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计算机在化学工程中的应用8篇

时间:2023-09-22 15:04:58

绪论:在寻找写作灵感吗?爱发表网为您精选了8篇计算机在化学工程中的应用,愿这些内容能够启迪您的思维,激发您的创作热情,欢迎您的阅读与分享!

计算机在化学工程中的应用

篇1

关键词:计算机办公自动化系统;土地管理;城市规划

中图分类号:TP399 文献标识码:A文章编号:1007-9599 (2011) 13-0000-01

Information Age the Scientific Applications of Computer Office Automation Systems in Land Management and Urban Planning and Construction

Wang Yue

(Guilin Institute of Surveying and Mapping,Guilin541001,China)

Abstract:The era of computer-based information system,the combined strengths of office automation capabilities of its land management in the construction industry and urban planning and construction of scientific application goals,the application of advanced technologies and innovative application of ideas,the promotion of China Urban Planning and Construction with the orderly conduct of scientific land management,efficient,automated,integrated development of practical significance.

Keywords:Computer office automation system;Land management;Urban planning

一、信息时代对城市规划建设及土地管理的强烈冲击

从广义角度讲,城市规划建设及土地管理的根本目标在于促进人类社会的和谐、秩序化、先进性与持续性发展,从宏观整体层面来看,城市规划及土地管理则主要将城市发展进程中的各类空间关系作为主体处理对象。由此不难看出,信息化时代各类先进的信息技术对城市规划及土地管理的最强烈与直接的冲击便体现在其是现代化、数字化城市建设的有力工具,能有效推进各类设施的整全建设、优化基础配置,协调经济发展、稳定社会环境,为广大人民提供人性化服务,充分满足他们的各类丰富需求,令生态环境得到最合理的保护,并最终实现可持续的全面发展。随着信息化建设进程的逐步成熟化发展,当前众多行业办公自动化系统均朝着应用多样化的方向不断提升,令承担的服务事项日趋复杂,集成化水平远远超过传统自动化办公系统的服务范畴,综合了人、物、财、知识与信息等诸多优势的企业资源,并逐渐形成了一个纳入员工办公、各职能部门中层管理与领导层决策管理的协同知识平台。

二、计算机办公自动化系统在土地管理与城市规划建设中的科学应用

计算机办公自动化系统在土地管理与城市规划建设中的科学应用旨在全面实现规划管理相关部门的办公自动化,令其各项行政公文的查询、收发、督办管理能高效进行,通过部门内部的消息、邮件及文档信息化管理实现跨时空的信息交流及无纸化办公的科学目标。在各项规划业务开展中图文一体化的综合审批主力包含一书两证的审批、批后管理、综合监督检查等业务,在办公自动化系统的辅助下该业务可实现全过程的带图作业,令管理人员全面开展针对业务图形的形象化浏览、实时查询、综合编辑、精细化计算机全面分析,当然该系统同时包含针对图形操作的权限管理功能。另外计算机办公自动化系统还具有针对复杂业务数据强大灵活的统计查询功能,可根据管理者、操作人员的不同需求将各类资料按照既定文档格式进行打印及输出。同时其具备综合的自动建立归档的档案管理功能,可将各类行政办公及业务审批构成的资料、文档、图形等重要的文件进行自动归档处理,并随时根据需要进行灵活的查询、调阅及统计处理。该计算机办公自动化系统同时兼具对土地管理及城市规划各类图形、审批业务数据、局内信息的,为相关规划部门构建门户平台,创设动态新闻、服务指南、规章制度、办事规程等综合栏目,从而充分满足人们对各类信息浏览查询的丰富需求。依据规划数据的相关建库规范及要求,我们可利用计算机办公自动化系统对各类规划图形及属性数据进行整理收集、综合应用,展开空间层面的信息统计、查询、浏览及分析编辑处理,对各项编制及研究起到科学辅助作用,并提供丰富的图形信息综合等优势功能。

三、计算机技术在土地管理与城市规划建设中的适应性应用

随着计算机技术的不断更新与人性化发展,其为各类办公自动化系统的构建注入了新鲜血液,为实现土地管理、城市规划及审批的办公自动化创造了有力条件。例如C/S模式结构的科学应用,令计算机系统各类瓶颈问题得以合理解决,与B/S模式结构相比,前者应用的一大优势在于不过分依赖企业的外网环境,即无论能否连接外部网络,其均会正常发挥自动化服务职能,因此我们应依据不同的网络环境及功能需求进行适应性应用。Visual Basic是一类集可视性、面向对象技术与实践驱动方式于一身的结构化程序设计语言,可广泛应用于Windows环境的程序中,具有效率高、简单、可操作性强等优势,可快速、准确的开发既定环境下图形界面生动、丰富、功能强大的各类应用软件系统,因此在城市规划及土地实践管理中我们应对其进行合理应用及综合开发。

四、结语

信息化建设进程的不断深入,令新一代办公自动化系统更全面融合了知识、协同管理、门户等精髓内容。由此不难看出办公自动化系统的建立再也不是老生常谈,而是全面纳入了崭新的信息化、网络化、数字化思想,重新展现了优势价值,因此我们只有用发展、辩证的眼光重新审视其应用管理,才能切实提升城市规划及土地管理建设工作水平。

