化学工程和材料工程范文
时间:2023-08-17 18:15:00
导语:如何才能写好一篇化学工程和材料工程,这就需要搜集整理更多的资料和文献,欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文,供你借鉴。
篇1
对于复合材料与工程专业而言,物理化学是一门非常重要的基础化学课程,与专业理论知识紧密联系,学好物理化学是学好复合材料专业知识的前提,但在实际教学中物理化学这门课程在本专业学习中存在一些问题,以下分别阐明现有问题及课改意见。
一、合理安排教学内容及课时
物理化学是一门概念性、理论性、系统性和逻辑性很强的学科,涉及的公式多,应用条件严格,比较抽象,是学生学习过程中普遍感到难度较大的一门课。在本专业的培养计划中只安排了一学期的课程学习,因此选用高等教育出版社的《物理化学简明教程》作为学习教材。这本教材简明扼要地阐述了物理化学学科的主要内容及材料类学生所需的基础知识,是一本符合本专业实际教学目标的好教材。但由于本专业物理化学的课时较少,最终只能摘取部分章节学习。例如在2010级的教学方案中,只教学了化学反应热力学部分内容(热力学第一定律、热力学第二定律、化学势、多相平衡等章节)及表面现象与分散系统章节,电化学及化学反应动力学两个重要章节都未学习,这无疑会对物理化学课程学习的系统性产生不小的损害。面对这一实际情况,我们完全可以从整个专业的培养计划出发,筛选出多门课程的重叠内容,选排重叠知识在哪门课需要重点学习,在哪门课可以了解。如在物理化学这门课程中多相平衡章节就和材料科学基础课程里相关相图的章节有所重复,对于复合材料与工程专业而言,材料科学基础里的相图知识更重要,因此在物理化学教学中完全可以减少多相平衡的教学任务,简要介绍一些基本概念和原理即可,主要学习可在材料科学基础课程中完成。同时,物理化学中的表面化学章节也与学习材料表界面课程知识重复,在材料表界面课程中更系统丰富地阐述了表面化学,因此在物理化学课程也可以酌情减少教学任务。此外,像胶体化学此类比较简单的内容也可以安排学生自学,如果担心学生的自觉性,就可以一些代表性问题作为作业,让学生完成。
此外,如果有可能就应尽量合理制订培养计划,空出一些课时,把物理化学这门分为两学期学习,因为只有系统、透彻地学习才能让学生真正走进物理化学的世界。
二、改进教学方法
物理化学这门比较让学生学起来吃力的课程,应该积极采取有效的教学方法,改变这一现状。
首先要提高学生的学习兴趣,比如在学习热力学的过程中可以从历史背景及名人轶事出发引出热力学定律,又如在电化学中可以介绍锂电的研究前景、新能源汽车的发展现状等。兴趣始终是学习的最好动力,培养学生的学习兴趣是最大挑战也是最有效的教学方法。
其次采取案例法[3]、类比法[4]等总结所学知识与生活的联系及知识之间的关联对比,加深学生印象,帮助学生更好地理解所学知识。对于案例法,我们可以从工业生产的角度选取一种产品总结其中涉及的化学反应热力学、化学反应动力学等知识,这样可以使学生产生直观的学习感受,应用更好的学习方式。物理化学中有很多知识是可以用类比法学习的,如可逆电池与不可逆电池、理想气体与非理想气体等。这些类比不应由老师直接给出,而应让学生先独自完成这些类比,最后再对学生的类比结果进行查缺补漏,这样不但可以加深学生的学习印象,更可以锻炼学生的自主学习能力。
传统的“满堂灌”教学方法培养出来的学生,最明显的弱点是思维呆板,缺乏创新能力和发散思维[5]。因此,我们可以设置专门的讨论课,在相互交流中使学生的思维活跃起来,对于一些重要概念如热力学部分的焓、熵等,让学生通过独立思考提出见解,得到教师和其他同学的帮助和启发。讨论课不仅能激发学生的学习兴趣,而且能形成良好的相互探讨和交流的学习风气,有利于发散思维及创新能力的发展。
篇2
一是化学工程是个动态静止的工程。二是化学工程更具潜在性风险。三是化学工程对人的影响更直接。四是对化学工程的监控难度较大。用笼统的工程伦理来限定化学工程显得“帽大头小”,有必要针对化学工程的学科特点提出相应的伦理规范。化学工程伦理研究的难题在于工程伦理学与化学工程伦理不能完全契合,在于现有的工程伦理理论框架不能完全适用化学工程技术。化学工程伦理应该是就工程所依托的化学技术的特点,针对化学工程主体提出的伦理规范。化学工程的自身特点决定了化学工程伦理不能简单等同于化学工程师的职业伦理,决定了与化学工程伦理交叉的环境伦理、生态伦理和生命伦理等其他伦理是研究化学工程伦理的重要理论来源。
基于化学工程的特点和伦理困境,化学工程受化学工程主体共同体的影响。即化学工程是化学工程师、工程投资者、政府企业决策部门、工程影响人群等主体共同体作用力合力的结果。化学工程师的职业伦理是化学工程伦理的最主要组成部分。不同的化学工程师与化学工程的投资方雇佣关系不同,面临的伦理困境不同,在化学工程中承担的责任不同。
化学工程的伦理规范要高于一般工程
化学工程具有一般工程的特点,同时高危险性高污染性使得化学工程与一般工程的不尽相同,化学工程对环境和人类健康的影响更为迅速和直接,与公众的生存环境和自身健康息息相关。因此,化学工程的伦理规范要高于一般工程。基于化学工程的以上特点,化学工程伦理规范的构建就尤为重要。
化学工程理论是工程理论的一部分,将科学技术转化为生产力的化学工程,不仅是一种技术的应用行为,同时也应该被视作一种社会实践活动。因此,化学工程伦理规范的构建应该技术和社会实践两方面来考虑。
二、降低化学原料的威胁
一是化学工程中使用到的原材料,大多数都带有危险标记,对人们对健康具有一定的威胁。甚至,有些化学原料无色无味,可以使人在不察觉的情况下吸入或接触到,从而造成对人体的伤害。危险化学原料应该具有醒目的危险标志是十分必要的:二是危险化学品在生产、储存、使用、经营和运输过程中都应得到妥善处理。有些危险化学品,可以通过冷藏压缩,密封保存等技术手段来降低和消除对人体和环境的危害。运用专业的技术降低化学原料的威胁刻不容缓。
三、保证生产过程的规范和安全
在化学材料的生产过程中涉及很多环节,每个环节都可能具有潜在的危害。保证整个生产线都达到科学工艺的要求能够减少工程事故和对环境的危害。一是通过对相关技术人员的培训,使其了解生产过程环节的危害,使其在每个生产过程中的操作都符合相应的规范,对于一些故障能够妥善处理。二是运用技术手段对每个生产环节可能出现的危险进行预防和控制,要有完备科学的三废处理设备,保证生产过程的规范和安全。
