化學工程和材料工程范文
時間:2023-08-17 18:15:00
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篇1
對于復合材料與工程專業而言,物理化學是一門非常重要的基礎化學課程,與專業理論知識緊密聯系,學好物理化學是學好復合材料專業知識的前提,但在實際教學中物理化學這門課程在本專業學習中存在一些問題,以下分別闡明現有問題及課改意見。
一、合理安排教學內容及課時
物理化學是一門概念性、理論性、系統性和邏輯性很強的學科,涉及的公式多,應用條件嚴格,比較抽象,是學生學習過程中普遍感到難度較大的一門課。在本專業的培養計劃中只安排了一學期的課程學習,因此選用高等教育出版社的《物理化學簡明教程》作為學習教材。這本教材簡明扼要地闡述了物理化學學科的主要內容及材料類學生所需的基礎知識,是一本符合本專業實際教學目標的好教材。但由于本專業物理化學的課時較少,最終只能摘取部分章節學習。例如在2010級的教學方案中,只教學了化學反應熱力學部分內容(熱力學第一定律、熱力學第二定律、化學勢、多相平衡等章節)及表面現象與分散系統章節,電化學及化學反應動力學兩個重要章節都未學習,這無疑會對物理化學課程學習的系統性產生不小的損害。面對這一實際情況,我們完全可以從整個專業的培養計劃出發,篩選出多門課程的重疊內容,選排重疊知識在哪門課需要重點學習,在哪門課可以了解。如在物理化學這門課程中多相平衡章節就和材料科學基礎課程里相關相圖的章節有所重復,對于復合材料與工程專業而言,材料科學基礎里的相圖知識更重要,因此在物理化學教學中完全可以減少多相平衡的教學任務,簡要介紹一些基本概念和原理即可,主要學習可在材料科學基礎課程中完成。同時,物理化學中的表面化學章節也與學習材料表界面課程知識重復,在材料表界面課程中更系統豐富地闡述了表面化學,因此在物理化學課程也可以酌情減少教學任務。此外,像膠體化學此類比較簡單的內容也可以安排學生自學,如果擔心學生的自覺性,就可以一些代表性問題作為作業,讓學生完成。
此外,如果有可能就應盡量合理制訂培養計劃,空出一些課時,把物理化學這門分為兩學期學習,因為只有系統、透徹地學習才能讓學生真正走進物理化學的世界。
二、改進教學方法
物理化學這門比較讓學生學起來吃力的課程,應該積極采取有效的教學方法,改變這一現狀。
首先要提高學生的學習興趣,比如在學習熱力學的過程中可以從歷史背景及名人軼事出發引出熱力學定律,又如在電化學中可以介紹鋰電的研究前景、新能源汽車的發展現狀等。興趣始終是學習的最好動力,培養學生的學習興趣是最大挑戰也是最有效的教學方法。
其次采取案例法[3]、類比法[4]等總結所學知識與生活的聯系及知識之間的關聯對比,加深學生印象,幫助學生更好地理解所學知識。對于案例法,我們可以從工業生產的角度選取一種產品總結其中涉及的化學反應熱力學、化學反應動力學等知識,這樣可以使學生產生直觀的學習感受,應用更好的學習方式。物理化學中有很多知識是可以用類比法學習的,如可逆電池與不可逆電池、理想氣體與非理想氣體等。這些類比不應由老師直接給出,而應讓學生先獨自完成這些類比,最后再對學生的類比結果進行查缺補漏,這樣不但可以加深學生的學習印象,更可以鍛煉學生的自主學習能力。
傳統的“滿堂灌”教學方法培養出來的學生,最明顯的弱點是思維呆板,缺乏創新能力和發散思維[5]。因此,我們可以設置專門的討論課,在相互交流中使學生的思維活躍起來,對于一些重要概念如熱力學部分的焓、熵等,讓學生通過獨立思考提出見解,得到教師和其他同學的幫助和啟發。討論課不僅能激發學生的學習興趣,而且能形成良好的相互探討和交流的學習風氣,有利于發散思維及創新能力的發展。
篇2
一是化學工程是個動態靜止的工程。二是化學工程更具潛在性風險。三是化學工程對人的影響更直接。四是對化學工程的監控難度較大。用籠統的工程倫理來限定化學工程顯得“帽大頭小”,有必要針對化學工程的學科特點提出相應的倫理規范。化學工程倫理研究的難題在于工程倫理學與化學工程倫理不能完全契合,在于現有的工程倫理理論框架不能完全適用化學工程技術。化學工程倫理應該是就工程所依托的化學技術的特點,針對化學工程主體提出的倫理規范。化學工程的自身特點決定了化學工程倫理不能簡單等同于化學工程師的職業倫理,決定了與化學工程倫理交叉的環境倫理、生態倫理和生命倫理等其他倫理是研究化學工程倫理的重要理論來源。
基于化學工程的特點和倫理困境,化學工程受化學工程主體共同體的影響。即化學工程是化學工程師、工程投資者、政府企業決策部門、工程影響人群等主體共同體作用力合力的結果。化學工程師的職業倫理是化學工程倫理的最主要組成部分。不同的化學工程師與化學工程的投資方雇傭關系不同,面臨的倫理困境不同,在化學工程中承擔的責任不同。
化學工程的倫理規范要高于一般工程
化學工程具有一般工程的特點,同時高危險性高污染性使得化學工程與一般工程的不盡相同,化學工程對環境和人類健康的影響更為迅速和直接,與公眾的生存環境和自身健康息息相關。因此,化學工程的倫理規范要高于一般工程。基于化學工程的以上特點,化學工程倫理規范的構建就尤為重要。
化學工程理論是工程理論的一部分,將科學技術轉化為生產力的化學工程,不僅是一種技術的應用行為,同時也應該被視作一種社會實踐活動。因此,化學工程倫理規范的構建應該技術和社會實踐兩方面來考慮。
二、降低化學原料的威脅
一是化學工程中使用到的原材料,大多數都帶有危險標記,對人們對健康具有一定的威脅。甚至,有些化學原料無色無味,可以使人在不察覺的情況下吸入或接觸到,從而造成對人體的傷害。危險化學原料應該具有醒目的危險標志是十分必要的:二是危險化學品在生產、儲存、使用、經營和運輸過程中都應得到妥善處理。有些危險化學品,可以通過冷藏壓縮,密封保存等技術手段來降低和消除對人體和環境的危害。運用專業的技術降低化學原料的威脅刻不容緩。
三、保證生產過程的規范和安全
在化學材料的生產過程中涉及很多環節,每個環節都可能具有潛在的危害。保證整個生產線都達到科學工藝的要求能夠減少工程事故和對環境的危害。一是通過對相關技術人員的培訓,使其了解生產過程環節的危害,使其在每個生產過程中的操作都符合相應的規范,對于一些故障能夠妥善處理。二是運用技術手段對每個生產環節可能出現的危險進行預防和控制,要有完備科學的三廢處理設備,保證生產過程的規范和安全。