参考文献:

篇2

关键词:化学工程设计;计算机软件;数据处理

化学工程设计的目的是利用化学方法和物理方法寻找工业生产的最佳过程,研究工业生产中的共同规律,从而使工业生产的效益最大化。计算机软件在工业工程设计中的应用已非常普遍,化学工程数学模型计算、实验设计、工艺流程绘制等,都会用到计算机软件,化学工程设计中最常见的应用软件有MATLAB、CAD、ORIGIN等,研究这些计算机软件的应用,能有效提高化学工程设计的效率,降低化学工程设计成本,使其设计结果更科学、更可靠。

1化学工程研究的内容及手段

化学工程设计就是对产品生产的化学过程、物理过程进行研究、设计,使其能够完成大规模的生产任务,使化学科学能更好为工业生产服务。如石油精炼、食品加工、药品生产、建筑材料生产等,这些都属于化学工程研究的领域,化学工程设计要对工程的相关因素进行充分的、全面的考虑,并结合装置效应,解决生产过程中的各类问题,确保化学工程生产过程可靠、安全、有效。这一过程涉及物理、化学、数学等多个学科,结合生产过程开发和操作理论等研究工业生产的最佳形式,包括单元操作研究、化学反应工程研究、传递过程研究等,是一项非常庞大且复杂的工程。一方面,化学工程本身比较复杂,它属于多学科交互的研究范畴,有时物理现象和化学现象同时发生相互影响,研究起来比较复杂。此外,化学工程研究的物质有气体、液体与固体,多种形态共存,研究起来比较复杂。另一方面,化学工程研究的物系流动时边界比较复杂,这就导致其设备没有固定的形态、构造等,要结合不同的生产需要,灵活设计化学工程,致使其设计比较复杂、多变。化学工程的研究方法较多,早期,人们主要通过实验来研究化学工程的设计,将实验的过程逐级扩大,以探索工业生产的规律、工艺等,人们将其称为经验放大法。随着化学科学在工业生产中的应用日益广泛,进入20世纪后,人们逐渐意识到化学工程研究的重要性,开始寻找新的方法对其进行研究,这一时期就出现了因次分析、相似论,研究的具体做法就是将影响过程的众多因素进行分析归纳,寻找相似的变量,尽可使研究变得简便,然后再通过实验求得这些数据的关系,再设计化学过程。这一时期,将数学模型方法应用于化学工程设计中的研究模式已初步形成,利用数学模型法,结合实验方法,取得重要的数据,再通过实践鉴别、验证这些数据,进而完善化学工程的设计。这一时期,化学工程设计面临的最大问题就是巨大的数据量与人繁重的工作之间的矛盾,而且人工计算、设计中易出错。计算机诞生后给各行各业的发展带来了巨大的契机,化学工程研究也迎来了新的局面,计算机在化学工程设计中的应用将人从繁重的运算、数据整理分析等工作中解放出来,提高了人力资源的利用效率,同时节省了时间、研究成本。直到现在,计算机仍是化学工程设计的重要辅助工具,计算机软件被广泛应用于化学工程设计当中,成为化学工程发展的重要支柱。

2计算机软件在化学工程设计中的应用

2.1计算机软件在化学工程设计中应用的优势

首先,计算机的数据存储和处理功能为化学工程研究带来了方便,化学工程设计者不用再反复、重复收集、整理各类数据,计算机网络的资源共享性、计算机的数据处理功能,使化学工程研究人员通过计算机应用可以获得更多的研究资源和设计资源,应用软件对掌握的资源进行加工、分析,可以得到更准确的结果,这种方法显然比人工准确、可靠、高效得多。例如,利用MATLAB软件,可以迅速、准确分析大量数据,快速得到结果。例如,对某企业废水中的一些有毒物质进行检测,检测数据众多,人工处理起来复杂、麻烦、易出错,应用MATLAB处理就简单得多了,输入相关数据,很快便能得到结果。其次,应用计算机软件可以使化学工程设计的过程更为直观、简便。例如,应用MATLAB软件可以对数据进行图像处理,将数据转化为图形,还可以在图中添加文本,这样能使化学工程研究更方便。又如,使用CAD软件,可以绘制化学工艺流程,使化学工程设计的内容更精确、美观、具体,有利于设计者及时发现问题,改变设计思路,使化学工程的设计更完美。再次,计算机软件可以模拟化学工程实验和化学工程过程,使研究者和设计者更易得到准确的数据,也使化学工程的内容和方法得到了丰富和完善。

2.2计算机软件在化学工程设计中的应用实例

化学工程设计中最常用的计算机软件有MATLAB、CAD、ORIGIN、ASPEN、PROⅡ等,这些软件应用的主要目的是数学建模、化学实验设计、化学工艺流程绘制、数据处理及数据分析与化学工程分析、设计、核算等。例如,配备一定浓度的溶液,应用计算机软件依次输入相关的数据,就能够得出固体的配置量,这样大大地提高了化学工程设计的效率,使工程设计得到了优化。又如,利用计算机软件进行化学制图,应用MATLAB、CAD都能完成。特别是CAD的三维图,直观、立体感强,是现在化学工程研究必不可少的软件,能够将化学工艺流程真实、客观地表现出来,人们通过看图就能掌握化学工程的概况,方便、快捷,即便不是化工的专业人士通过看图也能够了解化学工程的概况和生产流程。

