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化学工程和化工原理8篇

时间:2024-01-24 16:58:56

绪论:在寻找写作灵感吗?爱发表网为您精选了8篇化学工程和化工原理,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!

化学工程和化工原理

篇1

【关键词】高职 理论与实践相结合 化工原理 教学探索

【中图分类号】 G 【文献标识码】A

【文章编号】0450-9889(2014)08C-0143-02

高职化工原理课程是我院应用化工技术、精细化学品生产技术等专业学生必修的一门重要的专业基础课程,该课程要求学生掌握化工单元操作过程原理及设备的结构,以及各种性能数据的测定方法和整理的方法,以便学生日后能根据不同的生产任务进行过程和设备的选择、调节,进而实现过程和设备的最优化操作。课程融理论知识和实践能力的培养、集研究和实践能力于一体,它是以实际工程问题为研究对象,培养学生用工程的概念去思考解决问题的一种新的思维方式。

一、目前我院化工原理课程教学现状

(一)理论教学存在的问题

1.学生基础差,理论知识薄弱,学习兴趣不高。化工原理课程中涉及到高等数学、物理、化学、制图、计算机等知识,但由于我院处于广西边远山区,招生状况不佳,近年来均降分录取,不少考生高考分数较低,基础比较薄弱,第一、二学期的课程若学不扎实,对第三个学期开设的化工原理课程兴趣自然不高。

2.理论教学教师备课需花费大量时间。由于该课程内容包含大量公式、半经验公式或关联式,化工设备类型多种多样,且结构复杂,结构图抽象。为了便于学生理解和掌握,授课教师需花费大量时间备课。

(二)实践教学存在的问题

1.教学设备相对落后,实验设备少。我院化工原理实验相关设备较少,涉及到化工单元操作的设备有传热、流体力学、蒸馏、干燥、萃取、吸收各一套,由于资金欠缺,化工原理仿真软件尚不够完善。学生在实训过程中只能了解部分化工设备结构,对课程掌握不全面。

2.学生对学习思想上重视不够,主观能动性不高。笔者通过调查发现,部分学生一方面认为实践操作对课程只是起辅助作用,实验只是一项任务而已,能够上交实验报告就算是完成任务了;另一方面由于设备少往往要分组实验,有些学生认为反正几个人一组,共同完成就行了,自己不需动手,实验报告也是一抄了之,自己动手操作时也是机械地重复实验步骤,不明其中原理。

3.实训教师较少,教学质量监控不到位。我院化工原理课程实验只有该课程任课教师担任,由于每个化工单元操作设备只有一套,只能分组同时进行各个单元操作,而指导教师每组单元操作都要讲解一遍,会导致在讲解某个单元操作时,其他正在进行的单元操作无法监督,造成对教学质量监控的不全面、不客观,也无法及时为学生答疑解惑。

二、理论与实践相结合的教学方法

(一)简化课程内容,复杂问题简单化,激发学生的学习兴趣

1.简化课程内容。由于学生基础薄弱,大量公式不能理解,设备结构图看不懂,危难情绪较大,故对理论内容进行了合理的精简:复杂的公式不推导,直接写出公式,但必须让学生懂得公式中的字母代表的是什么,给出数据能代入公式,如孔板流量计流量的计算、吸收填料层高度的计算等;每个单元操作都涉及到大量学生难以理解的结构图和设备的操作、运转及维护等内容,这些内容应在课堂上直接省略而直到实验室现场教学。精简后的基本内容不脱离大纲要求,能够突出基本概念与共性规律。任课教师不必再在上理论课时大费周章解释难以理解的内容。

2.在介绍一些概念时可结合生活实际,激发学生的学习兴趣。化工原理课程中的一些概念、内容对于部分学生而言有些抽象难以理解,教师在授课时可将生活中的一些常识联系起来讲解。如提到温度压力对吸收的影响时可先提问,打开汽水瓶盖时为什么会有气泡冒出来?为什么自来水在低温时没有气泡,加热时会冒气泡?提到“相对湿度”概念时,可先提问,为什么在冬天下大雨时,衣服在屋内可晾干,而在春天细雨绵绵时,同样在屋内衣服却越晾越湿?是否湿度越大,相对湿度越大?等等。这样的提问既简单又与生活息息相关,既解开了大家对生活中一些问题的疑惑,又增加了学生对该课程的兴趣。

(二)授课前部分内容可先实践后理论

笔者通过对届别不同学生授课方式相比较,发现有些内容先上理论后上实践,在实践操作时学生往往与理论课的内容联系不上,但若先对该部分内容先做实验,在理论授课时让学生回顾实验操作时,学生往往能记得具体的操作步骤及原理。故本门课程授课采取措施如下:

1.授课前可重复基础化学实验中的较典型的实验,了解化工原理课程要介绍的内容,熟知各化工单元操作概念。虽然在本门课程开设之前已经开设过基础化学实验,但学生当时对“化工单元操作”是没有概念的,可在本门课程授课之前通过一些简单的实验先了解单元操作概念,如无机化学实验中的“硫酸铜的提纯”中涉及的单元操作有过滤、蒸发、结晶、干燥等,有机化学实验的“乙酸乙酯的制备”中涉及到的单元操作有蒸馏、萃取、传热中的间壁式冷却,该实验中冷凝水通入冷凝管冷却也让学生对“流体流动”概念有了初步的了解;此外还可将不同单元操作进行比较,如蒸发与蒸馏有何区别?温度对蒸发与结晶的影响有何不同?这样通过几个简单的基础化学实验就可让学生大概了解化工原理课程介绍的是什么内容。

2.授课初期安排认识实习。以往的教学安排通常将认识实习安排在期中或者期末,但此时课程已授课大半,学生对前面所学理论知识记忆已不深刻,对所学内容很难起到加深印象的作用;反过来如果在开学初就组织去化工厂进行认识实习,使学生对生产实际中的化工单元操作过程及设备有感性认识,在授课时再将实习内容举例进行讲解,学生更容易理解。