(一)治理和修復化學工程對環境的危害:對化學工程對環境的污染應該做的預防為主,防治結合,綜合治理。但是,有些化學工程對環境的危害,運用目前的技術手段不可避免的。或者,由于種種原因,對環境的污染已經造成,都可以運用相關技術,采取有效措施,對污染后的環境進行治理和修復。
一是必須對環境污染工程進行詳細分析,找出污染源,確定污染物,最終制定相應措施對環境進行治理和修復:二是修復過程中采取的方式方法,應該充分考慮到周邊公共建筑和相關人群的敏感度等因素,建設修復設施不得對場地及周圍環境造成新的破壞。
(二)構建化學工程倫理的制定和實施方法
一是化學工程倫理的制定和實施要比一般工程更加嚴格,確保化學工程的規范和安全;二是對化學工程倫理的監督和執行也要高于一般工程,敢于接受社會各方面的監督,取得公眾對于化學工程的信任。三是化學工程師應保證化學工程科學合理的論證和設計,全力參與、全程跟蹤化學工程活動,同時對化學工程的每個生產環節進行監督,從而降低化學工程風險,保障化學工程合倫理性。四 是工程決策者應該根據針對工程中可能存在的問題和風險進行分析,制定不同的備選方案,選擇合適方案,實現工程最優化。五是政府部門應該在道德約束和倫理規范尚不完善的情況下,對化學工程中的每個參與者進行監督,明確他們的權利義務,監督和管理化學工程的實施。六是公眾是化學工程的最直接利益相關主體,有權監督化學工程的運行和實施,捍衛自身健康和生存環境安全,并對化學工程的負影響,提出正當的倫理訴求.。
化學工程是工程的一個重要分支,化學工程倫理規范應該在原有工程倫理規范的理論框架下,同時結合化學工程理論來構建。通過技術了解危害,規范操作,對可能的危險進行預防和控制;同時,任何一個工程也是一種社會實踐活動,那么就不應該脫離社會而獨立存在,當然也應該受到社會倫理規范的約束。
通過管理,結合國內的具體情況,明確不同角色的權利和義務,同時制定相應的化學工程倫理規范。
篇3
一、為什么選折化學工程與工藝專業
化學工程與工藝專業作為我們學習的專業,不禁會對自己的未來產生思考,之后的篇幅便是介紹本專業的未來發展路線:技術型路線、銷售型路線及復合型路線。通過對三者的一一描述,產生縱向的說明展望及橫向的對比思考。全篇從對化工專業的了解開始,止于對個人發展的歸納展望,展現化學工程與工藝專業的巨大潛能及良好的未來發展態勢。化工科學體系龐大,其包括材料化學、材料物理、化學工程與工藝、環境工程、精細化工、生物工程等近二十個專業。而有調查顯示,目前企業需求最大的三個抓也中,化學工程與工藝以19%的比例占據第一,其次是均為14%的高分子材料與工程和精細化工專業。由此可見,化學工程與工藝專業人才的市場需求大,就業前景好,對社會的貢獻也大。選擇化學工程與工藝專業的我們,也必將在祖國的建設中大展拳腳。
二、如何更好學習化學工程與工藝專業知識
學習化學工程與工藝專業的知識,我們可獲得多方面的知識及能力。首先,我們可以掌握化學工程、化學工藝及應用化本文由收集整理學等學科的基礎理論知識,掌握化工裝置工藝與設備設計方法,掌握化工過程模擬優化的方法;其次,我們還可以熟悉國家對于化工生產、設計、研究與開發、環境保護等方面的方針,政策和法規,了解化學工程學的理論前沿,了解新工藝、新技術、新技術與新設備的發展動態;最重要的是,我們學會了文獻檢索、資料查詢的基本方法,具有一定得科學研究和實際工作能力,具有創新的意識及獨立獲取新知識的能力。
三、應該學會用所學知識解決實際問題
化學工程是研究化學工業和其他過程工業生產中所進行的化學過程和物理過程共同規律的一門工程學科。其一重要的任務就是研究有關工程因素對過程和裝置的效應,特別是在放大的效應。以解決關于過程開發、裝置設計和操作理論和方法等問題。它以物理學、化學和教學的原理為基礎,廣泛應用各種實驗手段,與化學工藝相配合,去解決工業生產問題。
化學工程包括單元操作、化學反應工程、化工熱力學、化學系統工程、過程動態學及控制等方面,其研究對象通常是非常復雜的,主要表現在過程本身的復雜,物理的復雜及物系流動時邊界的復雜性。而化學工程的研究范圍也包括裝置的大型化和新產品、新工藝工業化的問題,且化學工程在國民經濟中的重要作用也是非常明顯的。同時,化學工程也向著兩個方向發展:一方面隨著學科的成熟,不斷向學科深度發展,另一方面是不斷向新的領域滲透,研究和解決新領域的新問題。
化學工藝即化工技術或化學生產技術,指將原料物主要經過化學反應轉變為產品的方法和過程,包括實現這一轉變的全部措施。化學生產過程一般地可概括為三個主要步驟:1原料處理;2化學反應;3產品精制。而以上的三步驟都需要在特定的設備中,在一定的操作條件下完成所要求的化學和物理得轉變。而化學生產技術一般是對一定的產品或原料提出的,所以,它具有個
別生產的特殊性,但其內容所涉及的方面一般有:原料和生產方法的則用,流程組織;所用設備的作用,結構和操作;催化劑及其它物料的影響,操作條件的確定,生產控制,產品規格及副產品的分離和利用,以及安全技術和技術經濟等問題。
現代化學生產的實現,應用了基礎科學理論(化學、物理和數學等),化學工程原理和方法以及其他有關的工程學科的知識及技術。而現代化學生產技術的主要發展趨勢是:基礎化學生產的大型化,原料和副產品的充分利用,新原料路線和新催化劑的采用,能源消耗的降低;環境污染的防止,生產控制自動化,生產的最優化等。
四、在了解了化學工程與工藝專業可以有哪些就業路線
1.技術型路線:技術員-工程師-總工程師(或創業)
化工行業是個講究資歷和積累的行業,很少有“一飛沖天”的特別機遇,初畢業的我們可以做些技術類的工作,踏踏實實,一步步積累技術資本和經驗,然后到了一定程度后,便能獲得比較好的機遇和地位。化學工程與工藝工作,一般需要一個相當長的時間來讓自己的理論和實踐得以充分的結合后,才能謀取個人職業的發展基礎。所以,若要走技術路線,對于剛畢業的我們,必須在寂寞與微薄的薪水中提升自己,技術和經驗是化學工程師的資本,基本可以替代金融資本進行創業,這也是工作最開始幾年的寂寞和低收入換來的回報。有技術在手,想有高薪或者是創業,都不是問題。
2.銷售型路線:業務員-銷售主管-區域經理-銷售總監