(一)治理和修复化学工程对环境的危害:对化学工程对环境的污染应该做的预防为主,防治结合,综合治理。但是,有些化学工程对环境的危害,运用目前的技术手段不可避免的。或者,由于种种原因,对环境的污染已经造成,都可以运用相关技术,采取有效措施,对污染后的环境进行治理和修复。
一是必须对环境污染工程进行详细分析,找出污染源,确定污染物,最终制定相应措施对环境进行治理和修复:二是修复过程中采取的方式方法,应该充分考虑到周边公共建筑和相关人群的敏感度等因素,建设修复设施不得对场地及周围环境造成新的破坏。
(二)构建化学工程伦理的制定和实施方法
一是化学工程伦理的制定和实施要比一般工程更加严格,确保化学工程的规范和安全;二是对化学工程伦理的监督和执行也要高于一般工程,敢于接受社会各方面的监督,取得公众对于化学工程的信任。三是化学工程师应保证化学工程科学合理的论证和设计,全力参与、全程跟踪化学工程活动,同时对化学工程的每个生产环节进行监督,从而降低化学工程风险,保障化学工程合伦理性。四 是工程决策者应该根据针对工程中可能存在的问题和风险进行分析,制定不同的备选方案,选择合适方案,实现工程最优化。五是政府部门应该在道德约束和伦理规范尚不完善的情况下,对化学工程中的每个参与者进行监督,明确他们的权利义务,监督和管理化学工程的实施。六是公众是化学工程的最直接利益相关主体,有权监督化学工程的运行和实施,扞卫自身健康和生存环境安全,并对化学工程的负影响,提出正当的伦理诉求.。
化学工程是工程的一个重要分支,化学工程伦理规范应该在原有工程伦理规范的理论框架下,同时结合化学工程理论来构建。通过技术了解危害,规范操作,对可能的危险进行预防和控制;同时,任何一个工程也是一种社会实践活动,那么就不应该脱离社会而独立存在,当然也应该受到社会伦理规范的约束。
通过管理,结合国内的具体情况,明确不同角色的权利和义务,同时制定相应的化学工程伦理规范。
篇3
一、为什么选折化学工程与工艺专业
化学工程与工艺专业作为我们学习的专业,不禁会对自己的未来产生思考,之后的篇幅便是介绍本专业的未来发展路线:技术型路线、销售型路线及复合型路线。通过对三者的一一描述,产生纵向的说明展望及横向的对比思考。全篇从对化工专业的了解开始,止于对个人发展的归纳展望,展现化学工程与工艺专业的巨大潜能及良好的未来发展态势。化工科学体系庞大,其包括材料化学、材料物理、化学工程与工艺、环境工程、精细化工、生物工程等近二十个专业。而有调查显示,目前企业需求最大的三个抓也中,化学工程与工艺以19%的比例占据第一,其次是均为14%的高分子材料与工程和精细化工专业。由此可见,化学工程与工艺专业人才的市场需求大,就业前景好,对社会的贡献也大。选择化学工程与工艺专业的我们,也必将在祖国的建设中大展拳脚。
二、如何更好学习化学工程与工艺专业知识
学习化学工程与工艺专业的知识,我们可获得多方面的知识及能力。首先,我们可以掌握化学工程、化学工艺及应用化本文由收集整理学等学科的基础理论知识,掌握化工装置工艺与设备设计方法,掌握化工过程模拟优化的方法;其次,我们还可以熟悉国家对于化工生产、设计、研究与开发、环境保护等方面的方针,政策和法规,了解化学工程学的理论前沿,了解新工艺、新技术、新技术与新设备的发展动态;最重要的是,我们学会了文献检索、资料查询的基本方法,具有一定得科学研究和实际工作能力,具有创新的意识及独立获取新知识的能力。
三、应该学会用所学知识解决实际问题
化学工程是研究化学工业和其他过程工业生产中所进行的化学过程和物理过程共同规律的一门工程学科。其一重要的任务就是研究有关工程因素对过程和装置的效应,特别是在放大的效应。以解决关于过程开发、装置设计和操作理论和方法等问题。它以物理学、化学和教学的原理为基础,广泛应用各种实验手段,与化学工艺相配合,去解决工业生产问题。
化学工程包括单元操作、化学反应工程、化工热力学、化学系统工程、过程动态学及控制等方面,其研究对象通常是非常复杂的,主要表现在过程本身的复杂,物理的复杂及物系流动时边界的复杂性。而化学工程的研究范围也包括装置的大型化和新产品、新工艺工业化的问题,且化学工程在国民经济中的重要作用也是非常明显的。同时,化学工程也向着两个方向发展:一方面随着学科的成熟,不断向学科深度发展,另一方面是不断向新的领域渗透,研究和解决新领域的新问题。
化学工艺即化工技术或化学生产技术,指将原料物主要经过化学反应转变为产品的方法和过程,包括实现这一转变的全部措施。化学生产过程一般地可概括为三个主要步骤:1原料处理;2化学反应;3产品精制。而以上的三步骤都需要在特定的设备中,在一定的操作条件下完成所要求的化学和物理得转变。而化学生产技术一般是对一定的产品或原料提出的,所以,它具有个
别生产的特殊性,但其内容所涉及的方面一般有:原料和生产方法的则用,流程组织;所用设备的作用,结构和操作;催化剂及其它物料的影响,操作条件的确定,生产控制,产品规格及副产品的分离和利用,以及安全技术和技术经济等问题。
现代化学生产的实现,应用了基础科学理论(化学、物理和数学等),化学工程原理和方法以及其他有关的工程学科的知识及技术。而现代化学生产技术的主要发展趋势是:基础化学生产的大型化,原料和副产品的充分利用,新原料路线和新催化剂的采用,能源消耗的降低;环境污染的防止,生产控制自动化,生产的最优化等。
四、在了解了化学工程与工艺专业可以有哪些就业路线
1.技术型路线:技术员-工程师-总工程师(或创业)
化工行业是个讲究资历和积累的行业,很少有“一飞冲天”的特别机遇,初毕业的我们可以做些技术类的工作,踏踏实实,一步步积累技术资本和经验,然后到了一定程度后,便能获得比较好的机遇和地位。化学工程与工艺工作,一般需要一个相当长的时间来让自己的理论和实践得以充分的结合后,才能谋取个人职业的发展基础。所以,若要走技术路线,对于刚毕业的我们,必须在寂寞与微薄的薪水中提升自己,技术和经验是化学工程师的资本,基本可以替代金融资本进行创业,这也是工作最开始几年的寂寞和低收入换来的回报。有技术在手,想有高薪或者是创业,都不是问题。
2.销售型路线:业务员-销售主管-区域经理-销售总监
化工原材料的辨别必须是建立在扎实的专业基础之上,否则无法向客户解释产品的优劣。所以,化工贸易人才基本都需要是化工专业出身,同时熟知外贸规则和单位业务,还必须具备贸易人才的耐心细致,语言表达能力强,开朗乐观,能吃苦耐劳等素质,若你具备以上的素质,那便在你涉足该行业做销售时,努力地工作。工作的前两年是收入和职业发展的关键期,因为,销售过程中最重要的渠道(人脉)和技巧在两年内基本定型。好的销售人才永远都不用发愁企业或行业的不景气,因为销售技能的通用性,跳槽转行都是非常轻松的。