(三)在化工原理实验中让学生由被动变为主动

化工原理实践教学本应包括化工原理仿真实习、化工原理课程设计及化工原理实验,但由于我院化工原理仿真软件尚未到位,课程设计学生由于基础差也只是依葫芦画瓢,故实践着重于实验操作。传统的化工原理实验是先由教师介绍实验流程、实验原理及操作方法,学生只是依葫芦画瓢地测定几组数据,再根据公式代入数据计算得出结果,很少主动去思考。现在我们在实验环节上采取的方法如下:

指导教师先强调安全,再将实验原理及流程讲解一遍,要求每位学生在动手操作前先将实验原理及流程复述一遍,然后进行操作,实验报告上的实验原理及步骤让学生做完之后再按照自己的操作过程写下来而不是抄实验指导书。计算过程由于公式较多,可提供计算公式,待学生计算出结果后对比各数据写出结论,当场上交实验报告,这样杜绝了抄实验报告的坏习惯,也充分发挥学生的主观能动性,达到了学生对单元操作的深刻理解。

分组实验,每组一个组长,组长负责监督该小组成员实验过程是否正确、完整,记录下来交给指导教师;该单元操作完成后进行下一单元操作时,原来的组员担任现在的组长,让每位学生均有监督同组其他同学的机会,这样增加学生参与实验的积极性,也增加了其责任感。

实验中出现的问题指导老师先不解决,交给学生自己解决。如在吸收过程中出现液泛时应如何调节?流体力学综合实验中离心泵为什么打不上液体?乙醇-水蒸馏实验中塔顶产品质量不高该如何解决?等等。这个过程可培养学生在实验操作中发现问题、分析问题并解决问题的能力。

(四)全新的课程考核方式

该门课程的考核方式分为理论考试及实验考核,传统的理论考试中很少出现实验操作内容,学生习惯性地死记硬背课本上的知识点,实验成绩也只是按照每份实验报告取平均成绩,缺乏客观性及完整性。现将该门课程的考核作以下改变:第一,在理论考试中加入实验操作的内容,比例可达50%。如在启动离心泵时应先开启还是关闭出口阀?在实验过程中出现的各种不良状况应如何处理?等等。第二,实验考核除了实验报告之外,现场从各单元操作中随机抽取某个单元操作进行考核,把具体的项目分解为若干个步骤并设置评分标准,实验报告成绩及考核成绩各占50%。此外,学生的考核不一定得在课堂上进行,可以在课余时间进行。这样既有充足的考核时间,也对学生有一定的压力,使得他们在实训前能主动去预习,在实训过程中能积极主动去请教老师,培养他们发现问题、解决问题的能力,让考核能够真正全面反映和提高学生技能水平。

【参考文献】

[1]吕建华,方静,王洪海.化工原理精品课程建设研究与实践[J].化工高等教育,2013(3)

篇2

摘要:实习是高等院校实现专业培养目标的重要实践环节,是理论联系实际的重要渠道,实习的内容和质量是评价教学效果的重要指标,本文从独立学院电气工程专业自身特点出发,结合电气工程专业的特殊性,探讨了有效提升实习效果的途径和方法。

关键词:电气工程;实践环节;实习;教学改革

基金项目:本文系华北电力大学科技学院教育教学改革立项项目,项目名称为对独立学院电力工程系实践环节(课程设计、实习)进行教学改革的探讨和研究。

【中图分类号】TM76-4 ;G642 【文献标识码】B 【文章编号】2095-3089(2016)34-0007-01

独立学院电气专业的办学原则是根据实际人才需求导向,设置与之适应的专业方向,做到学生适学对路。在培养方案制定上突出了"电力特色"、"统一性与多样性相结合"、"重实践强能力"等原则。实践环节中的实习是电气工程及自动化专业教学计划的重要组成部分,是使学生获得工程师基本训练的实践性教学环节,有助于加深学生对理论知识的理解,有利于提高学生的学习兴趣,对培养学生的实践能力和团队协作能力的有积极的作用。本院电气专业学生有两次实习机会,一次安排在在大三的上学期的认识实习,一次是在大四下学期的生产实习。

一、实习的目的和作用

认识实习和生产实习的目的不同,认识实习是学生在学习完所有的专业基础课,学了部分专业课时进行的实习,实习的目的是使学生对所学专业有一定的感性认识,了解本专业的就业去向,对专业中将要涉及的的环节,将要用到的各种设备,服务的对象的特点,建立感性认识,为专业课程学习奠定基础。

生产实习是与今后的职业生活最直接联系的,学生在生产实习过程中将完成学习到就业的过渡,因此生产实习是培养技能型人才,实现培养目标的主要途径。它不仅是校内教学的延续,而且是校内教学的总结。生产实习也是是学生理论联系实际的一个重要环节,通过生产实习,学生能够认识电力生产的整个过程,了解电气工程及其自动化专业的主要内容和发展方向,将所学理论知识和实际工作紧密联系,巩固已学的理论知识,培养运用理论知识解决工程实际问题的能力,为下一步步入社会工作奠定基础。

二、实习内容

由于电的特殊性,它本身具有很大的危险性,稍一疏忽大意,就会发生危及人身安全的事故,故带学生出去实习,安全问题是第一位的。

传统的带学生到现场转转,远远参观的实习形式存在太多问题,根本达不实习的目的,为了结合专业培养目标和素质教育的要求,大胆提出了改革实习教学环节的过程,增加实习地点。

1.认识实习:

为了达到认识实习的目的,并让学生有机会在一周的时间了解尽可能多的了解电力系统相关知识,在保证安全的前提下,学生参观了保定天威变压器厂,花庄变电站和保定培训中心11万变电站仿真设备及动力实验室。

保定天威集团变压器有限公司是有着种类丰富、技g水平先进的电力及特型变压器制造企业,在这里学生可以近距离的看到变压器的生产过程和相关的实验,了解变压器的内部结构,有利于掌握跟变压器相关的知识,这些在电厂和变电站现场是很难看到的。

参观花庄变电站之前,变电站的工作人员提前一天对学生进行安规教育,并通过照片介绍了变电站的主要电气设备,使学生对变电站的各种设备有了初步的认识。安规考试及格,学生方可被允许实地参观。实地参观时,工作人员带领学生们穿着工作服,头戴安全帽,在现场认识和学习一次设备(主变压器、断路器、隔离开关、电压互感器、电流互感器、电容器、避雷器,电力电缆,母线,电抗器等),然后进入监控器参观配电网自动化设备,配电网的监控软件等,随后工作人员还对二次设备进行详细的讲解,这些为学生们后续的学习奠定了基础。