化工原材料的辨別必須是建立在扎實的專業基礎之上,否則無法向客戶解釋產品的優劣。所以,化工貿易人才基本都需要是化工專業出身,同時熟知外貿規則和單位業務,還必須具備貿易人才的耐心細致,語言表達能力強,開朗樂觀,能吃苦耐勞等素質,若你具備以上的素質,那便在你涉足該行業做銷售時,努力地工作。工作的前兩年是收入和職業發展的關鍵期,因為,銷售過程中最重要的渠道(人脈)和技巧在兩年內基本定型。好的銷售人才永遠都不用發愁企業或行業的不景氣,因為銷售技能的通用性,跳槽轉行都是非常輕松的。
篇4
關鍵詞:化學工程;可持續發展;科技創新;挑戰
化學工程是研究化學工業及其相關產業生產過程中所進行的化學過程、物理過程及其所用設備的設計與操作和優化的共同規律的一門工程學科。化學工程領域涉及工藝開發、產品研制、過程設計、裝備強化、系統模擬、環境保護、生產管理、操作控制等內容。該領域包含無機與有機化工、精細化工、石油化工與煤炭化工、冶金化工、生物化工、環境化工、材料化工等行業。在社會發展與國民經濟建設中,化學工程領域具有重要作用,且化學工程與信息、材料、生物、能源、資源、航天、海洋等高新技術領域相互滲透,共同推動高新科技的發展。
1我國化學工程的發展歷程
化學工程在發展的過程中經歷了三個階段。第一個發展階段稱為“單元操作”[1],該階段的化學工程是一門共性化學工程學科,以各工業種類所需的單元設備或操作的共性規律為基礎;第二個發展階段稱為“傳遞原理和反應工程”[2],該階段總結出了不同的單元設備和操作中的共性現象———流動、傳熱、傳遞和反應,即“三傳一反”,第二階段是在第一階段基礎上進一步的知識深化;第二階段中,化學工程吸收了當時相關科學技術發展的新成果,強化了解決工業問題的能力,形成了模型化的方法論,進一步推動了化學工程在其他工業領域中的應用,第二階段“三傳一反”的相關研究引領了化學工程近半個世紀的發展。伴隨社會經濟的持續發展和工業技術的高速發展,化學工程的需求也在快速增長,特別是資源、能源利用與環境破壞問題的挑戰,使得化學工程的重要性進一步凸顯。然而,一方面化學工程的現有理論與方法已經愈發無法滿足當前工業工程應用與發展的需求;另一方面,一些高新技術的發展如納米科學、生命科學技術等也為化學工程未來深層次的發展創造了新的機遇。在此狀況下,化工界關于化學工程新的發展階段的討論越來越多。我國化工學者郭慕孫提出“三傳一反+X”[3],認為傳遞過程與反應工程的研究必須擴展到介觀尺度、微觀尺度范疇,并在探索多尺度轉變規律過程中不斷發展與更新(汪家鼎)[4]。復雜性科學的進步將有力推動化學工程的發展。為了滿足社會經濟發展對化學工程的需要,我們首先應當關注化學工程當前面臨的挑戰是什么?然后面對這些挑戰怎樣將其轉變為機遇。
2化工發展中面臨的挑戰
目前,在我國化學工程的發展中,第二階段的“三傳一反”依然是化學工程研究的主要內容,但化學工程的研究內容只有產生適應學科交叉融合和經濟需求的變革,才能繼續在社會發展中發揮重要作用。而在此變革過程中,我們面臨著多方位的挑戰。
2.1化學工程與環境的可持續發展
近二三百年來,隨著工業的飛速發展,資源的急劇消耗,環境也日趨惡化,在人口、資源、環境與社會經濟的發展上,出現了一系列矛盾。人類面臨著資源短缺、生存環境質量下降等現象,迫使人們在改造自然的同時要進行深刻的反思。人們不得不面對現實,努力建立與自然新型合作關系,走可持續發展道路,建立和諧的社會經濟發展的大環境。我國政府也制定了可持續發展戰略,采取了積極的措施來促進經濟的全面發展和生態環境的平衡。而化學工程是對環境中的各種資源進行化學處理和加工的生產過程,該生產過程產生的廢棄物部分有害、有毒,進入環境會造成污染。并且有的化工產品在使用過程中也會造成對環境的污染。因此化學工業對環境影響巨大,所以實施可持續發展對化工生產尤為重要。化學工程領域要積極探索新的方法減少化工生產過程中或產品對環境的危害。這是化學工程今年來面臨的一大挑戰。目前我國環境保護問題面臨著嚴峻挑戰,同時資源、能源的高效清潔利用問題也面臨著突出挑戰,因此,化學工程的研究對象將由以煤、石油、天然氣為代表的傳統不可再生能源向生物質能等新興可再生能源進行實質性的擴展。新興可再生能源應當具有環保性、成本低和宜于大規模利用等優點。隨著環境保護、氣候變化、能源清潔利用等問題越來越受到重視,各種資源的循環利用也將成為化學工程面臨的重要難題,化學工程必須重視并解決這一難題。今后,化工必須以重大需求作為牽引力,以解決能源、資源利用與環境保護的重大問題為目標(李成岳)[5]。
2.2化學工程與科技創新
傳統的化學工程對于“三傳一反”的研究難以突破常規化工過程的量化放大和調控這一瓶頸問題,更需面對高新技術,尤其是生物技術、納米技術和材料科學發展過程中遇到的新問題,因此其時空內涵和范圍必須深化和擴展。化學工程需要解決的大多數難題都具有多尺度結構特征,空間上跨越從原子、分子到設備、系統,甚至自然生態的尺度,時間上跨越秒、月到年甚至更大的尺度,之前的計算方法并不能在這樣的時空尺度中運算,更無法建立不同尺度之間的關系,因此認識不同層次結構與宏觀性能的關系十分困難,這是解決很多化學工程問題的瓶頸。我國目前的可持續發展戰略要求對化工產品進行全生命周期的設計,從產品研發開始就必須提前考慮以后整個周期中可能產生的生態環境效應和如何回收資源,這就需要大大擴展化學工程研究的時空范圍。化學工程必須樹立復雜性的觀念,進入復雜性科學[6]。由于當今很多新興領域在持續高速發展,而目前的化學工程理論與技術并不能滿足這些領域發展對于化工技術的需求,因此很多化工行業的企業在市場需求和經濟利益的推動下,采用了高能耗、高污染、高排放的生產模式。但如果長期忽視了化學工程相關知識的擴展和應用,忽視了化學工程學科自身的發展,長此以往,化學工程會失去發展的機遇,甚至可能在學科交叉與融合的進程中落伍。
3結論
我國化學工業正面臨許多挑戰,并且也會伴隨有機遇,化學工業發展所帶來的科技創新和對環境的友好型發展的步伐也將有較大進展。面對高新技術的發展、可持續發展戰略的趨勢,應認清形勢,明確任務,調整發展戰略,全面提高競爭力。
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篇5