篇4
关键词:化学工程;可持续发展;科技创新;挑战
化学工程是研究化学工业及其相关产业生产过程中所进行的化学过程、物理过程及其所用设备的设计与操作和优化的共同规律的一门工程学科。化学工程领域涉及工艺开发、产品研制、过程设计、装备强化、系统模拟、环境保护、生产管理、操作控制等内容。该领域包含无机与有机化工、精细化工、石油化工与煤炭化工、冶金化工、生物化工、环境化工、材料化工等行业。在社会发展与国民经济建设中,化学工程领域具有重要作用,且化学工程与信息、材料、生物、能源、资源、航天、海洋等高新技术领域相互渗透,共同推动高新科技的发展。
1我国化学工程的发展历程
化学工程在发展的过程中经历了三个阶段。第一个发展阶段称为“单元操作”[1],该阶段的化学工程是一门共性化学工程学科,以各工业种类所需的单元设备或操作的共性规律为基础;第二个发展阶段称为“传递原理和反应工程”[2],该阶段总结出了不同的单元设备和操作中的共性现象———流动、传热、传递和反应,即“三传一反”,第二阶段是在第一阶段基础上进一步的知识深化;第二阶段中,化学工程吸收了当时相关科学技术发展的新成果,强化了解决工业问题的能力,形成了模型化的方法论,进一步推动了化学工程在其他工业领域中的应用,第二阶段“三传一反”的相关研究引领了化学工程近半个世纪的发展。伴随社会经济的持续发展和工业技术的高速发展,化学工程的需求也在快速增长,特别是资源、能源利用与环境破坏问题的挑战,使得化学工程的重要性进一步凸显。然而,一方面化学工程的现有理论与方法已经愈发无法满足当前工业工程应用与发展的需求;另一方面,一些高新技术的发展如纳米科学、生命科学技术等也为化学工程未来深层次的发展创造了新的机遇。在此状况下,化工界关于化学工程新的发展阶段的讨论越来越多。我国化工学者郭慕孙提出“三传一反+X”[3],认为传递过程与反应工程的研究必须扩展到介观尺度、微观尺度范畴,并在探索多尺度转变规律过程中不断发展与更新(汪家鼎)[4]。复杂性科学的进步将有力推动化学工程的发展。为了满足社会经济发展对化学工程的需要,我们首先应当关注化学工程当前面临的挑战是什么?然后面对这些挑战怎样将其转变为机遇。
2化工发展中面临的挑战
目前,在我国化学工程的发展中,第二阶段的“三传一反”依然是化学工程研究的主要内容,但化学工程的研究内容只有产生适应学科交叉融合和经济需求的变革,才能继续在社会发展中发挥重要作用。而在此变革过程中,我们面临着多方位的挑战。
2.1化学工程与环境的可持续发展
近二三百年来,随着工业的飞速发展,资源的急剧消耗,环境也日趋恶化,在人口、资源、环境与社会经济的发展上,出现了一系列矛盾。人类面临着资源短缺、生存环境质量下降等现象,迫使人们在改造自然的同时要进行深刻的反思。人们不得不面对现实,努力建立与自然新型合作关系,走可持续发展道路,建立和谐的社会经济发展的大环境。我国政府也制定了可持续发展战略,采取了积极的措施来促进经济的全面发展和生态环境的平衡。而化学工程是对环境中的各种资源进行化学处理和加工的生产过程,该生产过程产生的废弃物部分有害、有毒,进入环境会造成污染。并且有的化工产品在使用过程中也会造成对环境的污染。因此化学工业对环境影响巨大,所以实施可持续发展对化工生产尤为重要。化学工程领域要积极探索新的方法减少化工生产过程中或产品对环境的危害。这是化学工程今年来面临的一大挑战。目前我国环境保护问题面临着严峻挑战,同时资源、能源的高效清洁利用问题也面临着突出挑战,因此,化学工程的研究对象将由以煤、石油、天然气为代表的传统不可再生能源向生物质能等新兴可再生能源进行实质性的扩展。新兴可再生能源应当具有环保性、成本低和宜于大规模利用等优点。随着环境保护、气候变化、能源清洁利用等问题越来越受到重视,各种资源的循环利用也将成为化学工程面临的重要难题,化学工程必须重视并解决这一难题。今后,化工必须以重大需求作为牵引力,以解决能源、资源利用与环境保护的重大问题为目标(李成岳)[5]。
2.2化学工程与科技创新
传统的化学工程对于“三传一反”的研究难以突破常规化工过程的量化放大和调控这一瓶颈问题,更需面对高新技术,尤其是生物技术、纳米技术和材料科学发展过程中遇到的新问题,因此其时空内涵和范围必须深化和扩展。化学工程需要解决的大多数难题都具有多尺度结构特征,空间上跨越从原子、分子到设备、系统,甚至自然生态的尺度,时间上跨越秒、月到年甚至更大的尺度,之前的计算方法并不能在这样的时空尺度中运算,更无法建立不同尺度之间的关系,因此认识不同层次结构与宏观性能的关系十分困难,这是解决很多化学工程问题的瓶颈。我国目前的可持续发展战略要求对化工产品进行全生命周期的设计,从产品研发开始就必须提前考虑以后整个周期中可能产生的生态环境效应和如何回收资源,这就需要大大扩展化学工程研究的时空范围。化学工程必须树立复杂性的观念,进入复杂性科学[6]。由于当今很多新兴领域在持续高速发展,而目前的化学工程理论与技术并不能满足这些领域发展对于化工技术的需求,因此很多化工行业的企业在市场需求和经济利益的推动下,采用了高能耗、高污染、高排放的生产模式。但如果长期忽视了化学工程相关知识的扩展和应用,忽视了化学工程学科自身的发展,长此以往,化学工程会失去发展的机遇,甚至可能在学科交叉与融合的进程中落伍。
3结论
我国化学工业正面临许多挑战,并且也会伴随有机遇,化学工业发展所带来的科技创新和对环境的友好型发展的步伐也将有较大进展。面对高新技术的发展、可持续发展战略的趋势,应认清形势,明确任务,调整发展战略,全面提高竞争力。
参考文献:
[1]DavisGE.HandbookofChemicalEngineering.Manchester:DavisBrothers,1901.
[2]BirdRB,StewartE,LightfootEN.TransportPhenomena.NewYork:Wiley,1960.
[3]KwaukMooson,LiJinghai.Transport,reactionandmulti-scale.ProgressinNaturalScience(自然科学进展),2000,10(12):1078~1082.
[4]中国科学院化学学部,国家自然科学基金委员会化学科学部.展望21世纪的化学工程.北京:化学工业出版社,2004.
[5]LiChengyue.Progressandperspectivesonchemicalengineering.ChemicalIndustryandEngineeringProgress(化工进展),2000,19(3):4~7.