2.3计算机软件在化学工程设计中的应用问题

计算机软件、硬件的发展都非常快,软硬件相互配合才能发挥出计算机应用的最大价值。当前,化学工程设计中计算机软件的应用存在的一大问题就是大多数化学工程研究者、设计者,过于重视对计算机相关软件的学习、应用和研究,而忽视了对计算机相关硬件的学习和了解,在计算机应用过程中,计算机硬件的一些小问题就会阻碍工作的继续进行,甚至造成难以挽回的损失。例如,化学工程设计图存储不当,造成设计图丢失、损毁、被盗等情况发生,影响了化学工程设计的进度和效益。其次,一些化学工程设计者、研究者过于依赖计算机软件,进而忽视了自身对专业知识的掌握、应用和研究,一旦离开计算机感觉什么事都做不好,这种依赖使其在化学工程设计中缺少创新和钻研精神,不利于化学工程科学的持续发展。再次,化学工程研究中设计和操作优化问题一直都很突出,在研究过程中,大部分研究者也比较重视实践研究,计算机软件也能模拟部分的实验过程,且其处理分析数据的能力很强,即便如此,将化学工程设计应用到大型生产中还是存在诸多问题,这就启发我们需要进一步研究化学工程设计的相关软件,进一步提高其模拟实验和处理数据的功能,更好解决化学工程研究中的各类问题,最好能综合不同软件的应用效果,使软件的应用更为方便、简洁、高效。

3结语

化学工程设计中应用计算机软件,首先应重视计算机软、硬件的协调发展,这样才能使软件更好发挥其作用。其次,化学工程研究的对象相当复杂,计算机软件作为化学工程设计的辅助工具,对于促进化学工程研究、设计是很有帮助的,但归根结底它只是化学工程研究和设计的辅助工具,因此,在化学工程研究设计中,更应重视人的主动行为,大胆开发和创新化学工程设计,不断完善化学工程,使其能更好为工业生产服务。

参考文献

[1]王莉君,周芳.计算机辅助设计在化工工艺中的作用[J].当代化工研究,2016(3).

[2]单自龙.计算机模拟在化工设计中的应用研究[J].化工管理,2015(1).

[3]赵永华,周艳军,齐平等.计算机技术在化工设计中的应用[J].中国现代教育装备,2017(7).

篇3

1.1建立数学模型

工程上的计算是以函数,尤其是数值函数为基础的。所谓数值函数就是说在函数的定义域中每一点x就可得位移的f{x}值,此值成为f在x处的值。例如,如何表示空气的cp{T,P}函数?我们可以利用计算机,输入程序,就会得到很精确的结果。除了上述问题,还有很多化学工程的数据处理的过程模拟,如:非线性方程求解、线性方程组的迭代求解、常微分方程数值解、偏微分方程数值解等等,都是先建立一个数学模型,然后带入计算机,最终得出一系列结果的。

1.2Office软件在化学工程中的应用

随着计算机的普及,越来越多的人把原本纸上的工作转移到计算机中去了。化学工程学科需要处理大批文档工作。譬如,化工论文的书写、化工文献的编辑、化工产品的说明,这些文档中常常会有大量的图表、公式、特殊符号,会话费人们大量的精力和时间,进而影响新信息的及时传播。有了Office中的Word软件,处理上述问题就方便多了。Word软件能够比较轻松地输入各种文档,还可以对文档进行多种编辑处理。编辑化工论文时经常用到的功能如:

(1)改变字体大小。

(2)随意设定版面。

(3)利绘图工具绘制实验流程图,并修改。

(4)利用公式编辑器编辑数学公式及化学反应式。

(5)可插入表格及页码。

(6)复制和删除方便。Excel工具的强大的分析数据功能可以将数据进行统计,然后将其规律性地展示出来。在处理化工数据时,我们可以利用Excel工具进行求平均值、自编公式计算等。

1.3Origin在化学工程数据处理中的应用

Origin是具有较强功能的实验数据处理软件。可利用Origin进行图形生成,我们可以在软件中输入实验后得到的数据,通过软件得到实验数据曲线图。为利用Origin工具绘制的实验数据图。通过图形或曲线,可以清晰明了地把大数据展示给他人,并从中发现数据之间的规律,以便更好地进行实验。

2结语

篇4

【关键词】化学工程技术;化学生产;应用

前言:

伴随科学技术的发展,专业人员对化学工程研究已经从单一走向研究领域与多学科相结合的多元化方向发展,随着时代的需要,科学技术的发展,新的发展热点的出现,化学工程的发展方向也是多元化的。化学工程技术多元的发展给社会带来的也将是全新的面貌,推动整个社会向前的步伐。

1化学工程技术的概述

化学工程技术主要研究化学生产过程中产品的研究开发,同时也需要设计和管理反应装置,因此它是一门集合理论和实际操作的综合性技术。在化学生产中运用化学工程生产技术,可以显著提高生产效率,缩短生产时间,同时还可以大幅提高产品的质量,减少成本和原材料的消耗,对于产品的开发以及技术的改进都具有非常重要的作用。

