu cách nhiệt. |
| Chương 5 | Trao đổi nhiệt đối lưu | 07 tiết | Bài 18 đến Bài 20 (3 bài) | Công thức Newton, lý thuyết đồng dạng, đối lưu khói nhiệt và hệ thống hút khói. |
| Chương 6 | Trao đổi nhiệt bức xạ | 12 tiết | Bài 21 đến Bài 25 (5 bài) | Định luật Stefan-Boltzmann, bức xạ nhiệt ngọn lửa, khoảng cách an toàn PCCC. |
| Chương 7 | Trao đổi nhiệt hỗn hợp | 08 tiết | Bài 26 đến Bài 28 (3 bài) | Hệ số truyền nhiệt tổng $K$, truyền nhiệt qua vách có cánh và thiết bị trao đổi nhiệt. |
| Chương 8 | Trao đổi nhiệt của đám cháy ở trong phòng | 03 tiết | Bài 29 (1 bài) | Phương trình tiêu chuẩn mô tả trao đổi nhiệt đám cháy và nhiệt độ phòng cháy chất lỏng. |
Quy Chế Kiểm Tra & Đánh Giá Kết Quả Học Tập:
Gồm 02 bài kiểm tra thường xuyên (HS1) + 01 bài kiểm tra giữa học phần (HS2), kết hợp đánh giá chuyên cần, báo cáo thực hành thí nghiệm và tiến trình tự học trên cổng tn.aipccc.vn.
Hình thức thi tự luận tập trung, thời gian làm bài 120 phút. Đề thi tích hợp kiểm tra kiến thức lý thuyết chuyên sâu và kỹ năng giải quyết bài toán kỹ thuật tính toán truyền nhiệt PCCC thực tiễn.
4. Đội Ngũ Giảng Viên Giảng Dạy Học Phần
Tập thể cán bộ giảng viên có trình độ học vị cao, tâm huyết, giàu kinh nghiệm thực tiễn và nghiên cứu chuyên sâu
Nguyễn Thị Thu Thủy
Phó Trưởng Khoa phụ trách Khoa Cơ sở ngành PCCC (K6)Nhà giáo, nhà khoa học giàu kinh nghiệm, phụ trách toàn diện công tác quản lý chuyên môn, đào tạo và nghiên cứu khoa học của Khoa Cơ sở ngành PCCC. Trực tiếp chỉ đạo thẩm định đề cương chi tiết và thẩm định học thuật học phần 6.01.
Nguyễn Thị Hằng
Giảng viên Khoa Cơ sở ngành PCCC (K6)Giảng viên giàu kinh nghiệm sư phạm và thực tế giảng dạy các môn học nền tảng kỹ thuật nhiệt tại Học viện PCCC & CNCH. Luôn tận tụy, sâu sát, đồng hành cùng học viên trong từng bài toán tính toán kỹ thuật.
Lê Thị Hồng Hiệp
Giảng viên Khoa Cơ sở ngành PCCC (K6)Nhà khoa học trẻ nhiệt huyết, tác giả của nhiều công trình nghiên cứu khoa học chất lượng cao công bố trên các tạp chí chuyên ngành. Đồng tác giả giáo trình "Hướng dẫn thí nghiệm nhiệt động kỹ thuật và truyền nhiệt trong PCCC".
Đặng Tuấn Tú
Giảng viên Khoa Cơ sở ngành PCCC (K6)Chuyên gia trong lĩnh vực mô phỏng số đám cháy và chuyển đổi số giáo dục. Đồng tác giả giáo trình thí nghiệm của Khoa; phụ trách phát triển cổng thông tin tự học trực tuyến, số hóa toàn bộ hệ thống bài giảng và ngân hàng trắc nghiệm.
5. Phòng Thí Nghiệm & Hệ Thống Thực Nghiệm Chuyên Ngành
08 tiết thực hành trực tiếp tại Phòng thí nghiệm Kỹ thuật nhiệt với 4 bài thí nghiệm định lượng hiện đại
Phương châm đào tạo của Học viện Phòng cháy chữa cháy và Cứu nạn, cứu hộ là "Học đi đôi với hành, lý luận gắn liền với thực tiễn chiến đấu". Trong học phần 6.01, học viên được trực tiếp thao tác trên các dàn thiết bị thí nghiệm nhiệt độ cao, sử dụng cảm biến nhiệt điện tử (Thermocouple), thiết bị đo mật độ thông lượng bức xạ nhiệt (Heat Flux Sensor) và phần mềm thu thập số liệu tự động.