篇5
关键词:全日制工程硕士;化学工程领域;学科交叉;人才培养模式
化学工程领域含基本无机与有机化工、石油化工与煤化工、精细化工、生物化工、材料化工、冶金化工、环境化工等工业行业。化工产业既是国民经济建设与社会发展的重要支柱,又与信息、生物、材料、机械、计算机、资源、能源、海洋、航天、国防等高新技术领域相互渗透[1-9]。同时,社会经济的快速发展对化工产业的产品需求也提出了新的挑战,迫使传统化工产业积极开展产品研发和工程技术创新。产业的交叉发展促进了产业结构的调整与升级,与此同时,也促进了高层次应用型工程硕士人才培养模式的改革与探索[6-8]。因此,以化工为基础的技术革命和技术创新大力发展中高端终端产品迫在眉睫。通过专业学位研究生的培养,以“多学科交叉工程领域”应用型高层次人才培养为目标,搭建高校、企业的桥梁,是实现理论促进生产力发展的重要途径。
1“多学科交叉”化学工程领域人才培养目标的定位
化学工程领域工程硕士研究生的培养,本着“面向工业界、面向未来、面向世界”的工程教育理念,以西南地区以及国家化工支柱产业发展和社会需求为导向,以实际工程为背景,以工程技术为主线,依托交叉发展的行业需求,培养具有良好的工程职业道德和法规意识,丰富的人文科学素养,强烈的社会责任感,较强的组织管理能力和良好的合作意识,较强的工程技术创新意识和独立从事创新研发的能力,并能将“交叉学科”工程领域的基础理论有效应用于化工生产中的产品开发、工程设计、过程装备设计研发以及工艺技术改造的高层次应用型工程技术和工程管理的人才。
2重庆理工大学全日制化学工程领域工程硕士人才培养现状
经过多年的建设发展,我校化学工程学科在资源环境化工、精细化工、工业催化、化工装备与控制等领域已经形成了明显的优势和特色。在资源与环境化工领域,针对重庆及西南地区特色资源和社会经济发展重大需求,建有“重庆市化工废水与污染控制工程技术研究中心”,与企业联合建有“重庆市光气衍生物企业工程技术研究中心”。重点开展天然气资源精细化利用、化工产业废水污染控制与资源化、重金属污染土壤修复和固废处理等领域的研究。在精细化工与工业催化领域,重点开展催化材料、纳米材料、能源材料等化工新材料方面的研究,与企业联合建有“重庆市化工本质安全协同创新中心”。研究成果主要应用于电子工业、能源化工、天然气化工、石油化工、煤化工、氯碱化工等领域。在化工过程装备与控制领域,依托我校化学化工学院的“过程装备与控制工程”专业和学校“机械工程”一级学科硕士点建设发展。在新型环保设备、新型分离过程设备、化工设备腐蚀与控制技术研发方面形成了自己的特色和优势,与企业联合建有“重庆市防腐涂料工程技术研究中心”。在上述学科领域里,由于长期与重庆化工产业界合作,已经形成了基础研究与工程实际紧密结合的特色发展之路。因此,化学工程领域工程硕士培养已经实现了多学科交叉的人才培养格局,并开展了多学科交叉全日制工程硕士培养模式的改革与探索。通过化学工程与材料工程、机械工程、环境工程、车辆工程、生物工程、控制工程等工程领域的交叉融合,立足于企业的发展和需求,建立了较为完善的实践教学体系和多家校外实践教学基地,形成了多学科交叉的大综合工程性应用型高层次人才培养模式。
3“多学科交叉”全日制化学工程领域课程体系构建
化学工程领域专业学位硕士研究生的培养总体上分为校内与校企联合的两阶段培养模式。校内培养阶段主要完成课程学习,校企联合培养阶段采取实践、学习研究、论文相结合的培养模式。课程体系按照由基础向专业方向发展的分模块化设置,主要包括基础模块、基本技能模板与工程交叉融合模板、以及与地区化工产业特点相结合的工程实践模块,如图1所示。在公共基础模块,除了设置公共的工程英语,政治和工程数学外,还增设了工程经管课程,培养工程管理人才。在学位基础课程中,针对化工企业在反应和分离等基础知识方面,开设了高等反应工程和分离工程,并开设了化工过程设计,以期培养学生的工程设计能力。增设了知识产权和文献检索等课程,培养学生在科研成果方面的查询和写作能力。在工程交叉融合模板,立足于化工产业与机械工程、材料工程、车辆工程、控制工程、生物工程等方面的融合,每个模块都开设了3门课组课,比如化工与机械的结合,开设了过程原理与装备、压力容器的分析设计、高等化工流体力学等课组课。教学内容上突出化工理论与技术的先进性和实用性,通过精选教学内容,充分利用多媒体等现代化教学手段,采取理论结合实际的案例式教学、以问题为导向的启发式教学、课堂研讨式教学和课程结合课内实验等教学模式。根据工程硕士人才培养的要求,改革课程教学评价与考核方式,采取笔试、案例分析、小论文等灵活多样的考核方式,突出学生的问题分析与知识应用能力。实践教学与学位论文主要在实践基地完成,可采用集中实践与分段实践相结合的方式。通过在具体的生产岗位轮岗和企业主要管理岗位见习学习相结合的方式进行。企业学习培养采取以企业高级技术人员(管理人员)为主、学校指导教师为辅的校企联合指导的方式,学生在“双导师”指导下,通过在企业参加实践活动获得在实践中巩固和深化理论知识、培养学生发现并解决工程实践问题的能力,在企业完成论文选题和论文研究工作。论文选题应直接来源于生产实际或者具有明确的生产背景和应用价值,论文选题应有一定的技术难度,并有一定的理论基础,具有创新性、先进性、实用性。
4总结
随着科技的发展,高附加值的中高端化工产品的发展成为了发展方向,这需要机械,材料,控制工程等为支撑。同样,科技的发展也引领了产业的深度交叉融合,因此,在高层次的应用型工程硕士培养过程中,需要重新定位多学科交叉下全日制化学工程领域工程硕士的人才培养目标,充分发挥行业和专业组织在培养标准制定、教学改革等方面的指导作用,建立学校与行业企业相结合的专业化教师团队和联合培养基地,强化专业学位研究生的实践能力和创业能力培养,推动学科交叉下全日制化学工程领域工程硕士人才培养改革与实践。
参考文献
[1]王干,薛怀国,刁国旺.“大工程领域”人才培养模式探索与实践—以扬州大学化学工程领域多学科交叉人才培养为例.研究生教育研究.2015(1):71-74.
[2]刘峙嵘,乐长高,余春林,欧阳霞.产学研、创新创业创意耦合培养化学工程领域人才的实践.中国电力教育.2013(35):34-35.
[3]张越,吕宏伟.地方高校化学工程领域工程硕士培养的实践探索.化工高等教育,2015(1):11-13.
[4]徐心茹,马桂敏,房鼎业,沈本贤.化学工程领域工程硕士培养浅见.华东理工大学学报:社科版,2002(1):112-113.
[5]赵钟兴,黄祖强,童张法.泛北部湾地区工程硕士化学工程领域招生现状与对策.化工高等教育,2009(4):14-16.
[6]张海英,汪航.我国工程硕士专业学位教育发展若干问题分析[J].清华大学教育研究,2007(28):63-67.
[7]房鼎业.制订学位标准,推进工程硕士教育可持续发展[J].化工高等教育,2007(1):90,94-95.
[8]刘殿华.加强实践教学,产学研联合培养全日制工程硕士研究生.化工高等教育,2012(29):11-14.