由于电力部门安全生产的特殊性,学生也只能在警界线外观看电气设备,不少设备都是封闭起来的,为了解决这个问题,又加入了参观培训中心的环节。在保定培训中心,有11万的非带电变电站培训设备,在这里同学们可以安全的近距离的观察变电站的各种设备,了解各种电气设备的外形、结构、型号和技术特性,增加感性认识。

最后参观动力实验室,在实验室有仿真的模型,同学们可以通过老师的讲解和参观模型的运行,了解电的产生过程中涉及的各种环节和设备,整个过程清晰安全明了。

2.生产实习:

生产实习是学生毕业之前进行的最后一个实习,本专业近两年带学生去的是唐山陡河电厂,陡河发电厂隶属于大唐国际发电股份有限公司,它坐落于河北省唐山市,始建于1973年12月,分四期工程建设,总装机容量1550MW。

在电厂的第一课,就是安全规程的学习。安全问题是重中之重,只有学好了安全规程,知道哪些设备带电,哪些地方有危险,保证好自身安全和设备安全的前提下,才能参与班组的日常运行和维护作业。在电厂,学生们对电厂的机电炉各个环节进行参观实习,现场工作人还带领学生对整个电厂的整体运行状况进行参观和讲解,使学生对电力系统的起始环节有更深的认识。学生后几天的实习是和工作人员一起值班,有不懂得问题可以现场提问学习,这样在有理论支撑的前提下,对原来概念模糊的问题会得到更专业的现场指导,同时也体会了本专业的部分工作环境。

通过生产实习,学生拓宽了知识面,增加了感性认识,把所学知识条理化系统化,并学到从书本学不到的专业知识,为今后的学习和将从事的技术工作打下坚实的基础。

三、考核方式

实习成绩根据实习报告、实习纪律执行情况及实习表现等考核来决定。为了避免互相抄袭实验报告等情况,要求学生手写报告,同时要求学生实重视实结部分,因为通过学生书写的心得体会,可以看出学生对实习整个过程的认识程度及实习的收获。

四、结束语

通过对近两年的认识实习和生产实习的情况,实践环节取得了较好的效果,学生反应不错。通过实习,学生对本专业的相关设备和相关知识,认识的更深刻,为以后步入社会学习和工作奠定了坚实的基础。

参考文献:

[1]徐超,陈敏,韩效钊,张兴法.工科院校生产实习问题的研究与实践[J].合肥工业大学学报(社会科学版) 2001

[2]鲁敏,王洪坤.电气工程及其自动化专业生产实习模式研究[J].农业网络信息 2012

篇3

刘秀军,(1963.10-),男,河北,天津工业大学环境与化学工程学院,研究方向:化学工程。

管山,(1969.11-),男,天津,天津工业大学环境与化学工程学院,研究方向:化学工程。

卢素敏,(1967.07-),女,河北,天津工业大学环境与化学工程学院,研究方向:化学工程。

郭玉高,(1976.04-),男,河北,天津工业大学环境与化学工程学院,研究方向:化学工程。

卞希慧,(1983.11-),女,山东,天津工业大学环境与化学工程学院,研究方向:化学工程。

摘要:《化工原理》普通高校化工及相关专业的重要专业基础课,通过长期教学实践,从培养学生兴趣、利用多媒体教学、加强实验教学等角度探讨提高化工原理教学效果的方法与途径。

关键词:化工原理;课程教学

《化工原理》是高等院校化工、制药、材料和环境专业的一门必修专业基础课,也是很多高校的考研课程。《化工原理》课程多在大二春季学期后开设。在这个阶段,学生们已经系统学习了高等数学、大学物理以及无机化学、有机化学、物理化学和分析化学等基础知识。而化工原理的主要内容是利用数学、物理和化学等自然科学原理,研究和总结实际化工过程中的客观规律,并运用规律进行过程设计、工艺计算、设备的构造和选型等。从培养化工工程师的角度来看,化工原理在自然科学和解决化工实际工程问题间起着承上启下的关键作用。从多年的教学实践和学生的反馈来看,特别是对于初学者,化工原理公式繁多,理论抽象,枯燥、难于理解,即使学完原理,做题还是摸不到头脑。.如何利用有限的学时,提高教学效果,是值得探讨的问题[1-3]。笔者从自身的教学实践出发,谈谈提高化工原理教学效果的体会。

1. 激发和培养学生的学习兴趣

“兴趣才是最好的老师”是爱因斯坦的名言。兴趣,是认知需要的心理表现,是人对某些事物优先给予注意,是带有积极情绪色彩的认识倾向,兴趣可分为直接兴趣和间接兴趣。化工原理是一门实践性很强的课程,不但与化工生产而且和很多生活中的实例密切相关。教学过程中,可以从这些生活实例出发,培养学生的直接兴趣和间接兴趣,激发学生学习热情,形成学生的主动学习。学习过程中,由于学生对生活实例比较熟悉,可采用讨论式教学法。在问和答的过程中,可有效强化师生的互动作用,使师生共处在动态合作的教学环境中,教学信息的传递和反馈得以及时进行。随着讨论问题的深入并不断的解决的过程,可以充分调动学生的积极思维活动,提高学生提出问题、分析问题、解决问题的能力,可以极大地增强学生学好化工原理的信心和提高学生的学习兴趣。

2. 合理的使用多媒体技术

当今社会的信息化速度日趋加快,随着教育改革的不断深化,化工原理教学已经离不开多媒体课件。学生在获取知识的过程中,由于同学们的阅历、理解力等方面的原因,很多化工设备学生们从未接触过进而增加了理解的难度,例如板式精馏塔和填料吸收塔的主要部件和附件。对设备流程的不理解,也导致了对原理概念感觉抽象而难以理解。采用多媒体技术授课,教师可以从黑板的局限中解脱出来,全面照顾每一位学生。它以其直观的画面、形象的声音,使抽象的内容变得直观形象,能帮助学生更好地突破学习中的难点。多媒体能直观形象地表达动态的过程,教师和学生处于主动的人机对话的学习状态,易于唤起学生的学习兴趣。多媒体技术的超级连接和随意置换使教师可以灵活控制前后内容之间的衔接,既可单独讲解某个知识点,又可串起来前后连贯学习,使学生获得连贯、系统知识。在教学实践中发现,由于化工原理课程公式多的特点,如果一味的采用多媒体课件,学生的理解速度很难跟上公式播放的速度,导致学生对讲授内容注意力下降,甚至放弃听讲。因此多媒体教学作为一种较新的教学模式,也有它的不足。在实际教学过程中板书和多媒体要相辅相成,发挥各自的长处,相得益彰才能收到较好的教学效果。