關鍵詞:全日制工程碩士;化學工程領域;學科交叉;人才培養模式
化學工程領域含基本無機與有機化工、石油化工與煤化工、精細化工、生物化工、材料化工、冶金化工、環境化工等工業行業。化工產業既是國民經濟建設與社會發展的重要支柱,又與信息、生物、材料、機械、計算機、資源、能源、海洋、航天、國防等高新技術領域相互滲透[1-9]。同時,社會經濟的快速發展對化工產業的產品需求也提出了新的挑戰,迫使傳統化工產業積極開展產品研發和工程技術創新。產業的交叉發展促進了產業結構的調整與升級,與此同時,也促進了高層次應用型工程碩士人才培養模式的改革與探索[6-8]。因此,以化工為基礎的技術革命和技術創新大力發展中高端終端產品迫在眉睫。通過專業學位研究生的培養,以“多學科交叉工程領域”應用型高層次人才培養為目標,搭建高校、企業的橋梁,是實現理論促進生產力發展的重要途徑。
1“多學科交叉”化學工程領域人才培養目標的定位
化學工程領域工程碩士研究生的培養,本著“面向工業界、面向未來、面向世界”的工程教育理念,以西南地區以及國家化工支柱產業發展和社會需求為導向,以實際工程為背景,以工程技術為主線,依托交叉發展的行業需求,培養具有良好的工程職業道德和法規意識,豐富的人文科學素養,強烈的社會責任感,較強的組織管理能力和良好的合作意識,較強的工程技術創新意識和獨立從事創新研發的能力,并能將“交叉學科”工程領域的基礎理論有效應用于化工生產中的產品開發、工程設計、過程裝備設計研發以及工藝技術改造的高層次應用型工程技術和工程管理的人才。
2重慶理工大學全日制化學工程領域工程碩士人才培養現狀
經過多年的建設發展,我校化學工程學科在資源環境化工、精細化工、工業催化、化工裝備與控制等領域已經形成了明顯的優勢和特色。在資源與環境化工領域,針對重慶及西南地區特色資源和社會經濟發展重大需求,建有“重慶市化工廢水與污染控制工程技術研究中心”,與企業聯合建有“重慶市光氣衍生物企業工程技術研究中心”。重點開展天然氣資源精細化利用、化工產業廢水污染控制與資源化、重金屬污染土壤修復和固廢處理等領域的研究。在精細化工與工業催化領域,重點開展催化材料、納米材料、能源材料等化工新材料方面的研究,與企業聯合建有“重慶市化工本質安全協同創新中心”。研究成果主要應用于電子工業、能源化工、天然氣化工、石油化工、煤化工、氯堿化工等領域。在化工過程裝備與控制領域,依托我校化學化工學院的“過程裝備與控制工程”專業和學校“機械工程”一級學科碩士點建設發展。在新型環保設備、新型分離過程設備、化工設備腐蝕與控制技術研發方面形成了自己的特色和優勢,與企業聯合建有“重慶市防腐涂料工程技術研究中心”。在上述學科領域里,由于長期與重慶化工產業界合作,已經形成了基礎研究與工程實際緊密結合的特色發展之路。因此,化學工程領域工程碩士培養已經實現了多學科交叉的人才培養格局,并開展了多學科交叉全日制工程碩士培養模式的改革與探索。通過化學工程與材料工程、機械工程、環境工程、車輛工程、生物工程、控制工程等工程領域的交叉融合,立足于企業的發展和需求,建立了較為完善的實踐教學體系和多家校外實踐教學基地,形成了多學科交叉的大綜合工程性應用型高層次人才培養模式。
3“多學科交叉”全日制化學工程領域課程體系構建
化學工程領域專業學位碩士研究生的培養總體上分為校內與校企聯合的兩階段培養模式。校內培養階段主要完成課程學習,校企聯合培養階段采取實踐、學習研究、論文相結合的培養模式。課程體系按照由基礎向專業方向發展的分模塊化設置,主要包括基礎模塊、基本技能模板與工程交叉融合模板、以及與地區化工產業特點相結合的工程實踐模塊,如圖1所示。在公共基礎模塊,除了設置公共的工程英語,政治和工程數學外,還增設了工程經管課程,培養工程管理人才。在學位基礎課程中,針對化工企業在反應和分離等基礎知識方面,開設了高等反應工程和分離工程,并開設了化工過程設計,以期培養學生的工程設計能力。增設了知識產權和文獻檢索等課程,培養學生在科研成果方面的查詢和寫作能力。在工程交叉融合模板,立足于化工產業與機械工程、材料工程、車輛工程、控制工程、生物工程等方面的融合,每個模塊都開設了3門課組課,比如化工與機械的結合,開設了過程原理與裝備、壓力容器的分析設計、高等化工流體力學等課組課。教學內容上突出化工理論與技術的先進性和實用性,通過精選教學內容,充分利用多媒體等現代化教學手段,采取理論結合實際的案例式教學、以問題為導向的啟發式教學、課堂研討式教學和課程結合課內實驗等教學模式。根據工程碩士人才培養的要求,改革課程教學評價與考核方式,采取筆試、案例分析、小論文等靈活多樣的考核方式,突出學生的問題分析與知識應用能力。實踐教學與學位論文主要在實踐基地完成,可采用集中實踐與分段實踐相結合的方式。通過在具體的生產崗位輪崗和企業主要管理崗位見習學習相結合的方式進行。企業學習培養采取以企業高級技術人員(管理人員)為主、學校指導教師為輔的校企聯合指導的方式,學生在“雙導師”指導下,通過在企業參加實踐活動獲得在實踐中鞏固和深化理論知識、培養學生發現并解決工程實踐問題的能力,在企業完成論文選題和論文研究工作。論文選題應直接來源于生產實際或者具有明確的生產背景和應用價值,論文選題應有一定的技術難度,并有一定的理論基礎,具有創新性、先進性、實用性。
4總結
隨著科技的發展,高附加值的中高端化工產品的發展成為了發展方向,這需要機械,材料,控制工程等為支撐。同樣,科技的發展也引領了產業的深度交叉融合,因此,在高層次的應用型工程碩士培養過程中,需要重新定位多學科交叉下全日制化學工程領域工程碩士的人才培養目標,充分發揮行業和專業組織在培養標準制定、教學改革等方面的指導作用,建立學校與行業企業相結合的專業化教師團隊和聯合培養基地,強化專業學位研究生的實踐能力和創業能力培養,推動學科交叉下全日制化學工程領域工程碩士人才培養改革與實踐。
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篇6
1化學工程技術