篇6
1化学工程技术
我们的生活与化学工业产品息息相关,我们的衣食住行都离不开化学工业产品,从食品、衣物、日用品到农作物的培育和工业原料,涉及我们生活的方方面面[1]。由此可见化学工程技术是一门十分重要的科学技术,是科研人员格外重视的一个领域。化学理论不只是这项技术的基础,其相关的科学技术也被融合到化学工程技术中,采用各种高新仪器设备,通过化学反应达成工业的大批量生产目标。主要是通过仪器、设备以及技术处理综合化学原理和专业的基础理论知识,使化学原料遵从适合的比例从而进行后续的反应。众所周知,化学产品的生产反应条件十分苛刻,先进的化学工程技术可以实现反应所要求的条件,能够有效地提升产品的品质[1]。这项技术不仅可以用于化学生产,还可以用于废液废料的的处理,对于环境的保护也起到了重要的作用,支持了国家的可持续发展政策。
2化学工程技术于化学生产中的应用
2.1超临界流体技术
超临界流体指的是综合气态和液态两者优势的介于气态液态两种状态之间的流体,也就是说既拥有气态的小附着力还有液体相对高的密度,故而超临界流体的特征就是粘度低、密度高且扩散能力强,并且高溶解性可以节约工业生产中的能源消耗[2]。这些特征使这种流体具备了得天独厚的优势。而超临界流体技术就是通过调节温度和压强两种参数来获得超临界流体,这一技术可以被应用于许多的研究领域,例如复合材料的研发、有机物的生产、高分子材料特性研究、无机材料的配置等等。
2.2热传导技术
化学工程技术中的微小尺度传热工艺和强化热传导的过程两个方面构成了热传导技术[2]。在微小尺寸层面从时间和空间两个方向研究热传导、热对流和热辐射的便是微小尺度的传热工艺;改变换热设备的某一些特定参数使化工产品在加热过程中不断变化传热系数从而达成持续发热目标的技术便是强化热传导的过程。这一过程可以通过加大换热接触面积来实现提升传热效率的目标,这样就可以降低能耗。相对于微小尺度传热工艺这种工艺对于专业技术和实验条件有着更为严苛的要求。
2.3绿色化学反应技术
有毒的废弃物会对人体造成一些影响,绿色化学反应是一种通过化学技术和相关原理防止对环境或人体有害物质产生的技术,可以从根源上解决污染问题,避免生态平衡被破坏,防止人的身体健康受到损伤[2]。这种技术是通过过程中的反应物、催化剂或其他材料使得产品或副产物不对人体或环境造成不利的影响,并且降低能耗。例如使用生物制剂替换含有苯环的石油原料,同样可以产出尼龙产品。除了服饰之外,绿色食品中也大量应用了绿色化学技术,即在养殖过程中不施化学药剂,且对人的身体有好处,不过绿色产品养殖成本普遍高于正常的养殖成本,科研人员就想到结合化学技术和生物技术的新方式,降低成本的同时提升了作物的品质和长势。
2.4新分离技术
各类化学工程技术随着时代的发展逐步推陈出新,作为化学生产及其他工业生产关键技术之一的分离技术也是同样有新的进步,由于科研人员十分重视,分离技术的完善和创新步伐都十分快[3]。传统的分离方式均是利用物质自身的物理属性沸点进行分离,现在许多先进的手段都开始被广泛的应用,例如使用离心力、热传导、超声波等进行分离。这样就可以采取最合适的手段,对于产品的品质有着十分重要的影响。
3化学工程技术应用中存在的问题
3.1仍然存在一些缺陷
化学工程技术目前已经得到了很好的应用和广泛认可,但是这些技术在某一些方面仍然存在不足,例如超临界流体技术产生的流体由于状态不稳定不好保存,故而需要对超临界流体的这一性质进行完善或是研发更为有效的保存方法,这样才能更好的保障国家的化学工程技术有更积极的发展趋势[3]。
3.2科研人才稀缺
一定的专业基础和操作水平是一个化学工程技术科研人员的必备素养,如今高校培养出来的相关专业毕业生经常出现理论知识或动手能力不能兼备的情况,企业单位应当将更多地关注放在科研人员的综合素质培养上,为每个层层选拔上来的科研人员制定计划,使其综合素质越来越强。从而提升产品的质量和生产效率。
4化学工程技术的发展方向和应对策略
4.1持续完善化学工程技术
相关企业除了创新研发出自己的核心技术之外,也要积极地引进先进的工艺,运用先进的设备和技术生产产品,持续提升自身的科学技术水平。对于老旧的技术,应当取其精华去其糟粕,注重推陈出新,保留其中的优势,达成企业创新和经济效益提升的双重目标,促使技术积极的进步[4]。
4.2加强专业人才的引进和培养
为了弥补人才稀缺的问题,企业应当有秩序的开展人才培养工作,邀请掌握先进技术的专家或团队进行探讨学习,不仅如此,还应注重引进综合素质较高的人才并着重培养,人才的选拔和培养是科学技术发展的重要步骤,保障这一技术的正向持续发展的重要前提便是培养出专业的化工技术人才。
篇7
关键词:产学研;创新创业创意;化学工程领域;人才培养
作者简介:刘峙嵘(1969-),男,江西莲花人,东华理工大学化学生物与材料科学学院,教授;乐长高(1967-),男,江西抚州人,东华理工大学化学生物与材料科学学院,教授。(江西 抚州 344000)
作者简介:本文系江西省学位与研究生教育教学改革研究课题(课题编号:JXYJG-2011-028)、江西省学位与研究生教育教学改革研究课题(课题编号:JXYJG-2012-057)、江西省高等学校教育教学改革研究课题(课题编号:JXJG-11-8-14)的研究成果。
中图分类号:G642 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2013)35-0034-02
专业型硕士是我国研究生教育的一种形式,与学术型硕士处于同一培养水平。国务院学位委员会将专业学位定位为具有特定职业背景的学位,主要培养特定职业背景的高层次专门应用型人才。2009年首次招生以来,专业硕士发展迅速,专业类型、招生比例和招生专业都有大幅度的增加。预计到2015年,专业硕士招生将占研究生总招生的50%以上,我国将形成学术型研究生和专业型研究生均衡发展的总体格局。[1-3]
化学工程领域是一种工程硕士专业学位。化学工程是研究化学工业和其他工业过程中所进行的化学过程与物理过程共同规律的一门工程学科,涉及在化工、炼油、轻工、冶金、能源、医药、环保、军工等部门从事产品研制、工艺开发、过程设计、系统模拟、装备强化、操作控制、环境保护、生产管理等内容。
东华理工大学化学生物与材料科学学院2002年获得“应用化学”二级学科工学硕士点授予权,2005年获得“化学工艺”二级学科工学硕士点授予权,2008年获得化学工程领域工程硕士授予权,2010年获得“化学工程与技术”一级学科工学硕士点授予权。该学科拥有先进的实验平台,雄厚的科研开发实力。“化学工程与技术”硕士点拥有一支知识和年龄结构均较合理的师资队伍。