近几年我国的科学水平不断进步,化学工程技术越来越来越广泛地被应用在化学生产中。化学生产关系着全社会对化工产品呢的需求,也影响着我国其他产业的生产发展。化学工程技术在化学生产中的应用十分必要,对于维持人们的正常生活和社会的稳定都有重要作用,因此,其应用也越来越受到人们的重视。

2化学工程中的新型反应技术

2.1绿色化学反应技术

环境问题在当今社会的发展中尤为重要,而绿色化学就是指不会污染环境的,可以保护环境的化学技术。这种技术主要采用化学方法和技术来减少甚至消除潜在污染源,比如那些妨碍社会安全、对人类健康有害、影响生态环境的原材料都可以通过这种技术加以治理,从而减少环境污染,达到保护环境的目的。而且绿色化学技术可以将污染从源头就加以消除和治理,因此,对环境治理非常彻底。

2.2超临界化学反应技术

所谓的超临界液体就是指具有液体和气体双重性质的物质。当压力和温度都位于临界点之上时,其状态也位于气体和液体间。这种超临界流体的应用十分广泛,在生物化工、化学工业、医药工业以及食品工业等表现出巨大的研究价值,具有十分光明的发展前景。我国目前的超临界化学技术虽然已经取得巨大的进步,但是有些方面还不够成熟,仍然具有非常广阔的提升空间,需要继续努力开发。

2.3新分离技术

传统的分离技术是利用沸点不同,使不同的组分从分离塔中先后分离出来。首先是对设备的强化,随着科学水平的进步,分离技术也在不断地更新和改进,但是任然存在很多不足的地方。而信息技术的发展,给分离技术带来一个崭新的局面,人们将信息技术引进到分离技术的开发研究中,取得了非常明显的进步。比如在热力学的传递性质和多相流的研究过程中,就是引入信息技术,并使之发挥功效,进而达到分离的目的,此方法已经成为成熟的分离技术。再如分子模拟可以提高预测平衡性质的水平,进而加速分离分子,可以用于开发新型的高效分离剂。因此,信息技术的引入对于深入和促进分离技术的深入具有重要作用,并且还能显著提高工作效率。

3化学工程技术在化学生产中的应用新方向研究

3.1传热过程的强化

此研究主要是改进换热器的设备,通过这种方法来提高传热效率,并且使设备可以持续放热。要达到这个目的,就必须改进原来的设计工艺,开发新型传热材料,这样才能不断优化传热技术。

3.2微细尺度传热学

微细尺度是传热学中一个热点的分支学科,具有非常广阔的发展前景。当物体尺寸大于连续介质时,由于尺度微细,原来的影响因子也会发生变化,这样就导致了传入和流动规律的变化。目前的纳米和微米科学都取得了明显进步,也衍生了很多以微细尺度传热学为基础的研究领域,并取得了丰硕的成果,比如微型热管、多空介质流动传热、高集成度电子设备等多项研究成果。

3.3传热理论

一直以来,人们都在研究液体核态沸腾的原因。但是由于沸腾复杂多变,研究过程中无法进行准确的计算。目前的研究方法存在的严重缺陷是计算的准确率过低,而且必须以大量实验做为基础保障。因此我们必须从新角度来和研究问题,根据基本理论,找出新的计算方法和模型,不断深入研究传热理论。

3.4传热学中细微尺度的研究进展

细微尺度是指从时间尺度和空间尺度进行更细微的研究的热学范畴,如今它在热学中已经形成了一个分支,具有广阔的发展前景。当一个物体的尺寸远大于其载体时,这样的情况会存在,但是由于尺寸的更加细微,原来的假设影响因素也会发生相应变化。目前纳米技术已经取得显著的成绩,很多领域都是围绕传热学中的细微尺度技术进行研究的,近年来取得了高集成电路、多空介质流等新成果,产生了巨大的经济效益。

3.5传热设备的研究进展

近些年来,利用翘片来强化传热,管外的翘片强化传热原理包括有前缘效应和非稳定性扰动以及减薄边界层等几种。常用的片是冲缝片和百叶窗。将来对此的研究应该将分布参数和场地模拟相结合,来优化传热装置结构的参数,实现管翘式的传热针设计。

3.6与计算机技术的相结合

计算机技术的不断进步是化学中大量的技术问题能够得到有效的解决。同时节约了大量的人力物力财力,也增加了数据和相关机械的精密度。计算机的主要贡献表现在计算流体力学、数值传热力学、采用计算机技术进行统计、计算有利于将数据更直观的表现出来,表现形式更加多样,能够有效分析大量实验数据。

3.7与材料科学和信息工程相结合

科学的进步和新技术的研究涌现就为化学工程的研究提出了新的机遇。如何形成优质的服务体系和完整地理论作为研发支撑成为化学工程面临的问题。

所以它必将进入一个新的发展阶段,在发展中应注重与多学科的交叉,更多的研究应该包括信息和化学应用、生物与化学以及能源环境与化学相结合的学科,这都为化学工程的发展提供了新的研究方向。由于信息技术不断深入各个行业,为此通过信息技术可以将大量的信息收集、整理进行数据统计分析,得出结论可以为化学工程发展研究提供新的方向。