我們的生活與化學工業產品息息相關,我們的衣食住行都離不開化學工業產品,從食品、衣物、日用品到農作物的培育和工業原料,涉及我們生活的方方面面[1]。由此可見化學工程技術是一門十分重要的科學技術,是科研人員格外重視的一個領域。化學理論不只是這項技術的基礎,其相關的科學技術也被融合到化學工程技術中,采用各種高新儀器設備,通過化學反應達成工業的大批量生產目標。主要是通過儀器、設備以及技術處理綜合化學原理和專業的基礎理論知識,使化學原料遵從適合的比例從而進行后續的反應。眾所周知,化學產品的生產反應條件十分苛刻,先進的化學工程技術可以實現反應所要求的條件,能夠有效地提升產品的品質[1]。這項技術不僅可以用于化學生產,還可以用于廢液廢料的的處理,對于環境的保護也起到了重要的作用,支持了國家的可持續發展政策。
2化學工程技術于化學生產中的應用
2.1超臨界流體技術
超臨界流體指的是綜合氣態和液態兩者優勢的介于氣態液態兩種狀態之間的流體,也就是說既擁有氣態的小附著力還有液體相對高的密度,故而超臨界流體的特征就是粘度低、密度高且擴散能力強,并且高溶解性可以節約工業生產中的能源消耗[2]。這些特征使這種流體具備了得天獨厚的優勢。而超臨界流體技術就是通過調節溫度和壓強兩種參數來獲得超臨界流體,這一技術可以被應用于許多的研究領域,例如復合材料的研發、有機物的生產、高分子材料特性研究、無機材料的配置等等。
2.2熱傳導技術
化學工程技術中的微小尺度傳熱工藝和強化熱傳導的過程兩個方面構成了熱傳導技術[2]。在微小尺寸層面從時間和空間兩個方向研究熱傳導、熱對流和熱輻射的便是微小尺度的傳熱工藝;改變換熱設備的某一些特定參數使化工產品在加熱過程中不斷變化傳熱系數從而達成持續發熱目標的技術便是強化熱傳導的過程。這一過程可以通過加大換熱接觸面積來實現提升傳熱效率的目標,這樣就可以降低能耗。相對于微小尺度傳熱工藝這種工藝對于專業技術和實驗條件有著更為嚴苛的要求。
2.3綠色化學反應技術
有毒的廢棄物會對人體造成一些影響,綠色化學反應是一種通過化學技術和相關原理防止對環境或人體有害物質產生的技術,可以從根源上解決污染問題,避免生態平衡被破壞,防止人的身體健康受到損傷[2]。這種技術是通過過程中的反應物、催化劑或其他材料使得產品或副產物不對人體或環境造成不利的影響,并且降低能耗。例如使用生物制劑替換含有苯環的石油原料,同樣可以產出尼龍產品。除了服飾之外,綠色食品中也大量應用了綠色化學技術,即在養殖過程中不施化學藥劑,且對人的身體有好處,不過綠色產品養殖成本普遍高于正常的養殖成本,科研人員就想到結合化學技術和生物技術的新方式,降低成本的同時提升了作物的品質和長勢。
2.4新分離技術
各類化學工程技術隨著時代的發展逐步推陳出新,作為化學生產及其他工業生產關鍵技術之一的分離技術也是同樣有新的進步,由于科研人員十分重視,分離技術的完善和創新步伐都十分快[3]。傳統的分離方式均是利用物質自身的物理屬性沸點進行分離,現在許多先進的手段都開始被廣泛的應用,例如使用離心力、熱傳導、超聲波等進行分離。這樣就可以采取最合適的手段,對于產品的品質有著十分重要的影響。
3化學工程技術應用中存在的問題
3.1仍然存在一些缺陷
化學工程技術目前已經得到了很好的應用和廣泛認可,但是這些技術在某一些方面仍然存在不足,例如超臨界流體技術產生的流體由于狀態不穩定不好保存,故而需要對超臨界流體的這一性質進行完善或是研發更為有效的保存方法,這樣才能更好的保障國家的化學工程技術有更積極的發展趨勢[3]。
3.2科研人才稀缺
一定的專業基礎和操作水平是一個化學工程技術科研人員的必備素養,如今高校培養出來的相關專業畢業生經常出現理論知識或動手能力不能兼備的情況,企業單位應當將更多地關注放在科研人員的綜合素質培養上,為每個層層選拔上來的科研人員制定計劃,使其綜合素質越來越強。從而提升產品的質量和生產效率。
4化學工程技術的發展方向和應對策略
4.1持續完善化學工程技術
相關企業除了創新研發出自己的核心技術之外,也要積極地引進先進的工藝,運用先進的設備和技術生產產品,持續提升自身的科學技術水平。對于老舊的技術,應當取其精華去其糟粕,注重推陳出新,保留其中的優勢,達成企業創新和經濟效益提升的雙重目標,促使技術積極的進步[4]。
4.2加強專業人才的引進和培養
為了彌補人才稀缺的問題,企業應當有秩序的開展人才培養工作,邀請掌握先進技術的專家或團隊進行探討學習,不僅如此,還應注重引進綜合素質較高的人才并著重培養,人才的選拔和培養是科學技術發展的重要步驟,保障這一技術的正向持續發展的重要前提便是培養出專業的化工技術人才。
篇7
關鍵詞:產學研;創新創業創意;化學工程領域;人才培養
作者簡介:劉峙嶸(1969-),男,江西蓮花人,東華理工大學化學生物與材料科學學院,教授;樂長高(1967-),男,江西撫州人,東華理工大學化學生物與材料科學學院,教授。(江西 撫州 344000)
作者簡介:本文系江西省學位與研究生教育教學改革研究課題(課題編號:JXYJG-2011-028)、江西省學位與研究生教育教學改革研究課題(課題編號:JXYJG-2012-057)、江西省高等學校教育教學改革研究課題(課題編號:JXJG-11-8-14)的研究成果。
中圖分類號:G642 文獻標識碼:A 文章編號:1007-0079(2013)35-0034-02
專業型碩士是我國研究生教育的一種形式,與學術型碩士處于同一培養水平。國務院學位委員會將專業學位定位為具有特定職業背景的學位,主要培養特定職業背景的高層次專門應用型人才。2009年首次招生以來,專業碩士發展迅速,專業類型、招生比例和招生專業都有大幅度的增加。預計到2015年,專業碩士招生將占研究生總招生的50%以上,我國將形成學術型研究生和專業型研究生均衡發展的總體格局。[1-3]
化學工程領域是一種工程碩士專業學位。化學工程是研究化學工業和其他工業過程中所進行的化學過程與物理過程共同規律的一門工程學科,涉及在化工、煉油、輕工、冶金、能源、醫藥、環保、軍工等部門從事產品研制、工藝開發、過程設計、系統模擬、裝備強化、操作控制、環境保護、生產管理等內容。
東華理工大學化學生物與材料科學學院2002年獲得“應用化學”二級學科工學碩士點授予權,2005年獲得“化學工藝”二級學科工學碩士點授予權,2008年獲得化學工程領域工程碩士授予權,2010年獲得“化學工程與技術”一級學科工學碩士點授予權。該學科擁有先進的實驗平臺,雄厚的科研開發實力。“化學工程與技術”碩士點擁有一支知識和年齡結構均較合理的師資隊伍。