3. 注重实验教学环节

实验教学是教学过程中重要的一环。通过对实验设备的认知与操作,学生不但可以深入了解课上所学的理论内容,而且对工程实践中如何实现原理有更深刻的认识,这对培养学生解决工程问题思维大有裨益。此外,通过实验,可以强化化工设备的操作方法。例如离心泵和旋涡泵的操作和流量调节各有什么样的特点。这些设备的操作和条件对化工类专业同学的职业发展,是十分重要的。在教学过程中发现,很多的化工教学实验装置已经是高度集成的装置,有的装置甚至已经实现了实验数据的实时自动采集。有的同学也反映,化工原理实验就是按照老师的指示,动某个阀门,记录相应的数据,整个过程比较枯燥。这对化工原理教师提出了更高的要求。在指导实验过程中,要严格要求学生的实验预习、实验操作以及实验数据的处理过程,在实验过程中强化学生对实验流程,设备结构的认知和了解,强化对实验中各种现象的观察和记录,养成良好的实验习惯。在期末考核过程中,增加对实验部分的考核,从课程管理的角度引导学生重视实验,从而提高整个课程的教学效果。

以上总结的是我们化工原理教学中的几点实践经验。通过以上环节的实施,我们认为可以培养学生主动思考习惯以及应用知识的实践意识。这几个环节具有内在的统一性,在教学实践中认真实行这些环节,并不断拓新,以期使化工原理课程的教学效果更上一层楼。(作者单位:天津工业大学环境与化学工程学院)

参考文献:

[1]曾嵘,鲁德平,杨世芳. 化工原理理论教学改革的思路与措施[J]. 高教论坛,2007, 1, 43-44.

篇4

关键词:化学工程专业实验室、改革、发展.

在当今科技飞速发展的时代,高校化学工程专业实验室作为培养高极科技应用型人才理论联系实际的重要实践性场所,已经显示出越来越重要的作用了。自从进入二十一世纪以来,纵观我国各地高校化学工程专业实验室的改革,不难发现各地高校化学工程专业实验室的改革有的已经初见成效,有的才刚刚起动, 各地高校化学工程专业实验室的改革发展水平有高有低,这就需要我们各个高校化学工程专业实验室之间加强交流与合作,互相学习,取长补短,尽快构建起一个资源共享、信息互通、有较高水平的化学工程专业实验室,以便更好的培养一大批用得上、信得过、提得起的新一代工程应用型人才及经济管理型人才[1]。

化学工程专业实验室是化工类院校成立的一个最老的专业实验室,一般具有相对雄厚的专业技术基础,比如我校的化学工程专业实验室经过近三十年的改革和发展,现已将其改造成一个拥有上千万资产,实验技术和仪器设备相对比较先进,能够同时开设石油化工、精细化工、化学工程、生物工程、制药工程、轻化工程、化工原理七个方向的专业和基础实验的大型的综合型实验室——石油化工工程实验中心。化学工程专业实验室的改革引起了国内许多相关的部门的重视,为此,对化学工程专业实验室的改革和发展进行必要的研究具有非常现实的意义.[2-3]。

化学工程专业实验室的改革发展要统一思想认识,明确发展方向和目标,否则,就会对化学工程专业实验室的改革和发展带来难以估量的困难和损失。从以往的经验来看,由于思想认识、发展方向和目标不明确、不统一而给化学工程专业实验室的改革发展带来很大损失。

化学工程专业实验室的改革发展初期会遇到思想认识、发展方向和目标不明确、不统一的问题。一种观点认为,化学工程专业实验室的改革发展应该向精而细的方向发展,根据各个专业建设需要建立相应的化学工程专业实验室,做到精而越精,多学科,全方位的进行改革和建设,形成本校自己的特色专业;另一种观点认为,化学工程专业实验室的改革发展应该根据本校实际情况,以培养大工程观的工程应用型人才为目标,紧紧依托石油化工行业和地方支柱产业,为培养学生的责任意识、实践能力、综合知识、系统思维、协作品质和创新精神而将现有的各个专业方向的化学工程专业实验室进行必要的整合,从而建立起一个资源共享、信息互通、有较高水平的专业实验中心,以便更好的培养一大批用得上、信得过、提得起的新一代具有大工程观的工程应用型人才。这个实验中心所服务的对象不仅仅是本专业方向的学生,它将对全化工系和整个学院的同学开放,在满足本院学生需求的情况下,并对兄弟院校的学生开放,从而达到实验资源共享、信息互通的目的,使我们的实验室产生综合的社会效益。例如,我院化学工程专业实验室的教师在主管领导的带领下,参观走访了多所兄弟院校,认真的实习和吸收兄弟院校化学工程专业实验室改革发展的经验成果,在征询本院各级领导和广大教师的意见的前提下,一致认为化学工程专业实验室的改革发展应根据本校实际情况,以培养大工程观的工程应用型人才为目标,紧紧依托石油化工行业和地方支柱产业,为培养学生的责任意识、实践能力、综合知识、系统思维、协作品质和创新精神而将现有的各个专业方向的化学工程专业实验室进行必要的整合,从而建立起一个资源共享、信息互通、有自身特色的、有较高水平的专业实验中心[4]。

在化学工程专业实验室的改革发展统一了思想认识、发展方向和目标后。化学工程专业实验室的改革于2000年开始在一定范围内展开,先将有机化工、石油加工和化学工程三个方向的化学工程专业实验室进行整合为一较大的实验室——化学工程与工艺实验室,将分散在各个实验室的仪器设备、实验维持费、实验技术人员集中统一起来,以求在一定范围内初步达到资源共享,信息互通、教学效果、经济效益最大化的目的。经过三年多的实践证明,这样的改革是有效果的,成绩是显著的。为此,2004年,对化学工程专业实验室进行大规模的改革和重组,并成立了以系主任、书记为领导,各化学工程专业实验室技术人员为骨干,对分散在各个教研室的化学工程专业实验室房间、仪器设备、实验维持费、实验技术人员改革和重组。并对化学工程专业实验室改革和发展所涉及的各项指标和内容进行了认真的讨论和充分的思考。由于化学工程专业实验室建设目标的思想认识的统一,使得化学工程专业实验室在抓住机遇的同时得到了快速推进和发展,现在一个新型、高效、集约的大型综合实验室已初具规模,其经济效益和社会效益也初步显现。由此可见,化学工程专业实验室的改革发展在发展方向和目标上思想认识的统一是非常重要的。同时化学工程专业实验室的改革和发展应着重抓好以下几方面的建设.