3.8做好人才工程的建设

21世纪国际社会的竞争实质上就是以科技实力为基础的综合国力的竞争,谁在科技上遥遥领先谁就掌握了国民经济发展制高点。科学技术的竞争说到底是人才的竞争,人才是科学技术发展的动力。而化学工程技术也同样需要优秀的人才,因此,我们要加强化学工程的教育,培养出更多的优秀化学人才。另外,还要提高化学工程待遇,加强国内外的学术交流。目前化学工程技术正处在飞越发展期,随着化学技术的不断加大,化学工程技术必将以全新的面貌展现在我们面前。

4结束语

综上所述,化学工程技术在化学生产中具有非常重要的作用,其应用大大提高了生产效率,节约了能源和原材料,而且还提高了产品的质量,为满足人们的日常需求和社会稳定作出重大贡献。

本文主要概述了化学工程技术,并对其中的一些核心技术和研究进展进行了阐述,比如绿色化学反应技术、超临界液体技术和新分离技术等,希望可以更好地促进化学工程技术的发展,不断改进理论和技术,进一步扩大其应用范围,使它发挥更大的作用,为人类提供更好的生活,同时促进社会的不断进步和发展。

参考文献:

[1]张杨.浅谈化学工程技术在化学生产中的应用[J].科技创新与应用.2014(08).

[2]陈伟.浅析化学工程技术在化工生产中的应用[J].科学专论.2013(01).

[3]张燕.化学工程在化工生产的应用探析[J].技术与化学工程.2013(09).

篇5

关键词:化学工程技术;研究热点;发展趋势

中图分类号:TQ021.8 文献标识码: A 文章编号: 1674-0432(2014)-15-96-1

化学工程是一门将一系列化学有关的知识进行深研究的化学或物理过程的知识学科,它还包括对原有化学设备进行改革,以化学思想为基础将理论和实际工程知识糅合。具体工作可包括研发新产品、设计、模拟、操作实验来强化装备等硬件设施。化学工程领域包括范围广泛,其中有机化学、无机化学、石油化工等领域,因此化学工程是国民经济建设从而推动社会进步重要的工程领域。目前化学工程技术的发展方向是逐渐趋向连续化、集约化、自动化、高效化和自动化、精密化。由于化学工程技术被广泛运用到生活领域所以对其的研究是十分有必要的。

1 化学工程技术的新热点

1.1化学超临界反应技术

超临界的化学反应技术是指反应过程中的温度和压力都在临界点之上,这样的状态往往是液体和气体之间。这样形式的存在被广泛运用到生物化工、食品、医药等领域,已经显示出很好的效益,发展前景很好,但近年来的探究和发展阶段仍处于初级,待进一步深入研究。

1.2绿色化学研究技术

绿色化学由于能够有效避免对环境的污染,近年来备受推崇。绿色化学就是指利用化学反应技术来充分利用资源、减少污染物的产生来起到对环境的保护。比如,它可以对产生污染物的相关溶剂和废料进行处理,利用原子技术或高选择性的化学反应生产处对环境有利的产品,这不仅能够增加经济效益而且带来可观的社会效益。

1.3分离技术的新研究

首先,分离技术强调对生产设备的强化,其次是生产技术。总结来说就是将设备更新,将生产率提高的技术都属于化学分离技术的结果。古老的分离技术方法是利用各种材料沸点不同将其分离然后做研究。随着科学技术的发展和各领域研究合作分工改变为分离技术新发展提供了广阔的前景。比如近年来,在力学的传递以及多相流方面,采用信息技术发生分离,还有分子的模拟就很大的提高了预测热力学平衡的水平,对分子的人为设计加速了分离等等。因此进一步研究高效的分离技术有着深远的意义。

2 传热过程新的研究发展方向

2.1传热学中细微尺度的研究进展

细微尺度是指从时间尺度和空间尺度进行更细微的研究的热学范畴,如今它在热学中已经形成了一个分支,具有广阔的发展前景。当一个物体的尺寸远大于其载体时,这样的情况会存在,但是由于尺寸的更加细微,原来的假设影响因素也会发生相应变化。目前纳米技术已经取得显著的成绩,很多领域都是围绕传热学中的细微尺度技术进行研究的,近年来取得了高集成电路、多空介质流等新成果,产生了巨大的经济效益。

2.2传热设备的研究进展

近些年来,利用翘片来强化传热,管外的翘片强化传热原理包括有前缘效应和非稳定性扰动以及减薄边界层等几种。常用的片是冲缝片和百叶窗。将来对此的研究应该将分布参数和场地模拟相结合,来优化传热装置结构的参数,实现管翘式的传热针设计。

2.3与计算机技术的相结合

计算机技术的不断进步是化学中大量的技术问题能够得到有效的解决。同时节约了大量的人力物力财力,也增加了数据和相关机械的精密度。计算机的主要贡献表现在计算流体力学、数值传热力学、采用计算机技术进行统计、计算有利于将数据更直观的表现出来,表现形式更加多样,能够有效分析大量实验数据。