产学合作是一种学校理论学习与企业工程实践相结合的教育模式,相对于其他类型的人才培养,产学合作对化学工程领域人才的培养更为重要,丰富的实习实践训练、扎实的研究训练对提高研究生就业竞争力有很大帮助。与19世纪研究生教育产生时所处的社会环境不同,现代社会更加强调产、学、研的一体化。我校“化学工程”领域一直高度重视产学合作教育对化工人才培养的重要作用,对“产学研”与“创新创业创意”结合培养化学工程领域高级人才进行了一些探索和实践,取得了成效。
一、“产”为先、引导创业意识
东华理工大学(原华东地质学院)是江西省人民政府与工业和信息化部国防科技工业局(原国防科工委)共建的一所具有地学优势和核科学特色的高等院校,我校“化学工程”领域长期以来一直为核化学化工行业培养高级人才,一直与核化工企业保持良好的合作关系。
我校建校以来,长期受部委管辖,与当地化工企业联系很少。自从学校下放江西省人民政府管理以来,经过多方努力,积极与地方企业联系,义务为地方企业提供技术咨询和服务,增进了双方的了解和相互信任,局部弥补了企业领军人物和专业人才比例偏低的不足。目前已与江西省内十多家化工企业建立了广泛的产学研合作,如江西抚州添光化工有限公司、江西抚州三和医药化工有限公司、江西赣亮医药原料有限公司、江西抚州苍源生物科技有限公司、江西抚州市临川之信生物科技有限公司、江西省永方电源有限公司。通过不同层次层面的合作,形成了校企长期稳定的产学研关系,促进了企业通过加快引进高校技术成果来提升企业的科技竞争力,形成了产学相结合的化工初中高级人才培养基地和产学研结合的教学科研创新基地,又是企业破解行业技术问题和研究生培养的共同体。
产学研合作是指企业、科研院所和高等学校之间的合作方式,产学研合作是一个系统工程,其功能和作用都是双向的。导师鼓励研究生走出“象牙塔”,向社会学习,向基层学习,向实践学习,注重就业创业引导,努力使专业学习与创业教育紧密结合,专业实践与创业实践有效衔接,让研究生在“做中学”,进一步增强研究生创业理念,促进研究生创新创业能力,提高就业率和就业质量。企业的收获在于教学培养的人才和科研成果最终流向企业,通过一年实践学习,对实习企业有一定了解的化学工程领域研究生毕业后选择回实习企业就业,这些研究生对企业工艺流程有比较深刻的了解,不需要经过培训,很容易上岗;企业的技术骨干也可以到我校通过攻读化学工程硕士学位提高理论水平。
二、“学”为主、培养创新能力
学校不必建立一个比真实化工厂的工程实践环境更好的化学工业实验室,通过多层面、全方位的产学研合作,学校既可有效地解决化学工业实验室建设所需要的经费不足和场地缺乏等问题,同时能够解决实践教学指导环节中化工专任教师“弱工程化”的问题,增加接触化工企业的机会,增强工程实践能力,以提高化工专业课程教师工程素质和培养“双师型”教师。
另外我校“化学工程与技术”学科教师在承担各级纵向科研课题的同时,也通过与化工企业广泛合作,承担大小横向研发项目,在促进自身科研水平提升的同时,也为教学质量的提高奠定了基础。所有这些纵向横向项目的开展都为研究生的毕业论文和毕业设计环节提供了充足的题目来源和经费支撑,为研究生工程实践能力和创新能力的培养奠定了必备基础。
创新是在一定范围内、时间内做别人没有做过的事,提出别人没有提出过的东西的一种活动过程及其结果。进入化工企业的专业型研究生,采取1+2或2+1模式,每位学生分配学校和企业双重导师,共同负责整个培养过程。学生在校遵守学校的各项管理制度,进入企业则必须遵守企业的员工管理制度。使研究生“真刀真枪”作毕业设计(论文),在企业导师的指导下,能够在理论知识学习扎实的基础上获得足够的实际工程技术锻炼,获得较强的化学工程专业技术核心能力,为研究生创新意识的培养和创新能力的开发创造了条件。该学科及时与化工企业交流合作,了解化工企业对化学工程领域高级人才知识结构的需要,不断调整专业型化学工程领域培养方案/培养计划,制定出符合化工市场需求的应用型高级人才培养的课程体系和课程内容;聘请多名企业工程技术人员作为企业导师或工程实践指导教师,形成了化工专业理论教师与化工企业工程人员相结合、学校与企业紧密结合的实践教学体系;突出研究生工程实践能力和创新能力的培养。[4-5]
三、“研”为线、点燃创意火花
化工企业所取得的科研成果由校企双方共享,校企双方以互惠互利、共同可持续发展为原则。通过产学研用结合,可进一步提高我校化学工程领域研究生群体的社会贡献率,优化研究生的知识结构和能力骨架,增强研究生分析问题及解决实际问题的能力,同时促进合作单位研究开发能力、科技创新能力和综合竞争实力的不断提高。[6]
高校应充分发挥教书育人、科学研究及服务社会三大职能。“化学工程与技术”学科教师穿梭于学校和生产企业之间,能及时了解什么是社会急需的技术和适用的技术,密切关注科技成果应用价值来提高科技成果转化率,根本上解决经济科技“两张皮”,摆脱长期以来科研成果在实验室“睡大觉”现象,切实充当产、学、研的纽带和桥梁,让彼此从原来的松散联盟变成紧密合作体。目前“化学工程与技术”学科多名知名教授被化工企业聘请为省级科技特派员或承担省级产学研课题。2010年抚州三和医药化工有限公司科研项目“雷贝拉唑羟基物盐酸盐”先后获得抚州市科学技术奖一等奖和江西省科技进步奖三等奖,2011年抚州三和医药化工有限公司科研项目“奥美拉唑氯化物”又先后获得抚州市科学技术奖一等奖和江西省科技进步奖三等奖,2012年抚州三和医药化工有限公司“医药中间体技术创新团队”被认定省级技术创新团队,这些科研成果里也凝聚了我校“化学工程与技术”学科教师和研究生的心血和汗水。研究生在企业实践期间体会到比别人拥有更多的信息就会有更多的创意,也观察到如何将好创意应用到商业,从而实现自己的创业梦想。
大力开展产学研深度合作,大力倡导创新创业创意理念,培养高素质的化学工程领域研究生,是我们今后将继续探索和实践的目标。
参考文献:
[1]吴启迪.抓住机遇 深化改革 提高质量 积极促进专业学位教育较快发展[J].学位与研究生教育,2006,(5):1-4.
[2]谢发勤,吴向清,田薇.工程硕士教育可持续发展的几个问题[J].学位与研究生教育,2007,(2):34-37.
[3]陈皓明.树立科学的质量观和发展观全面推进工程硕士教育发展[J].学位与研究生教育,2006,(11):15-17.
[4]潘艳秋,张述伟,韩轶.密切产学研结合,培养化工创新人才[J].化工高等教育,2009,(6):42-45.