產學合作是一種學校理論學習與企業工程實踐相結合的教育模式,相對于其他類型的人才培養,產學合作對化學工程領域人才的培養更為重要,豐富的實習實踐訓練、扎實的研究訓練對提高研究生就業競爭力有很大幫助。與19世紀研究生教育產生時所處的社會環境不同,現代社會更加強調產、學、研的一體化。我校“化學工程”領域一直高度重視產學合作教育對化工人才培養的重要作用,對“產學研”與“創新創業創意”結合培養化學工程領域高級人才進行了一些探索和實踐,取得了成效。
一、“產”為先、引導創業意識
東華理工大學(原華東地質學院)是江西省人民政府與工業和信息化部國防科技工業局(原國防科工委)共建的一所具有地學優勢和核科學特色的高等院校,我校“化學工程”領域長期以來一直為核化學化工行業培養高級人才,一直與核化工企業保持良好的合作關系。
我校建校以來,長期受部委管轄,與當地化工企業聯系很少。自從學校下放江西省人民政府管理以來,經過多方努力,積極與地方企業聯系,義務為地方企業提供技術咨詢和服務,增進了雙方的了解和相互信任,局部彌補了企業領軍人物和專業人才比例偏低的不足。目前已與江西省內十多家化工企業建立了廣泛的產學研合作,如江西撫州添光化工有限公司、江西撫州三和醫藥化工有限公司、江西贛亮醫藥原料有限公司、江西撫州蒼源生物科技有限公司、江西撫州市臨川之信生物科技有限公司、江西省永方電源有限公司。通過不同層次層面的合作,形成了校企長期穩定的產學研關系,促進了企業通過加快引進高校技術成果來提升企業的科技競爭力,形成了產學相結合的化工初中高級人才培養基地和產學研結合的教學科研創新基地,又是企業破解行業技術問題和研究生培養的共同體。
產學研合作是指企業、科研院所和高等學校之間的合作方式,產學研合作是一個系統工程,其功能和作用都是雙向的。導師鼓勵研究生走出“象牙塔”,向社會學習,向基層學習,向實踐學習,注重就業創業引導,努力使專業學習與創業教育緊密結合,專業實踐與創業實踐有效銜接,讓研究生在“做中學”,進一步增強研究生創業理念,促進研究生創新創業能力,提高就業率和就業質量。企業的收獲在于教學培養的人才和科研成果最終流向企業,通過一年實踐學習,對實習企業有一定了解的化學工程領域研究生畢業后選擇回實習企業就業,這些研究生對企業工藝流程有比較深刻的了解,不需要經過培訓,很容易上崗;企業的技術骨干也可以到我校通過攻讀化學工程碩士學位提高理論水平。
二、“學”為主、培養創新能力
學校不必建立一個比真實化工廠的工程實踐環境更好的化學工業實驗室,通過多層面、全方位的產學研合作,學校既可有效地解決化學工業實驗室建設所需要的經費不足和場地缺乏等問題,同時能夠解決實踐教學指導環節中化工專任教師“弱工程化”的問題,增加接觸化工企業的機會,增強工程實踐能力,以提高化工專業課程教師工程素質和培養“雙師型”教師。
另外我校“化學工程與技術”學科教師在承擔各級縱向科研課題的同時,也通過與化工企業廣泛合作,承擔大小橫向研發項目,在促進自身科研水平提升的同時,也為教學質量的提高奠定了基礎。所有這些縱向橫向項目的開展都為研究生的畢業論文和畢業設計環節提供了充足的題目來源和經費支撐,為研究生工程實踐能力和創新能力的培養奠定了必備基礎。
創新是在一定范圍內、時間內做別人沒有做過的事,提出別人沒有提出過的東西的一種活動過程及其結果。進入化工企業的專業型研究生,采取1+2或2+1模式,每位學生分配學校和企業雙重導師,共同負責整個培養過程。學生在校遵守學校的各項管理制度,進入企業則必須遵守企業的員工管理制度。使研究生“真刀真槍”作畢業設計(論文),在企業導師的指導下,能夠在理論知識學習扎實的基礎上獲得足夠的實際工程技術鍛煉,獲得較強的化學工程專業技術核心能力,為研究生創新意識的培養和創新能力的開發創造了條件。該學科及時與化工企業交流合作,了解化工企業對化學工程領域高級人才知識結構的需要,不斷調整專業型化學工程領域培養方案/培養計劃,制定出符合化工市場需求的應用型高級人才培養的課程體系和課程內容;聘請多名企業工程技術人員作為企業導師或工程實踐指導教師,形成了化工專業理論教師與化工企業工程人員相結合、學校與企業緊密結合的實踐教學體系;突出研究生工程實踐能力和創新能力的培養。[4-5]
三、“研”為線、點燃創意火花
化工企業所取得的科研成果由校企雙方共享,校企雙方以互惠互利、共同可持續發展為原則。通過產學研用結合,可進一步提高我校化學工程領域研究生群體的社會貢獻率,優化研究生的知識結構和能力骨架,增強研究生分析問題及解決實際問題的能力,同時促進合作單位研究開發能力、科技創新能力和綜合競爭實力的不斷提高。[6]
高校應充分發揮教書育人、科學研究及服務社會三大職能。“化學工程與技術”學科教師穿梭于學校和生產企業之間,能及時了解什么是社會急需的技術和適用的技術,密切關注科技成果應用價值來提高科技成果轉化率,根本上解決經濟科技“兩張皮”,擺脫長期以來科研成果在實驗室“睡大覺”現象,切實充當產、學、研的紐帶和橋梁,讓彼此從原來的松散聯盟變成緊密合作體。目前“化學工程與技術”學科多名知名教授被化工企業聘請為省級科技特派員或承擔省級產學研課題。2010年撫州三和醫藥化工有限公司科研項目“雷貝拉唑羥基物鹽酸鹽”先后獲得撫州市科學技術獎一等獎和江西省科技進步獎三等獎,2011年撫州三和醫藥化工有限公司科研項目“奧美拉唑氯化物”又先后獲得撫州市科學技術獎一等獎和江西省科技進步獎三等獎,2012年撫州三和醫藥化工有限公司“醫藥中間體技術創新團隊”被認定省級技術創新團隊,這些科研成果里也凝聚了我校“化學工程與技術”學科教師和研究生的心血和汗水。研究生在企業實踐期間體會到比別人擁有更多的信息就會有更多的創意,也觀察到如何將好創意應用到商業,從而實現自己的創業夢想。
大力開展產學研深度合作,大力倡導創新創業創意理念,培養高素質的化學工程領域研究生,是我們今后將繼續探索和實踐的目標。
參考文獻:
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[4]潘艷秋,張述偉,韓軼.密切產學研結合,培養化工創新人才[J].化工高等教育,2009,(6):42-45.