一、化学工程专业实验室的改革发展要着重抓好实验用房的基础规划建设。

实验室是广大师生直接从事理论联实际的实践教学和科研活动的关键场所,化学工程专业实验室的改革发展首先要着重抓好实验用房的基础规划建设,二十一世纪初,由于我院确定了在常州大学城开发新校区的计划,这一新的形势是对原有化学工程专业实验室进行改造的良好机会。改造前,化学工程专业实验室按专业发展方向分为有机化工、石油加工、化学工程、精细化工、生物工程、制药工程及化工原理七个实验室,实验室用房零星分布在老校区的化工一号楼、化工二号楼和化工原理楼三幢楼各个楼层当中,由于上述原因,每学期专业实验开始后,总有学生和老师反应我们的化学工程专业实验室非常难找,并不时的有学生因找不到化学工程专业实验室而延误了所做的专业实验,这对培养学生的精确守时的专业精神是很不利的,这个问题直到对化学工程专业实验室改造前一直都难以克服,为此,在对化学工程专业实验室改造时,就应充分考虑到这一因素,对原有的化学工程专业实验室用房进行统一规划和设计,将原来零星分布于多幢楼各个楼层间的化学工程专业实验室用房,统一规划设计,并对化学工程专业实验室用房的楼层和具体使用房间进行整合,将所有化学工程专业实验室用房统一规划在东区化工楼的第一层到第三层之间,其佘楼层统一规划为教师科研团队的科研用房,这样不仅仅能避免学生因找不到化学工程专业实验室而延误了所做的专业实验,这对培养学生的精确守时的专业精神也是很有帮助的,同时也能很好的避免化学工程专业实验室与其他实验室之间的互相干扰。通过对化学工程专业实验室这样的统一规划整合也能间接的培养学生今后工作学习的条理性,2006年初,在对化学工程专业实验室统一规划整合后,投入了实际运行,无论是教学效果,还是科研进展都收到了非常满意的效果,所以说,化学工程专业实验室的改革发展要着重抓好实验用房的基础规划和建设,这对广大师生充分高效地利用化学工程专业实验室进行教学和科研活动,为我国输送一大批技术过硬、实践能力强的学生有着非常重要的作用。#p#分页标题#e#

二、化学工程专业实验室的改革发展要着重抓好实验用仪器设备和实验项目的规划建设。

实验仪器设备是广大师生理论联系实际的必备武器,它是学生从事专业实验的可靠保证,实验项目则是学生做专业实验时理论联系实际所必需的结合点。因此,在对化学工程化学工程专业实验室进行的改革发展过程中,我们必需着重抓好实验用仪器设备和实验项目的规划建设,在实验项目的规划建设中,不能仅仅只考虑到学生所学的书本理论知识与专业实验项目内容的结合,同时也应该考虑到专业实验项目内容能尽可能的与实际工程应用的相结合,而且也应该考虑到专业实验的可行性、经济性和环保性,即将绿色实验的理念充分运用到对我们的专业实验的改造中。在对原有的专业实验项目内容进行必要的删减时,将一些简单的、与其它专业实验有重迭的、而且是有毒有害的专业实验进行了必要的删减,如将原有的专业实验精馏塔理论塔板数的测定进行了删减,因为该实验不仅仅是与化工原理的实验相重迭,而且,该实验所用的试剂苯等都是有毒有害的,耗用试剂量也比较多,不经济而且简单,所以在对专业实验项目进行改造时,应将该实验删减;在考虑对专业实验项目内容进行必要的增加时,可以将教师的在研科研项目进行必要的改造后引入到专业实验中,如将十柱模拟移动床分离果葡糖浆的科研项目引入到专业实验,这个实验项目,不仅能起到理论联系实际的作用,而且,该实验所分离的体系是果葡糖浆,它是无毒无害的,学生做专业实验时,每次所用的剂量也不大,既经济又环保,同时又能让学生充分体会到新型分离专业技术的重要性,起到很好的教学效果,所以在对专业实验项目内容进行必要的增加时,可以将此引入了专业实验当中。

在考虑对专业实验仪器设备进行改造时,由于在教学经费的投入相对比较紧张大形势下,要想将专业实验仪器设备投入改造一步到位是不可能的,因此我们必需在充分考虑满足现阶段学生专业实验教学所需的情况下,集中力量,下决心投入建设一批高精尖的仪器设备,以满足现阶段科学技术不断发展的需要。在对原有的一些老旧的仪器设备进行必要的改造后,其性能尚能满足现阶段学生专业实验需要的,就充分地利用起来,实在不好的就淘汰,同时,集中现有的教学投入经费,添置了一些新的、有一定前瞻性的、高精尖的大型仪器设备。如分子蒸馏,二氧化碳超临界萃取和核磁共振等仪器设备。为了节约经费,还可以发动教师自制专业实验装置,如超滤膜分离装置、反应精馏装置、模拟移动床装置等,并很快地投入了学生的专业实验,收到了比较满意的教学效果。