2.4与材料科学和信息工程相结合

科学的进步和新技术的研究涌现就为化学工程的研究提出了新的机遇。如何形成优质的服务体系和完整地理论作为研发支撑成为化学工程面临的问题。所以它必将进入一个新的发展阶段,在发展中应注重与多学科的交叉,更多的研究应该包括信息和化学应用、生物与化学以及能源环境与化学相结合的学科,这都为化学工程的发展提供了新的研究方向。由于信息技术不断深入各个行业,为此通过信息技术可以将大量的信息收集、整理进行数据统计分析,得出的结论可以为化学工程发展研究提供新的方向。

3结语

综上所述,伴随科学技术的发展,专业人员对化学工程研究已经从单一走向研究领域与多学科相结合的多元化方向发展,随着时代的需要,科学技术的发展,新的发展热点的出现,化学工程的发展方向也是多元化的。化学工程技术多元的发展给社会带来的也将是全新的面貌,推动整个社会向前的步伐。

参考文献

[1]韩钢,宋.化学工程技术中微化工技术的应用研究.[J].中国科技博览,2012(34).

[2]陈惜明,彭宏.化学工程技术的几个热点与发展趋势.[J]安徽化工.2006(01).

篇6

1 化学工程与工艺概述

化学工程,简称化工,是研究以化学工业为代表的,以及其他过程工业生产过程中有关化学过程与物理过程的一般原理和规律,如石油炼制工业、冶金工业、食品工业、印染工业等,并应用这些规律来解决过程及装置开发、设计、操作等问题,它是以数学及少量的物理观念为基础应用于化学工业上,主要研究大规模改变物料中的化学组成及其机械和物理性质,来替生产化学品或是物料工厂提供一个反应流程设计方式。实验研究、本文由收集整理理论分析和科学计算已经成为当代化工研究中不可或缺的三种主要手段。

化学工程的研究领域最初只是化工单元操作,如:输送现象(为化工学科当中“单元操作”的理论基础)、化工热力学输送现象。随着发展,后来又发展出一些新的分支,化学工程领域的分支庞大,可应用在各类化学相关领域的研究及实务上的操作,因应现代工业发展的需要,以化工的知识背景为基础,例如半导体工业。随计算机的快速发展,数值模拟(cfd)在化工的发展占据重要的地位。

2 化学工程与工艺专业简介

2.1 化学工程与工艺任务。根据化学工程与工艺专业的性质,化学工程与工艺专业的任务是培养学习化学工程学与化学工艺学等方面的基本理论和基本知识,受到化学与化工实验技能、工程实践、计算机应用、科学研究与工程设计方法的基本训练.具有对现有企业的生产过程进行模拟优化、革新改造,对新过程进行开发设计和对新产品进行研制的基本能力。由于涉及化工的学科和领域很多,化学工程与工艺专业除了让学生学习一般应用化工的基本知识和基本技能外,还应该结合本地区、本行业及本校的实际情况,重点学习化工在某个或某几个领域中的具体应用,以便形成不同高校应用化工专业的特色专业方向。

2.2 化学工程以及化学工业的一些特点。以物理学、化学和数学为基础,并结合工业经济基本法则,研究化工单元操作以及有关的流体力学、传热和传质原理、热力学和化学动力学等在化学工业上的应用,以指导各种过程及其设备的开发、改进和发展属于化学工程学的内容。化学工程是随着化学工业的大规模生产发展而形成的。化学工程包括过程动态学及控制、化工系统工程、传递过程、单元操作、化工热力学、化学反应工程等方面。化学反应是化工生产的核心部分,提供过程分析和设计所需的有关基础数据,研究传递过程的方向和极限,化工热力学是单元操作和反应工程的理论基础,它决定着产品的收率,对生产成本产生重要影响。对单元操作的研究,可用来指导各类产品的生产和化工设备的设计;传递过程是单元操作和反应工程的共同基础,化学工业在新的形势下要求处于化学核心地位的催化技术和化学工程都必须用跨学科的战略进行多学科的研究。动量传递、热量传递和质量传递,这三种传递,实质上就是各种单元操作设备和反应装置中进行的物理过程。

合成化学是化学学科的核心,化学家不仅发现和合成了众多天然存在的化合物,同时也创造了大量非天然的化合物,使人类社会所有的化合物达到2230万个(美国化学文摘1999年12月10日收录的化合物数),并且以几个月就有100万个的速度发展,大量新化合物的产生是化学工业产品开发的基础。信息技术及工程技术的进步为设备和工艺创新创造了条件,推动了化工行业的技术进步。 化学工业的生产技术和许多深度加工的产品更新换代快,要求化学工业必须不断发展和采用先进科学技术,从而提高生产效率和经济效益。不断寻求技术上最先进和经济上最合理的方法、原理、流程和设备是化学工业工艺创新追求的目标。化工新技术开发程序是一套科学的程序,它是以市场为导向、以创新为宗旨,以工业化和商业化为目的的创新过程。世界上经济发达国家化学工业的研究开发费用、科研人员以及专利和文献的数量都居各工业部门的前列。

3 化学工程与工艺实验数据处理分析

传统的化工实验的数据处理是相当复杂的,需要花费大量的人力物力,由于化工实验需要平行实验,数据处理过程的重复性也非常大。借助matlab软件的应用,可以使人们从大量的数据处理当中解脱出来。