篇8
[关键词]绿色化工技术 化学工程 应用
中图分类号:T655 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2017)11-0064-01
0.前言
众所周知,地球是我们人类目前唯一的、赖以生存的地方。当代工商业的迅猛发展,着实为我们的日常生活带来了极大的便利,但是与此同时,环境问题已然成为威胁人类健康的头号杀手。诸多行业的发展共同导致了当今比较恶劣的环境问题,其中,化学工业的生产发展带来的影响不容小觑。例如我们熟知的工业三废:即废气、废水、废渣,由此带来的环境恶化和生态破坏的题就极为严重。在此背景下,为了环境友好型、资源节约型社会的建成,我们必须要落实绿色化工技术在化学工程中的应用和实施。
1.当前化学工业的生产发展中存在的问题
化工产业的生产和发展惠及我们生活和工作的各个方面这点毋庸置疑,更新颖、更先进、更高端的技术使得先前貌似不可能的事情成为可能,一而再的刷新人类技术可抵达的上限。但是,不可否认的是,随着化学工业的进一步发展,越发严重的问题的产生成为了化工产业发展的“替罪羊”。
1.1 环境恶化
近几年来,尤其是在某些重工业城市的冬季,频繁而严重的雾霾天气引起了社会各方的广泛注意,人们对此非常恐慌。雾霾,很大一方面是由于日常的生产生活产生的废气导致的,其危害程度不言而喻,而肺癌、呼吸道感染等是其对人类最主要的危害。同时,工业废水和废渣的排放使得原本肥沃的土壤、干净的河流面临威胁,生物种类锐减,进一步加剧了生态的破坏。而且,据气象部门不完全资料统计,恶劣天气的发生频率也因此增加。
1.2 资源短缺
化工产业生产发展面临的资源短缺的问题也愈演愈烈。我们都知道,虽然我国的自然资源总量很大,但是对一个有着14亿人口的发展中国家来讲,其人均占有量就显得极为贫乏了。再加上工业生产对原材料的利用率比较低、浪费严重、缺乏回收再利用技术等实际问题的存在,导致当前资源相对匮乏的问题只会愈来愈严重。
2.绿色化工技术概述
鉴于化工产业当前存在的以上两点问题,如果再不设法改变这一现状的话,资源短缺、环境破坏的问题将会成为阻碍我们当前化学工程发展的主要因素。因此,发展绿色化工技术就显得尤为重要。所谓绿色化工技术,核心是绿色,即全面协调可持续的化工技术,这是科学发展观的基本要求,也是为了促进人与自然的和谐,实现经济发展和人口资源环境相协调,坚持走生产发展、生活富裕、生态良好的文明发展道路。要实现绿色化工技术,就是要通过对现有的化学生产技术和方法进行更进一步的改良和提高,利用最新研究的化学原理成果,旨在降低或减少在化学工业生产的各个环节中产生的化学废物或能够污染环境的化工产品,力争做到零排放,以此来降低化学生产作业对生态环境的污染和可能的危害。同时,对化学生产过程中产生的废弃资源的再利用也要加大力度,应用最新的技术,用可循环的再生资源这种全新的物质代替先前的化学生业中产生的有害废物,从而使得资源的利用率得到充分高效的提高。
3.如何在化学工程中应用绿色化工技术
在目前的化学工程中利用高级而先进的绿色化工技术,对自然资源进行更加充分而高效利用的同时,也可以尽可能的降低对环境造成的危害。鉴于绿色化工技术以上诸多优点,我们必须在开发和研究绿色化工技术上苦下功夫。
3.1 积极寻找洁净新能源
化学原料对化工生产的重要性不言而喻。所谓洁净新能源,无非就是对环境污染较小、利用率高的化学原料。这类能源有着如下特征:1.方便易获取:如果原料的获取方式就很复杂的话,那么成本自然很高,反而得不偿失;2.可循环利用:从而使得提高原材料的利用率成为可能;3.环境危害小:在当前严峻环境下,使用无毒无害、对环境污染小的原材料,才符合绿色可持续发展的要求。例如,天然植物,农作物等就是比较理想的洁净能源。
3.2 革新先进的生产技术
利用先进的清洁生产技术,使得整个化工生产的流程尽可能变得无毒、无害、无污染、无废弃物排放,即使做不到,也至少要对环境造成的危害达到最低。此技术中包括有辐射热加工技术,以及绿色催化技术等,在冶金、印染、废弃物处理等领域已取得较显著的成果。更广为人知的一个例子就是海水淡化技术:针对目前水资源的严重污染和匮乏问题,人们利用先进的设备对储量巨大的海水进行淡化,一方面有效地弥补了淡水资源的短缺,另一方面更是产生了低廉清洁的化工原料--氢氧化镁,完美的做到了一举两得。
3.3 生产出环境友好型的产品
近些年来爆发的各类环境污染的例子不胜枚举,因此人们保护环境的意识也在不断提高,无磷洗衣粉、新型乙醇汽油、低排量汽车等都成为人们购物的首选,有机、绿色成为了一种消费时尚,对此我们应该感到欣慰。同时,生产出对环境友好的产品也是我们反馈社会、回报自然最好的方式。
4.总结
综上所述,积极倡导绿色化工技术在化学工程中的应用具有非常重要的社会意义。为了保护人类赖以生存的生态环境,更好的落实社会主义科学发展观的具体要求,绿色发展的理念应该深入到每个人的内心。通过本文的分析,希望能够起到一定的作用,保障化学工程的可持续发展。
参考文献
[1] 井博勋,莒菲.浅议绿色化工技术在化学工程工艺中的应用[J].天津化工,2015,03:10-11.
[2] 高明江.绿色化工技术在化学工程与工艺中的应用研究[J].化工设计通讯,2017,01:35+76.
[3] 桂腾刚.化学工程技术在化学生产中的应用分析[J].化工管理,2016,11:110+112.