三、化学工程专业实验室的改革发展要着重抓好实验用教材建设。

化学工程专业实验室的改革发展要着重抓好实验用教材建设,专业实验教材的建设要在化学工程专业实验室改革的同时有计划、有步骤的及时的展开编辑和修改,这样就能避免学生上实验课时没有合适教材可用的尴尬届面的出现,同时专业实验教材的建设要有一定的前瞻性,也就是说,专业实验教材编辑和修改的内容,除了为了满足当前专业实验教学的要求之外,应当将化学工程专业实验室今后改革发展所涉及的内容编辑进去,以免今后增加一个实验就修改一次教材的情况出现,专业实验教材在改革前就时常出现这样的情况,这样不仅仅会造成直接的经济损失,同时也会对我们的专业实验教学带来不必要的麻烦。现阶段我们已着手对化工专业实验的教材进行有计划、有步骤的编辑和修改,所编辑和修改的专业实验教材内容与我们的专业实验的发展规划紧密的结合在一起,这本教材应当在一定的时期内能很好的满足我们专业实验教学和发展的要求,只要对教材的内容进行精心的规划、设计、编辑和修改,做到这一点是可能。

四、化学工程专业实验室的改革发展要着重抓好实验教师和实验技术人员队伍建设。

化学工程专业实验室的改革发展要着重抓好实验教师和实验技术人员队伍建设。专业实验教师和实验技术人员是我们专业实验教学的灵魂,一支优秀的专业实验教师和实验技术人员队伍是提高专业实验教学的必要保证,为了建设一支优秀的专业实验教师和实验技术人员队伍,必需从引进人材、吸引人材的制度上加以解决,也就是说,我们要建立科学合理、比较完善的化学工程专业实验室用人机制,要使我们专业实验教师和实验技术人员引得进、用得上、留得住,要彻底改变以往那种专业实验教师和实验技术人员用人制度,只有这样,才能使我们专业实验教师和实验技术人员引得进、用得上、留得住,可以将原来的实验教师和实验技术人员进行了整合,并通过人才引进的办法,将一批高学历、有经验、有潜力的年轻教师补充到一线实验教师的队伍中,从而形成职称学历高中低搭配比较合理的稳定的专职实验教师和实验技术人员队伍,通过近几年的运行表明,这样的改革组建方案是高效有益的. 因此,将化学工程专业实验建成环境一流、设施一流、有较高水平的现代化高校化学工程专业实验室是可行的。

总之,化学工程专业实验室的改革发展必需在发展方向和目标上有统一的思想认识,同时,应着重抓好实验用房的基础规划建设, 实验用仪器设备和实验项目的规划建设、 实验用教材建设和实验教师及实验技术人员队伍的建设,以适应当前高等院校实践教学发展的要求.

参考文献:

[1] 焦建军.高校体育改革与大学生终生意识的培养[J]. 四川体育科学,2004,(1):80-81

[2] 汪静华,何键.论学校体育与终生体育的接轨[J]. 嘉兴学院学报,2002,14(2):88-90

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【关键词】《化学工程基础》教学现状分析改进措施

中职《化学工程基础》课程是一门工程学科,要求学生要具有良好的数学、物理基础,思维严密,逻辑性强,并具备良好的综合分析能力,因而学习难度较大;另外《化学工程基础》也是一门实践性很强的课程,学生在接触本课程前,基本上是没有接触过化工生产实际的,对设备和生产流程缺少感性认识。虽然有课程实习,但由于实习学时和实习经费的制约,不可能去很多企业参观学习,一个企业也不可能包含所有的单元操作,从而使学生对化学工程的认识缺乏。对此,为了提高教学质量,达到较好的教学效果,本文将对中职《化学工程基础》教学的现状进行分析,并提出本人的一些改进措施。

一、目前中职《化学工程基础》教学的现状

《化学工程基础》课程是中职化学工程与工艺专业学生必修的一门重要的工程技术基础课程,是运用物理、物理化学的基本原理来研究和分析化工生产中的动量传递、热量传递及质量传递的原理,以及“三传”原理在各单元操作中的应用。课程的目的是培养学生学会运用工程观点和基本方法分析解决生产过程中单元操作的问题,如操作中的物料衡算、能量衡算、过程速率、平衡关系以及典型设备的设计及选型。内容涉及了流体的输送、传热、蒸馏、吸收、以及反应工程等方面。课程强调工程概念、定量计算、实验技能和设计能力的综合培养训练,强调理论与实践相结合,化学工程基础还为后续的专业课程打下基础。化学工程基础所学知识可直接应用于生产中,而且普遍应用。因此,学好本课程可为将来做工程技术工作打下良好的基础。目前中职生可以说几乎没有工厂的实际概念,同时该课程内容涉及多门学科,交叉性强,公式图表多,其内容多而杂,完全不同于学生以前所学课程。学生学习时普遍感到这门课程概念多、物理量多、公式多、方法多,而且计算繁杂,尤其是对课程中半理论半经验公式和准数、准数关联式感到头痛,特别是面对大量的工程概念和工程计算,往往会感到无从着手,不知用哪个公式去计算适宜。因此在学习过程中困难较大,不易学透。另外本课程还要紧密联系工程实际,教学难度很大。因此,中职《化学工程基础》课的教学改革显得尤为重要。

二、中职《化学工程基础》教学的改进措施

1、合理安排教学内容。中职《化学工程基础》课程包括三部分内容:化工单元操作、基本反应器和典型化学工艺,浓缩了化工学科中化工原理、化学反应工程和化学工艺学3大课程的基本知识。内容繁多,涉及的知识面广,而教学学时数有限,内容与时间之间产生了矛盾。为此我们可以对教学内容进行了一定的调整,在教学中重点讲解化工单元操作内容:如流体流动与输送、传热、吸收、精馏等。同时,对于一些主要内容,我们还会安排专门的习题、例题讨论课,还会给学生布置一些课后作业,通过做习题可以使学生牢固地掌握基本概念、基本定理和基本计算,同时通过习题还可以了解和解决生产实际中可能遇到的一些问题,包括设计性和操作型问题。