篇8
[關鍵詞]綠色化工技術 化學工程 應用
中圖分類號:T655 文獻標識碼:A 文章編號:1009-914X(2017)11-0064-01
0.前言
眾所周知,地球是我們人類目前唯一的、賴以生存的地方。當代工商業的迅猛發展,著實為我們的日常生活帶來了極大的便利,但是與此同時,環境問題已然成為威脅人類健康的頭號殺手。諸多行業的發展共同導致了當今比較惡劣的環境問題,其中,化學工業的生產發展帶來的影響不容小覷。例如我們熟知的工業三廢:即廢氣、廢水、廢渣,由此帶來的環境惡化和生態破壞的題就極為嚴重。在此背景下,為了環境友好型、資源節約型社會的建成,我們必須要落實綠色化工技術在化學工程中的應用和實施。
1.當前化學工業的生產發展中存在的問題
化工產業的生產和發展惠及我們生活和工作的各個方面這點毋庸置疑,更新穎、更先進、更高端的技術使得先前貌似不可能的事情成為可能,一而再的刷新人類技術可抵達的上限。但是,不可否認的是,隨著化學工業的進一步發展,越發嚴重的問題的產生成為了化工產業發展的“替罪羊”。
1.1 環境惡化
近幾年來,尤其是在某些重工業城市的冬季,頻繁而嚴重的霧霾天氣引起了社會各方的廣泛注意,人們對此非常恐慌。霧霾,很大一方面是由于日常的生產生活產生的廢氣導致的,其危害程度不言而喻,而肺癌、呼吸道感染等是其對人類最主要的危害。同時,工業廢水和廢渣的排放使得原本肥沃的土壤、干凈的河流面臨威脅,生物種類銳減,進一步加劇了生態的破壞。而且,據氣象部門不完全資料統計,惡劣天氣的發生頻率也因此增加。
1.2 資源短缺
化工產業生產發展面臨的資源短缺的問題也愈演愈烈。我們都知道,雖然我國的自然資源總量很大,但是對一個有著14億人口的發展中國家來講,其人均占有量就顯得極為貧乏了。再加上工業生產對原材料的利用率比較低、浪費嚴重、缺乏回收再利用技術等實際問題的存在,導致當前資源相對匱乏的問題只會愈來愈嚴重。
2.綠色化工技術概述
鑒于化工產業當前存在的以上兩點問題,如果再不設法改變這一現狀的話,資源短缺、環境破壞的問題將會成為阻礙我們當前化學工程發展的主要因素。因此,發展綠色化工技術就顯得尤為重要。所謂綠色化工技術,核心是綠色,即全面協調可持續的化工技術,這是科學發展觀的基本要求,也是為了促進人與自然的和諧,實現經濟發展和人口資源環境相協調,堅持走生產發展、生活富裕、生態良好的文明發展道路。要實現綠色化工技術,就是要通過對現有的化學生產技術和方法進行更進一步的改良和提高,利用最新研究的化學原理成果,旨在降低或減少在化學工業生產的各個環節中產生的化學廢物或能夠污染環境的化工產品,力爭做到零排放,以此來降低化學生產作業對生態環境的污染和可能的危害。同時,對化學生產過程中產生的廢棄資源的再利用也要加大力度,應用最新的技術,用可循環的再生資源這種全新的物質代替先前的化學生業中產生的有害廢物,從而使得資源的利用率得到充分高效的提高。
3.如何在化學工程中應用綠色化工技術
在目前的化學工程中利用高級而先進的綠色化工技術,對自然資源進行更加充分而高效利用的同時,也可以盡可能的降低對環境造成的危害。鑒于綠色化工技術以上諸多優點,我們必須在開發和研究綠色化工技術上苦下功夫。
3.1 積極尋找潔凈新能源
化學原料對化工生產的重要性不言而喻。所謂潔凈新能源,無非就是對環境污染較小、利用率高的化學原料。這類能源有著如下特征:1.方便易獲取:如果原料的獲取方式就很復雜的話,那么成本自然很高,反而得不償失;2.可循環利用:從而使得提高原材料的利用率成為可能;3.環境危害小:在當前嚴峻環境下,使用無毒無害、對環境污染小的原材料,才符合綠色可持續發展的要求。例如,天然植物,農作物等就是比較理想的潔凈能源。
3.2 革新先進的生產技術
利用先進的清潔生產技術,使得整個化工生產的流程盡可能變得無毒、無害、無污染、無廢棄物排放,即使做不到,也至少要對環境造成的危害達到最低。此技術中包括有輻射熱加工技術,以及綠色催化技術等,在冶金、印染、廢棄物處理等領域已取得較顯著的成果。更廣為人知的一個例子就是海水淡化技術:針對目前水資源的嚴重污染和匱乏問題,人們利用先進的設備對儲量巨大的海水進行淡化,一方面有效地彌補了淡水資源的短缺,另一方面更是產生了低廉清潔的化工原料--氫氧化鎂,完美的做到了一舉兩得。
3.3 生產出環境友好型的產品
近些年來爆發的各類環境污染的例子不勝枚舉,因此人們保護環境的意識也在不斷提高,無磷洗衣粉、新型乙醇汽油、低排量汽車等都成為人們購物的首選,有機、綠色成為了一種消費時尚,對此我們應該感到欣慰。同時,生產出對環境友好的產品也是我們反饋社會、回報自然最好的方式。
4.總結
綜上所述,積極倡導綠色化工技術在化學工程中的應用具有非常重要的社會意義。為了保護人類賴以生存的生態環境,更好的落實社會主義科學發展觀的具體要求,綠色發展的理念應該深入到每個人的內心。通過本文的分析,希望能夠起到一定的作用,保障化學工程的可持續發展。
參考文獻
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篇9
國際知名協會的組織、政府的直接參與、1000余名世界知名專家及學者的蒞臨,鑄就了亞太化工聯盟大會這一頂級會展的權威性、國際性和超大規模。歷屆APCChE大會都組織了規模宏大的展覽,其中以在日本北九洲國際會議中心舉辦的為最,會議吸引了來自50多個國家和地區的1200家國際知名企業參展,盛況空前,受到了國際化工行業的極大關注。此次由中國化工學會作為主席單位組織的第十二屆化工聯盟大會及其配套展覽活動,受到眾多國際化學化工組織以及多國政府部門的支持,預計將有不低于15個國外展團的參與,是國內少見的頂級大型學術會議及展覽,被業內人士譽為“多國化工展”。屆時將有約800家國內外企業參展,近兩萬平米的展覽面積,展會、研討相得益彰,互為生輝,盛況空前,是國內企業尋求外向發展及國外企業來華發展的絕佳良機與平臺。通過這一平臺您可以更好的交流、貿易、融資,實現您與國際貿易的對接,為企業的迅猛發展注入強大而新鮮的動力。
會議期間將有成員國的十三個專業展團與會,云集來自亞太地區以及世界各地的1000余名知名專家、學者以及政府官員。主題為“化工可持續發展”,活動內容涉及石油和化學工業結構的優化及技術提升,有效地節約和利用資源,可持續發展技術和綠色制造。專題報告或研討涉及生物技術、能源,環保與處理、超臨界流體、安全、電子、材料和表面科學、化學反應工程、流體和顆粒過程、系統和信息及模擬技術。物理特性和物理化學、分離過程、熱力工程、塑料橡膠工業及其他眾多方面。