化学工程与工艺专业实验是初步了解、学习和掌握化学工程与工艺科学实验研究方法的一个重要的实践性环节。化工实验的特点流程较长,规模较大,数据处理也较为复杂。因此依靠计算机处理数据会使繁琐的数据处理过程变得简单快捷,大大提高工作效率。数据处理是每一个化学工程实验必不可少的步骤,也是至关重要的一个步骤。通过实验可以建立过程模型、分析工艺技术的可行条件。但是化工实验数据的处理往往并不是那么简单,它需要通过复杂的数学计算,若仅仅依靠手工计算则需要花费大量的时间,而且化工实验数据的处理量很大、重现性很高,因此应用计算机来处理实验数据可以大大提高工作效率。化学工程与工艺专业是一个以实验为基础的专业学科。实验的目的是通过有限的实验点去寻找某一对象或某一过程中各参数之间的定量关系,从而揭示某化工过程所遵循的客观规律。

matlab在化学工程与工艺实验中的应用进行初步的尝试。传统的化工实验的数据处理是相当复杂的,需要花费大量的人力物力,由于化工实验需要平行实验,数据处理过程的重复性也非常大。而matlab是一个强大的数学软件,能够方便地绘出各种函数图形,一方面可以解决符号演算问题,另一方面可以解决数学中的数值计算问题。matlab的应用范围非常广,包括信号和图像的处理、通讯、控制系统设计、测试和测量、财务建模和分析以及计算生物学等众多应用领域。它已成为国际控制界的标准计算软件。借助matlab软件的应用,可以使人们从大量的数据处理当中解脱出来,利用matlab软件编写一个数据处理程序:只需输入任意一组原始数据,就可以把实验结果,数据模型以及作图一起显示出来。

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当前,生物化学工程对于自然环境和人文社会环境的影响不可忽视,从哲学上来讲,环境和人之间是一种相互作用、相互依赖的关系。在人类社会的发展过程中,与环境之间发生的关系既有直接的关系,也有间接的关系,人类通过对自身的改革和研究,比如通过对生物化学工程的研究,掌握生物化学的基本发展规律,学会提高生物化学工程的使用和为人类社会服务的能力,以此来不断的调整个人自身,有效应对社会环境和自然环境的变化。

不可否认,随着机械化、工业化大生产的到来,生物化学工程在实现工业生产效率提升等方面发挥着重要的作用。人类与自然环境的有效竞争都需要依赖于生物化学工程的产品研发和工艺改进。从理论上讲,人类对于自然环境的适应和改进能力是随着生物化学工程的研究水平而不断提高,对于有效应对大自然的恶劣环境和极端天气等方面发挥着重要的价值。生物化学工程作为一门新兴的学科,与自然环境、人文社会环境之间有着较强的联系,在改进自然环境、促进自然生态系统良好循环等方面具有重要的推动价值。

2生物化学工程的改进路径探索

当然,随着社会科学技术的进一步发展,生物化学工程发展中存在的诸多困境将逐步完善,生物化学工程要充分发挥生物学、化学等学科的最新技术,积极与计算机技术、信息技术的良好结合,推动生物化学工程的不断完善。

2.1加强生物化学工程技术的研发,保护知识产权基于当前我国知识产权保护制度,为有效提高生物化学工程的研究水平水平,鼓励更多的生物化学工程人员参与产品研究,需要从根本上加强制度建设,通过完善的知识产权保障制度来提高生物化学工程的研究能力。我们必须重视对产品知识产权的保护,不断加强知识产权保护。只有这样才能够有效地激发我国生物化学工程领域科研开发人员的研究激情,促进我国生物化学工程产业的高速、健康地发展。

2.2提高生物化学技术产品转换能力,扩大生产规模为有效提升生物化学工程的发展水平,需要重点加强生物化学技术产品转换能力,扩大生产规模。政府相关部门要出台更多有效措施来鼓励建设大型的生物化工企业,使之能够将研发、生产、销售融于一体,从而节省生产成本。尤其要加大力度去培育一批科技创新型企业,此外,还要鼓励那些具有发展生物化工产业的企业加入该技术发展行列,向着创新型生化公司的方向发展,从而提高我国整体生物化工行业的竞争力,并有利于大我国生物化工的产业规模。

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    1.1核心课程体系构建的原则

    钦州学院开设化学工程与工艺专业有良好的机遇,同时也有多方面的挑战。要办好钦州学院化学工程与工艺专业,贯彻学院打造五大品牌专业的精神,需要从紧密联系北部湾区域经济建设方面着眼,努力办出具有石化特色的化学工程与工艺专业,重点建立一套紧密结合石化下游产业链、注重过程开发和工程实践能力培养的核心课程体系。在核心课程设置方面,确立夯实专业基础、强化工程意识、注重实验技能、拓宽专业口径,注重石化特色的原则。