2、丰富教学手段。对于中职《化学工程基础》课程的课堂教学环节,考虑到这是一门实践性很强的课程,如果还采用“书本加黑板”的传统教学方法,就会导致教学效率不高,教学效果欠佳。为此,我们在课堂教学过程中,采用多媒体教学,大量引用图片、设备模型、投影、动画等直观教学方式,帮助学生深人理解单元操作过程的原理,形象直观地了解和掌握设备原理与结构,既培养学生的学习兴趣,又加深学生的理解和记忆。每一章内容在讲授前会先让学生了解本章的主要内容,让大家先做到心中有数,然后再展开具体的介绍,而在每一章内容讲解完以后,又会与学生一起共同讨论总结,引导同学们在理解的基础上活记,抓住事物的内在联系进行比较记忆。为了避免给学生造成这门课程知识离散、内容支离破碎、杂乱而不成体系的现象,在教学中加强各章、节内容之间的衔接,同时也指出其差异。另外,我们在教学的过程中不忘联系生活实际,采用联想教学的手段。我们根据所学内容,巧取生活中的素材进行联想,把学生引入到实际生活中去,培养学生用化学的眼光来观察世界,用化学科学来实践生活,在生活实际中学习知识。事实证明,在教学中联想生活常识,无形当中就拉近了课本知识与实践的距离,让学生真正认识到了知识的重要性。通过联想生活常识教学,不仅使学生掌握了理论知识,而且培养了学生运用知识的能力,同时也培养了学生的创新思维能力。

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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。

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    1 什么是化学工程

    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(如石油炼制工业、冶金工业、食品工业、印染工业等)生产过程中有关化学过程与物理过程的一般原理和规律,并应用这些规律来解决过程及装置的开发、设计、操作及优化问题的工程技术学科。

    化学工程通常应用数理化的基础理论,通过各种各样的实验,在最适化与合理生产量的情况下,充分考虑工业生产中的“放大效应”,并与化学工艺相配合,安排出经济而有效的程序,最终解决工业生产中遇到的问题,化学工程对于我们现在的生活已经有了极大的作用,因此研究化学工程迫在眉睫。

    2 化学工程所涵盖的领域

    由于化学工程是研究工业生产的化学和物理过程原理的学科,而在传统的工业生产,如矿石冶炼、燃料燃烧,石灰烧制中,往往都伴随着物质分解等化学过程和能量流动等物理过程的同时发生,因此化学工程所涵盖的领域是相当广泛的。它不仅包括矿石冶炼,食品加工,纸张制造等传统的化工产业,还包括生物制药,纳米技术等尖端新型化工产业[2]。这些行业中生产、制造、研究出的产品是我们无法缺少的,因此,可以说化学工程已经与我们的生活密不可分了。

    3 化学工程与日常生活的联系

    随着化学技术的不断发展,相应的化学工程也逐渐全面地渗透到我们的生活中,从平常的衣食住行中就可以看出化学与我们联系的密切性。

    20世纪40年代,合成纤维工业开始起步,锦纶、腈纶、涤纶等陆续投入工业生产并快速发展起来。此后纺织工业的原料完全依赖农牧业的情况开始发生了改变[3]。合成纤维不仅可以用于生产服装、渔网、绳索等生活用品,还可以生产工业用织物、隔音、隔热、电气绝缘材料等,医疗用布、外科缝合线、止血棉、人造器官等医疗用品,它作为重要的纺织纤维,其地位已经超过天然纤维,广泛的应用于服装行业为主的各个行业中,保证了人们的对“衣”的需求。而橡胶合成和皮革加工行业则为几十亿人提供了日常所需的鞋子。

    说到“食”,现今社会中,在这个“食”里充斥着的化学产品太多了,这些化学产品中有好的,也有很多具有副作用的,我们要选择性的发展。它们的技术产品革新,特别是合成氨技术的出现大大的提高了世界粮食的产量,保证是数以亿计的人的“吃饭”问题。这已足以说明化学工程在我们日常生活中重要的地位和作用。而日日与我们相伴的调味品,甚至食品添加剂、防腐剂在赋予了食物美味的同时,也保证了他们的新鲜,他们都是通过化学方法所制的,这些也是化学工程对生活的贡献。

    在“住”方面,我们盖房所需的钢筋水泥、玻璃门窗,装修所需的油漆石膏、地砖马赛克,日常所需的锅碗瓢盆、肥皂化妆品都是以化学物理原理为基础,通过工业生产而成的典型的化学工程产品。正是这些炼制钢铁、烧制玻璃、配制油漆洗发水等化工工艺的不断提高,才保证了我们“住”的质量的巨大飞跃。

    “千里之行,始于足下”,日常行走离不开我们的双脚和脚下的鞋,而说到鞋就不得不提我们前面说到的它对橡胶和皮革制造产业的依赖。当然,现代人在“行”方面更多的会选择自行车或汽车这种相对更加便捷的交通工具,制造它们必不可少的便是钢铁、塑料、皮革、橡胶这些化学工程相关产品。而汽车想要行驶起来,离不开铺设柏油路的沥青和各种汽油、柴油、添加剂、油,这些都是石油化工的主要产物。所以说,我们的日常交通离不开化学工程的功劳。

    谈到国防航天事业,虽说是国家大事,但也是与我们每个人都息息相关的事情,航母的下海,飞船的上天,这已不仅仅是关乎民族自豪感了,而是关乎我们整个国家全体国民的安全和利益的事情。但是想要把他们造出来却绝非易事,在太空中或极端恶劣的作战条件下,一般的钢铁材料往往承受不了环境带来的巨大伤害同时较大的自重更会影响其关键时刻的机动性。高分子材料、纳米技术等先进的化学工程技术的出现则较好的解决了这一难题[4]。这使其不仅具有抗高温、抗创击能力,又保持了自身的灵活性,极大的推进了我国国防航天事业的发展与进步,保证了国家的国泰民安。

    当然,化学工程对我们日常生活的贡献还远远不只这些,生物制药技术帮助人们治疗病患,造纸厂满足人民生活学习中对纸张的需求,印染工业则给人们带来一个多姿多彩的世界……

    但是化学工业在给人们带来无限的“福利”的同时,也对人类造成了一些不小的危害[5]。众所周知,化工产业一直就是工业部门中的污染大户,且较难治理,这给生态环境带来了很大的威胁,并危害着人们的身体健康。同时,化学工程的高物耗、高能耗也在慢慢竭尽着地球上有限的资源,违背着人类的可持续发展战略。

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关键词:化学工程与工艺实验;数据处理;MATLAB软件;化工实验数据;化学实验 文献标识码:A