Khảo Sát Quá Trình Nén Khí Đoạn Nhiệt Của Chất Khí
Xác định thực nghiệm mối quan hệ giữa áp suất $p$ và thể tích $V$ khi không trao đổi nhiệt với môi trường ngoài ($p \cdot V^k = \text{const}$); đo đạc và tính toán chỉ số đoạn nhiệt $k$ của không khí ($k \approx 1{,}4$).
Cung cấp cơ sở khoa học để vận hành, kiểm định an toàn các bình nén khí thở cách ly (SCBA), máy nén khí áp lực cao phục vụ nạp bình cứu hỏa và hệ thống bọt khí nén (CAFS).
Khảo Sát Sự Chuyển Đổi Nhiệt Năng – Điện Năng
Khảo sát hiệu ứng nhiệt điện Seebeck; xây dựng đường đặc tính điện thế $\Delta E$ theo độ chênh lệch nhiệt độ $\Delta T$; xác định hệ số nhiệt điện động của cặp nhiệt kim loại.
Làm rõ nguyên lý làm việc của các loại đầu báo nhiệt tự động (nhiệt gia tăng, nhiệt cố định), cảm biến nhiệt độ đám cháy và thiết bị đo trắc nhiệt trong công tác PCCC.
Khảo Sát Tính Chất Dẫn Nhiệt Của Các Kim Loại
Đo trường nhiệt độ và xác định gradient nhiệt độ $\partial t / \partial n$ dọc theo các thanh kim loại chuẩn (thép, đồng, nhôm) trong chế độ dẫn nhiệt ổn định và không ổn định theo định luật Fourier.
Đánh giá nguy cơ truyền nhiệt dẫn gây cháy lan xuyên phòng qua dầm thép, đường ống kim loại; hiểu rõ nguyên nhân sụp đổ kết cấu thép khi chịu nhiệt trên $550^\circ\text{C}$ để thiết kế lớp sơn chống cháy.
Khảo Sát Trao Đổi Nhiệt Bức Xạ Theo Định Luật Stefan–Boltzmann
Sử dụng đầu thu bức xạ nhiệt để đo năng suất bức xạ $E$ của bề mặt vật rắn theo nhiệt độ tuyệt đối $T$; xác định độ đen (suất phát xạ) $\varepsilon$ của các loại vật liệu xây dựng và bề mặt kim loại.
Cơ sở tính toán thông lượng bức xạ nhiệt từ ngọn lửa đám cháy ($q \le 1{,}4 \text{ kW/m}^2$ đối với lính cứu hỏa không trang phục đặc biệt, $q \le 4{,}2 \text{ kW/m}^2$ khi có trang phục bảo hộ); tính toán khoảng cách phòng cháy chống cháy lan theo QCVN 06.
6. Giáo Trình & Tài Liệu Tham Khảo Chuẩn Mực
Hệ thống giáo trình chính thức của Học viện kết hợp các tài liệu kỹ thuật nhiệt và an toàn cháy uy tín quốc tế
Giáo Trình Bắt Buộc Của Học Phần:
Giáo trình Nhiệt động kỹ thuật trong PCCC
Nhà xuất bản Thanh Niên, Hà Nội (2003).
Tài liệu nền tảng trang bị các khái niệm cơ bản, phương trình trạng thái khí lý tưởng và khí thực, các định luật nhiệt động I và II, chu trình nhiệt động và cân bằng đám cháy phòng kín.
Giáo trình Truyền nhiệt trong PCCC
Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội (2003).
Giáo trình chuyên sâu nghiên cứu 3 phương thức truyền nhiệt (dẫn nhiệt Fourier, đối lưu nhiệt Newton, bức xạ nhiệt Stefan-Boltzmann), truyền nhiệt hỗn hợp và cân bằng nhiệt đám cháy phòng.
Bài tập Nhiệt động kỹ thuật và Truyền nhiệt trong PCCC
Nhà xuất bản Giao thông vận tải, Hà Nội (2012).
Hệ thống bài tập định lượng phong phú, bao quát 8 chương học phần, có hướng dẫn phương pháp giải và đáp số phục vụ rèn luyện kỹ năng tính toán cho học viên.
Hướng dẫn thí nghiệm Nhiệt động kỹ thuật và Truyền nhiệt trong PCCC
Học viện PCCC và CNCH, Hà Nội (2020).
Cẩm nang hướng dẫn chi tiết quy trình an toàn, các bước thao tác thiết bị, phương pháp đo đạc và xử lý số liệu cho 4 bài thí nghiệm định lượng tại phòng thí nghiệm chuyên ngành.