亞太化學工程聯盟(APCChE)是亞洲和亞太地區的化學工程組織的聯盟,其目標是建立和保持化學工程領域的組織之間的聯系,通過化學工程進展造福人類與其它(洲)化學工程聯盟合作組織國際化學工程大會;促進與化學工程有關的信息和實踐的交流和共享;促進聯盟內部國家間的化學工程師的交流。APCChE的重要活動之一就是每兩年一屆的APCChE大會,至今已是第11屆,該會議在亞太地區乃至全球化工界享有盛名。中國于2004年加入該聯盟,成為該組織的第十三個成員。
篇10
關鍵詞:計算流體力學;求解;基本原理;化學工程;應用
化學工程在我國具有較長的研究與應用歷程,并在實際的生產與生活中取得到巨大的應用成效,不僅能夠供給正常的生活需求,同時根據新材料的開發,能夠滿足現代型環保材料的使用。在化學工程中,較多的反映環境和反應機制都是在溶液中進行的,具有質量守恒和熱量守恒定律的應用。而這種質量與能量的關系正是計算流體力學的主要原理。通過對實際應用環境和原理的分析,能夠優化工程設計和工藝改進,提高化學工程的生產效率。
1計算流體力學在化學工程中的基本原理
計算流體力學簡稱CFD,是通過數值計算方法來求解化工中幾何形狀空間內的動量、熱量、質量方程等流動主控方程,從而發現化工領域中各種流體的流動現象和規律,其主要以化學方程式中的動量守恒定律、能量守恒定律及質量守恒方程為基礎。一般情況下,計算流體力學的數值計算方法主要包括數值差分法、數值有限元法及數值有限體積法,其也是一門多門學科交叉的科目,計算流體力學不僅要掌握流體力學的知識,也要掌握計算幾何學和數值分析等學科知識,其涉及面廣。針對計算流體力學的真實模擬,其主要目的是對流體流動進行預測,以獲得流體流動的信息,從而有效控制化工領域中的流體流動。隨著信息技術的發展,市場上也出現了計算流體力學軟件,其具有對流場進行分析、計算、預測的功能,計算流體力學軟件操作簡單,界面直觀形象,有利于化學工程師對流體進行準確的計算。
2計算流體力學砸你化學工程中的實際應用
2.1在攪拌中的應用分析
在攪拌的化學反應中,反映介質之間的流動性比較復雜,依據傳統的計算形式根本無法解決,并在化學試劑在攪拌中存在不均勻擴散的特點,在湍流的形式中能量的分布狀況也存在著空間特點。若是依據實驗手段測得反映中物質、能量和質量的變化規律,其得出的結構往往存在較差時效性,實驗騙差加大。通過對二維計算流體力學的應用,能夠對攪拌中流體的形式進行模擬,并進行質量、能量等數據的驗證。但是流體的變化,不僅與化學試劑的濃度、減半速度有關,還與時間、容器的形狀等有著之間的聯系,需要建立三維空間模擬形式進行計算流行力學。隨著科學技術和研究水平的提高,在通過借助多普勒激光測速儀后,已經對三維計算形式有了較大的突破,這對于化工工程中原料的有效應用和工程成本的減低具有促進的作用,但是在三維計算流體力學中還存在一定的缺陷,需要在今后的研究中不斷的完善。
2.2CFD在化學工程換熱器中的應用分析
換熱器是化學工程中主要的應用設備,通過管式等換熱器、板式換熱器、冷卻塔和再沸器等的應用,能夠有效的控制化學試劑在反應中的溫度變化。其中根據換熱器的形式不同,計算流體力學的方式也就不同。在管式換熱器中主要是通過流體湍流速度的改變,增加換熱速率的。在板式換熱器中是通過加大流體的接觸面積,提高換熱效率的。而在冷卻塔和再沸器中,熱量交換的形式更為復雜,但是卻群在重復性換熱的特點,增加了換熱的時間,提高了換熱的效果。從總體上分析,計算流量力學中,需要對溫度變化、流體的速度變化、熱交換面積變化和時間變化進行分析。通過CFD計算流體力學的應用,能夠計算出不同設備的熱交換效果,并根據生產的實際需求進行換熱器的選擇使用。
2.3在精餾塔中的應用
CFD已成為研究精餾塔內氣液兩相流動和傳質的重要工具,通過CFD模擬可獲得塔內氣液兩相微觀的流動狀況。在板式塔板上的氣液傳質方面,Vi-tankar等應用低雷諾數的k-ε模型對鼓泡塔反應器的持液量和速度分布進行了模擬,在塔氣相負荷、塔徑、塔高和氣液系統的參數大范圍變化的情況下,模擬結果和現實的數據能夠較好的吻合。Vivek等以歐拉-歐拉方法為基礎,充分考慮了塔壁對塔內流體的影響,用CFD商用軟件FLUENT模擬計算了矩形鼓泡塔內氣液相的分散性能,以及氣泡數量、大小和氣相速度之間的關系,取得了很好的效果。在填料塔方面,Petre等建立了一種用塔內典型微型單元(REU)的流體力學性質來預測整塔的流體力學性質的方法,對每一個單元用FLUENT進行了模擬計算,發現塔內的主要能量損失來自于填料內的流體噴濺和流體與塔壁之間的碰撞,且用此方法預測了整塔的壓降。Larachi等發現流體在REU的能量損失(包括流體在填料層與層之間碰撞、與填料壁的碰撞引起的能量損失等)以及流體返混現象是影響填料效率的主要因素,而它們都和填料的幾何性質相關,因此用CFD模擬計算了單相流在幾種形狀不同的填料中流動產生的壓降,為改進填料提供了理論依據。CFD模擬精餾塔內流體流動也存在一些不足,如CFD模擬規整填料塔內流體流動的結果與實驗值還有一定的偏差。這是由于對于許多問題所應用的數學模型還不夠精確,還需要加強流體力學的理論分析和實驗研究。
2.4CFD在化學反應工程中的應用研究
在化學反應工程中,反應物和生成物的化學反應速率與反應器、溫度和壓力等有著較大的聯系,在實際的反應中可以利用計算流體力學進行數據的獲取。但是這數據的獲取具有一定的溫度限制,當反應中溫度過大,就會造成分子的劇烈運動,其運動軌跡的變化規律就會異常,在利用計算流體力學的模型計算中,計算數據與實際情況會發生較大的偏差。由于高溫中分子的運動軌跡和運動速度難以獲取,在計算流體力學的實際計算中,就要借助FLUENT進行三維建型,并利用測速反應器進行速度的測量,通過綜合的比較分析,利用限元法進行數據的計算。可以得出不同環境下的反應器的流線、反應器內部的濃度梯度及溫度梯度。通過CFD軟件預測反應器的速度、溫度及壓力場,可以更進一步理解化學反應工程中的聚合過程,詳細、準確的數據可以優化化學反應中的操作參數。
3結束語
計算流體力學對于化學工程的應用具有實際意義,并在經濟效益的提高上具有重要的價值,在近幾年,化學工程技術人員不斷的計算流體力學中展開研究,以二維空間計算和模擬為基礎,不斷的完善三維空間的流量計算,并得出了一系列的流體流動規律。根據計算流體力學在化學工程中的廣泛應用,在今后的化學工程發展中,應加強此類學科的教學與延伸,提供出更有效的反應設備和工藝操作。
參考文獻
[1]余金偉,馮曉鋒.計算流體力學發展綜述[J].現代制造技術與裝備,2013(06).