中图分类号:O652 文章编号:1009-2374(2015)09-0059-02 DOI:10.13535/ki.11-4406/n.2015.0785

1 MATLAB软件

MATLAB软件最早由美国的Mathworks公司提出,其主要面对科学计算、可视化以及交互式程序设计的高科技计算环境。它将数值分析、矩阵计算、科学数据可视化以及非线性动态系统的建模和仿真等诸多强大功能集成在一个易于使用的视窗环境中,为科学研究、工程设计以及必须进行有效数值计算的众多科学领域提供了一种全面的解决方案,并在很大程度上摆脱了传统非交互式程序设计语言的编辑模式,代表了当今国际科学计算软件的先进水平。近年来MATLAB软件逐渐被用于化学工程与工艺实验的数据处理中,极大地提高了数据处理的效率。

2 化学工程与工艺实验数据处理

化学工程与工艺实验不同于普通的化学实验只重视一个原理的求证,它的目的是为了解决工业中的化工问题,其特点主要有实验时间长、实验规模大和实验数据处理繁杂等。在整个化学工程与工艺实验里数据处理是必不可少的阶段,也是印证化学实验成果是否行之有效的必要手段,但是由于实验数据过于庞大,实验当中相关的参数关系大多是非线性的,单单依靠传统的手工计算不仅速度慢,还容易出现计算失误的情况,根本无法满足实际的需求,因此,将MATLAB软件融入实验数据的处理中刻不容缓,它能有效地将繁琐的计算步骤化解成简单的计算,提高工作效率,让实验数据的准确性达到最高值,避免误差的产生。以下通过研究两个化学工程与工艺实验,分析MATLAB软件在处理实验数据时与传统的手工计算有什么优势和便利。

3 化学工程与工艺实验数据处理设计

3.1 数据处理的程序框架

因为每一个化学工程与工艺实验的目的都不相同,因此其处理的步骤以及涉及的化学公式也不尽相同,不可能以一个程序来概括,但是经过大量的实验研究和总结,发现不同的化工实验中都会有其相似之处,它们都可以由图1来概述:

图1

3.2 数据处理的程序编制

3.2.1 数据输入。化学工程与工艺实验的数据输入主要依靠提示的函数input实现,比如以温度为例子,则其输入函数为:t=input(‘请输入实验的温度(摄氏度):’),其中输入函数大多是以矩阵的输入形式为主。

3.2.2 处理和作图。化学工程与工艺实验中得到的数据时常会存在离散的情况,必须经由多种拟合的方法将它们结合成一条或多条连合的曲线,而其中最常用的拟合方式是最小二乘法,因此本实验设计中的拟合方式也采用最小二乘法的方式。

设实验的离散数据(x1,y1)通过最小二乘法将其拟合成因变量y,自变量x,输入的函数关系为y=f(x),函数关系的主要思路是让离散数据中的x1的残差平方以及Σ(f(x1)-y1)2达到最小值。因为在得出化工实验数据中多少会因为外界的因素存在着一些误差,因此最小二乘法可以无需使输入函数y=f(x)必须经过全部的离散数据(x1,y1),但是残差平方和必须达到最小值。根据最小二乘法的拟合方法可知,最小二乘法可以满足化工实验数据处理中的拟合应用需求。

在化学工程与工艺实验中会涉及到流体的流动阻力研究,研究主要是通过测试流体的流动阻力,在经过特定的计算之后得出摩擦系数(λ)和雷诺准数(Re)的离散数据,再同理,经过最小二乘法拟合出连续的曲线,并根据其画出相对应的图形。因为摩擦系数(λ)和雷诺准数(Re)属于成双对数函数,则:

λ=aReb+c (1)

当a,b,c是常数时,则可以设c=0:

λ=aReb (2)

因为λ与Re属于成双对数函数,则:

Logλ=blogRe+loga (3)

得出上述式子之后可以将MATLAB里的函数polyfit()进行线性的拟合,以作为化工数据处理的程序

原理。

3.2.3 建立数据库。因为经过上述的设计,化学工程与工艺实验数据处理只能得知在特定的温度下(比如10℃、20℃以及30℃等)实验的物性数据,但

是在实际的生产中,工业生产所涉及的温度多变,不单单只停留在设计好的温度当中,因此,这就需要我们在数据中选择最相近的数据,假设它们属于线性的关系,再利用内插或者外推的方式计算出实验的物性数据常数。在本文的化工实验中,编写的程序已经将实验温度和密度以及实验的温度与黏度进行多次的实验拟合,建立出了一个相对完整的数据库,在工作中只需将温度输入进系统,则程序可以自动跳出在特定温度下的物性数据,提高数据处理效率。

3.3 程序的运行

在编制完成化学工程与工艺实验的数据处理程序,且建立数据库之后,便应该输入数据以验证程序是否能有效地处理实验数据。在化学工程与工艺实验的数据处理中,MATLAB软件的应用是十分重要的,经过实验可知,在化工实验当中会出现大量的离散数据,必须经过拟合的方式进行处理,其处理过程中不仅工作量大,而且十分繁琐,一旦出现差错则必须重新重来,浪费大量的人力物力资源,而且在处理好实验数据之后,在查看实验当中还要将化工实验数据重新计算一次,看结果是否与原先的计算结果相同,工作量十分重,但是如果运用MATLAB软件则大大降低了数据处理难度,只要在MATLAB软件中输入相应的化工实验数据,就可以得到结果,节省了时间,提高了工作效率。

4 结语

在实际的应用中,化学工程与工艺实验所要处理的数据十分庞大,而且涉及的计算公式也十分多,甚至很多时候为了将数据的计算公式导出来还要建立复杂的模型,一旦有一个步骤出现差错则会直接影响到实验的成果,如果使用传统的手工计算方式,为了避免差错则必须对每一个数据处理环节进行反复计算,降低了工作效率,因此MATLAB软件的应用对于化学工程与工艺实验的数据处理十分重要,它不仅将复杂的计算变得简单,也让事后的实验验证效率得到提高,促进了化工实验的

发展。

参考文献

[1] 赵新强,谢英慧,曹吉林,李国玲.化学工程与工艺教学实践[J].河北工业大学成人教育学院学报,2014,6(1).

[2] 韩正.计算机引发化学工程革命[J].发明与创新(综合科技),2013,12(1).

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