    1.2核心课程体系的内容与相互关系

    所谓化工过程,主要包含分离过程和反应过程两种过程。与这两种过程紧密相关的一系列化工类课程共同构成了化工类课程的核心。按照“门数适宜,重点突出,相互支撑,形成一体”的要求,选择化工热力学、分离工程、传递原理、反应工程和化工工艺学等五门理论课以及与这五门理论课相关的化工专业实验课作为核心课程,建设具有石化特色化学工程与工艺专业的核心课程体系,全力打造化学工程与工艺这一品牌专业。在这五门理论课程中,分离工程和反应工程分别研究各类分离过程和反应过程,它们构成了化工过程课程最核心的部分。化工热力学是化工过程研究、开发和设计的理论基础,是化学工程的重要分支之一,与化学反应工程、分离工程关系密切。化工热力学的核心价值在于研究过程进行的方向和限度,为分离过程和反应过程提供相平衡、反应平衡数据,并对化工过程进行热力学分析[1]。反应工程是与工程实际紧密联系的课程之一,它广泛地将化工热力学、化学动力学、流体力学、传热、传质以及生产工艺、环境保护、经济学等反面的理论知识和经验综合于工业反应器的结构和操作参数的设计和优化中[2]。

    分离工程是化工专业基础课程,讲述的是如何将混合物进行分离与提纯的学科。作为专门研究分离方法的分离工程课程对学生工程素养的培养有很重要的作用。该课程阐明了化工分离过程的本质规律,重点研究分离方法的工业化途径,设备设计放大效应,最优分离路线的工业化,及最优操作条件。在选择具体分离方法时,不仅要考虑技术上的可行性、经济上的合理性,而且要考虑能耗、环保、设备放大和开发成本等诸多问题[3]。传递原理旨在研究化工动量、热量及质量(俗称三传)的传递现象,用一种统一的观点来处理三种传递现象,并研究动量、热量和质量传递之间的类似性,是研究分离机理、分离效率和宏观反应动力学的基础理论,同时也是反应器放大研究的基础理论之一。与化工热力学不同,传递原理是一门探讨传递速率的课程,它对过程开发、过程设计、生产操作、优化控制及过程机理研究都有重要的使用意义[4]。化工工艺学重在工艺过程的分析,即在特定条件下,进行分离过程、反应过程的比较选择、整合优化。化工工艺学是大学基础化学、化工热力学、化工动力学、反应工程、分离工程等专业基础可和专业课的综合运用。化工热力学和传递原理旨在加强专业基础,化工专业实验、反应工程和分离工程重在强化工程意识,化工工艺学拓展了专业适应面,可以突出石化特色。

    2核心课程体系的优化

    为了保障以上核心课程体系的顺利实施,建议结合钦州学院化学工程与工艺现有的教学计划,从下面几个方面作出适当的调整。

    2.1加强数理基础教学力度,适度拓展

    新世纪的工程人才必须有熟练应用数学、科学与工程等知识的能力,有进行设计、实验分析与数据处理的能力。在两年的教学实践中,学生普遍反映数理基础不够扎实,一些数学问题不知所云,比如热力学计算中要应用迭代法求解状态方程、精馏过程计算、反映工程中的偏微分方程求解等等,问题大都源于数学基础较薄弱。因此建议加开线性代数、运筹学、概率论与数理统计、数值计算、C程序语言、数学物理方法,流体力学等数理和计算机基础课程。多所兄弟院校也早就开设了这些基础课程。线性代数和运筹学的开设可以解决反应器设计过程的优化问题;概率论与数理统计是实验数据处理和理解反应工程中一些基本概念的基础;数值计算和C程序语言两门课程是工科学生重要的基础课程,加开这两门课程也是落实我校化学工程与工艺专业培养计划中对学生计算机水平的要求,对学生的就业能力的提高有好处;数学物理方法和流体力学是传递工程等课程的基础,加开这两门课程可以大大的提高学生工程数学能力,为就业和进一步深造打下更坚实的数理基础。考虑到Matlab在科学和工程计算领域的突出作用,建议开设Matlab在化工中的应用的相关课程[5]。化工热力学和化工原理是反应工程的基础,故将化工热力学和从第四、五学期调整至第三、四学期;化工原理和反应工程两门课程共同构成了化学工程最核心的部分课程,将化工原理从第四、五学期调整至第二、三学期,反应工程从第三学期调整至第五学期,也是考虑到化工原理是反应工程的基础。同时,将计算机模拟与仿真删去,将其中的知识分散到加开的MATLAB在化工中的应用和数值计算这两门课程中。从上表2中还可以看出,加开的课程中,突出了数理课程的基础,同时,适度的拓展经济和计算机相关的课程,也增加化工制图和电工学等实践性较强的课程,这对培养学生的工程实践能力是必不可少的。

    2.2整合化工专业实验

    为了整合学院教学资源,最大限度地利用现有的一切教学设备,建议从各门化学工程与工艺核心课程的专业实验中选出一些经典的、与石化行业紧密相关的进行重新编排,单独设置一门大学化工基础实验课程,分成三个学期展开教学。另外,考虑到传统的化工专业实验教材以单一验证实验为主,无法满足新世纪综合素质人才培养的要求,可将化工实验按由浅入深的原则划分成验证型实验、设计型实验和综合型实验三个层次。尽量精简验证型实验,增加设计型实验和综合型实验。可以从教师的一些科研项目中选出一部分让学生参与,将这些项目设计成设计型或综合型实验,这样,通过学生的亲身体验科研过程,培养了正确的科研习惯,为学生的就业和进一步的深造打下好的基础。

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