篇9
国际知名协会的组织、政府的直接参与、1000余名世界知名专家及学者的莅临,铸就了亚太化工联盟大会这一顶级会展的权威性、国际性和超大规模。历届APCChE大会都组织了规模宏大的展览,其中以在日本北九洲国际会议中心举办的为最,会议吸引了来自50多个国家和地区的1200家国际知名企业参展,盛况空前,受到了国际化工行业的极大关注。此次由中国化工学会作为主席单位组织的第十二届化工联盟大会及其配套展览活动,受到众多国际化学化工组织以及多国政府部门的支持,预计将有不低于15个国外展团的参与,是国内少见的顶级大型学术会议及展览,被业内人士誉为“多国化工展”。届时将有约800家国内外企业参展,近两万平米的展览面积,展会、研讨相得益彰,互为生辉,盛况空前,是国内企业寻求外向发展及国外企业来华发展的绝佳良机与平台。通过这一平台您可以更好的交流、贸易、融资,实现您与国际贸易的对接,为企业的迅猛发展注入强大而新鲜的动力。
会议期间将有成员国的十三个专业展团与会,云集来自亚太地区以及世界各地的1000余名知名专家、学者以及政府官员。主题为“化工可持续发展”,活动内容涉及石油和化学工业结构的优化及技术提升,有效地节约和利用资源,可持续发展技术和绿色制造。专题报告或研讨涉及生物技术、能源,环保与处理、超临界流体、安全、电子、材料和表面科学、化学反应工程、流体和颗粒过程、系统和信息及模拟技术。物理特性和物理化学、分离过程、热力工程、塑料橡胶工业及其他众多方面。
亚太化学工程联盟(APCChE)是亚洲和亚太地区的化学工程组织的联盟,其目标是建立和保持化学工程领域的组织之间的联系,通过化学工程进展造福人类与其它(洲)化学工程联盟合作组织国际化学工程大会;促进与化学工程有关的信息和实践的交流和共享;促进联盟内部国家间的化学工程师的交流。APCChE的重要活动之一就是每两年一届的APCChE大会,至今已是第11届,该会议在亚太地区乃至全球化工界享有盛名。中国于2004年加入该联盟,成为该组织的第十三个成员。
篇10
关键词:计算流体力学;求解;基本原理;化学工程;应用
化学工程在我国具有较长的研究与应用历程,并在实际的生产与生活中取得到巨大的应用成效,不仅能够供给正常的生活需求,同时根据新材料的开发,能够满足现代型环保材料的使用。在化学工程中,较多的反映环境和反应机制都是在溶液中进行的,具有质量守恒和热量守恒定律的应用。而这种质量与能量的关系正是计算流体力学的主要原理。通过对实际应用环境和原理的分析,能够优化工程设计和工艺改进,提高化学工程的生产效率。
1计算流体力学在化学工程中的基本原理
计算流体力学简称CFD,是通过数值计算方法来求解化工中几何形状空间内的动量、热量、质量方程等流动主控方程,从而发现化工领域中各种流体的流动现象和规律,其主要以化学方程式中的动量守恒定律、能量守恒定律及质量守恒方程为基础。一般情况下,计算流体力学的数值计算方法主要包括数值差分法、数值有限元法及数值有限体积法,其也是一门多门学科交叉的科目,计算流体力学不仅要掌握流体力学的知识,也要掌握计算几何学和数值分析等学科知识,其涉及面广。针对计算流体力学的真实模拟,其主要目的是对流体流动进行预测,以获得流体流动的信息,从而有效控制化工领域中的流体流动。随着信息技术的发展,市场上也出现了计算流体力学软件,其具有对流场进行分析、计算、预测的功能,计算流体力学软件操作简单,界面直观形象,有利于化学工程师对流体进行准确的计算。
2计算流体力学砸你化学工程中的实际应用
2.1在搅拌中的应用分析
在搅拌的化学反应中,反映介质之间的流动性比较复杂,依据传统的计算形式根本无法解决,并在化学试剂在搅拌中存在不均匀扩散的特点,在湍流的形式中能量的分布状况也存在着空间特点。若是依据实验手段测得反映中物质、能量和质量的变化规律,其得出的结构往往存在较差时效性,实验骗差加大。通过对二维计算流体力学的应用,能够对搅拌中流体的形式进行模拟,并进行质量、能量等数据的验证。但是流体的变化,不仅与化学试剂的浓度、减半速度有关,还与时间、容器的形状等有着之间的联系,需要建立三维空间模拟形式进行计算流行力学。随着科学技术和研究水平的提高,在通过借助多普勒激光测速仪后,已经对三维计算形式有了较大的突破,这对于化工工程中原料的有效应用和工程成本的减低具有促进的作用,但是在三维计算流体力学中还存在一定的缺陷,需要在今后的研究中不断的完善。
2.2CFD在化学工程换热器中的应用分析
换热器是化学工程中主要的应用设备,通过管式等换热器、板式换热器、冷却塔和再沸器等的应用,能够有效的控制化学试剂在反应中的温度变化。其中根据换热器的形式不同,计算流体力学的方式也就不同。在管式换热器中主要是通过流体湍流速度的改变,增加换热速率的。在板式换热器中是通过加大流体的接触面积,提高换热效率的。而在冷却塔和再沸器中,热量交换的形式更为复杂,但是却群在重复性换热的特点,增加了换热的时间,提高了换热的效果。从总体上分析,计算流量力学中,需要对温度变化、流体的速度变化、热交换面积变化和时间变化进行分析。通过CFD计算流体力学的应用,能够计算出不同设备的热交换效果,并根据生产的实际需求进行换热器的选择使用。
2.3在精馏塔中的应用
CFD已成为研究精馏塔内气液两相流动和传质的重要工具,通过CFD模拟可获得塔内气液两相微观的流动状况。在板式塔板上的气液传质方面,Vi-tankar等应用低雷诺数的k-ε模型对鼓泡塔反应器的持液量和速度分布进行了模拟,在塔气相负荷、塔径、塔高和气液系统的参数大范围变化的情况下,模拟结果和现实的数据能够较好的吻合。Vivek等以欧拉-欧拉方法为基础,充分考虑了塔壁对塔内流体的影响,用CFD商用软件FLUENT模拟计算了矩形鼓泡塔内气液相的分散性能,以及气泡数量、大小和气相速度之间的关系,取得了很好的效果。在填料塔方面,Petre等建立了一种用塔内典型微型单元(REU)的流体力学性质来预测整塔的流体力学性质的方法,对每一个单元用FLUENT进行了模拟计算,发现塔内的主要能量损失来自于填料内的流体喷溅和流体与塔壁之间的碰撞,且用此方法预测了整塔的压降。Larachi等发现流体在REU的能量损失(包括流体在填料层与层之间碰撞、与填料壁的碰撞引起的能量损失等)以及流体返混现象是影响填料效率的主要因素,而它们都和填料的几何性质相关,因此用CFD模拟计算了单相流在几种形状不同的填料中流动产生的压降,为改进填料提供了理论依据。CFD模拟精馏塔内流体流动也存在一些不足,如CFD模拟规整填料塔内流体流动的结果与实验值还有一定的偏差。这是由于对于许多问题所应用的数学模型还不够精确,还需要加强流体力学的理论分析和实验研究。
2.4CFD在化学反应工程中的应用研究
在化学反应工程中,反应物和生成物的化学反应速率与反应器、温度和压力等有着较大的联系,在实际的反应中可以利用计算流体力学进行数据的获取。但是这数据的获取具有一定的温度限制,当反应中温度过大,就会造成分子的剧烈运动,其运动轨迹的变化规律就会异常,在利用计算流体力学的模型计算中,计算数据与实际情况会发生较大的偏差。由于高温中分子的运动轨迹和运动速度难以获取,在计算流体力学的实际计算中,就要借助FLUENT进行三维建型,并利用测速反应器进行速度的测量,通过综合的比较分析,利用限元法进行数据的计算。可以得出不同环境下的反应器的流线、反应器内部的浓度梯度及温度梯度。通过CFD软件预测反应器的速度、温度及压力场,可以更进一步理解化学反应工程中的聚合过程,详细、准确的数据可以优化化学反应中的操作参数。
3结束语
计算流体力学对于化学工程的应用具有实际意义,并在经济效益的提高上具有重要的价值,在近几年,化学工程技术人员不断的计算流体力学中展开研究,以二维空间计算和模拟为基础,不断的完善三维空间的流量计算,并得出了一系列的流体流动规律。根据计算流体力学在化学工程中的广泛应用,在今后的化学工程发展中,应加强此类学科的教学与延伸,提供出更有效的反应设备和工艺操作。
参考文献
[1]余金伟,冯晓锋.计算流体力学发展综述[J].现代制造技术与装备,2013(06).