化学工程的应用精选(九篇)

第1篇：化学工程的应用范文

关键词：化学反应工程；教学；虚拟仿真；Aspen

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）18-0176-02

化学反应工程是关于如何在工业规模上实现化学反应过程，以期最有效地把原料转化为尽可能多的目标产品，争取实现经济效益，满足国民经济需要的一门学科。它的研究对象为工业反应过程，研究过程速率及其变化规律、传递规律及其对化学反应的影响。其研究方法是结合实验数据，通过模型化方法解决反应器的开发放大、结构选型、尺寸设计、操作优化等实际问题[1，2]。化学反应工程实验内容包括反应动力学测定、反应器流动状态测定等实验。采用真实实验装置进行实验，存在实验时间较长，实验参数不易确定，生成物检测困难等问题，而且一般同种设备只有一套，数个学生共同操作一个实验，不能进行充分的锻炼。随着计算机技术的发展，利用辅助软件进行教学以越来越显示出其优越性[3，4，5]。在化学反应工程这门课程中，可以采用化工虚拟仿真实验软件和流程模拟软件Aspen进行辅助教学，并取得了良好的辅助效果。

一、化工虚拟仿真实验软件

虚拟仿真实验是实验教学的重要补充，具有直观性、系统性、综合性、安全性、经济性的特点，能给学生提供全面的技能训练，获取完善的知识体系、完备的综合能力。

在真实的实验当中由于受教学资金的限制，实验设备台套数不足或设备陈旧，学生实验难以充分开展。而虚拟仿真实验可以快速扩容、更新升级。在真实实验平台中，部分按照人才培养计划要求必须开展的实验项目由于高危险、高成本、高消耗及高污染等问题无法开展。采用虚拟仿真软件，可以节约实验成本，以安全环保的形式强化实践训练。

传统的实验预习方法陈旧不能调动学生的积极性，用虚拟仿真实验考核来代替传统实验的预习，让学生自主通过虚拟实验知识学习系统，完成对重要知识点的学习；同时在仿真软件中练习操作，操作过程中后台会对操作结果自动评分，学生完成操作后可以提交虚拟实验仿真报告，从而大大提高预习效果。

反应过程要受到温度、压力、流动状况等多种因素的影响，且各因素之间具有很强的耦合性。在实际实验中，通过改变参数实现反应过程的最优化，要耗费大量的人力物力。而通过虚拟实验，可以快速改变参数，获得实验结果，探索反应过程的规律。把虚拟实验结果带到实际实验中加以验证。通过虚实结合，能有效提高真实实验效率和结果最优化。

学校现在有乙苯脱氢制苯乙烯、多釜串联反应器返混的测定、填料塔液相轴向混合实验、气固催化固定床实验、反应精馏制乙酸乙酯、煤制油、甲醇合成七套反应工程类的虚拟仿真实验项目。通过虚拟仿真练习，开拓了学生的视野，提升了知识结构，培养了综合设计和创新能力。

二、Aspen软件

Aspen是一个通用的流程模拟软件，采用模块化的建模方式，可以对化工生产中反应、混合、分离、换热、流体输入等单元操作进行模拟计算。在反应模块，有7个内置的反应器模型，其中生产能力类反应器2种（Rstoic、RYield）、热力学平衡类反应器2种（REquil、RGibbs）和化学动力学类反应器3种（RCSTR、RPlug和RBatch），涵盖了化学反应工程中所有的常用模型。具体的功能如表1所示。动力学模型包括内置的幂次定律、LHHW（Langmuir-Hinschelwood-Hougen-Watson）动力学或用户自定义的动力学。自定义的动力学可以用Fortran子程序或者excel工作表格定义。通过这些模块可以计算质量和能量平衡、反应热、产品选择性、反应程度和相平衡结果。

Aspen采用向导式的操作界面，逐步输入反应体系组分、物性方法、进口流股信息、反应器模块信息就可以进行模拟计算。反应器模块中需要根据选定的模块输入反应方程式、转化率、收率、反应温度、压力、反应动力学、反应器尺寸中的部分信息。

学生可以通过Aspen软件搭建所需的反应体系模型，比固定的虚拟仿真软件更加灵活，更有助于理解化学反应工程的基础知识。Aspen软件应用于反应工程教学，也避免了复杂的数学推导以及数值求解问题，使得反应过程尽可能的形象化，有助于学生对反应过程的理解并激发学生学习兴趣。

三、结论

1.化学反应工程是一门理论和实践性均非常强的学科，采用虚拟仿真实验软件进行辅助实验教学，更加直观、便捷、安全和经济，能给学生提供全面的技能训练，并获取完善的知识体系和完备的综合能力。

2.Aspen软件是综合性强的系统软件，学生可以根据需要建立合适的反应器模型，并可以方便地进行调试和比较，完全避免了复杂的数学推导以及数值求解问题，加深了学生对反应工程的理解。

参考文献：

[1]余国琮，李士雨，张凤宝，等.“化学工程与工艺”专业创新人才培养方案的制定与实践[J].天津大学学报，2004，6（1）：1-5.

[2]粟海锋.化学反应工程课程教学实践的一些体会[J].广西大学学报，2003，28（z）：99-101.

[3]朱巧凤，慕苗.浅谈化工仿真软件在化学工艺专业教学中的应用[J].山东化工，2013，42（10）：190-191

[4]王晓安.化学工程中计算机技术的运用探讨[J].工业经济管理，2014，（10）：129.

第2篇：化学工程的应用范文

随着理科类化学专业的学生就业压力的增加，相当数量应用化学专业学生毕业后转入工科类的研究生学习或进入化工企业工作，同时我国快速发展化学工业对各种化学专业人才的需求不断增加。培养基础扎实、适应性强、具有创新能力的化学化工人才，是理工类化学教学改革面临的一个重要课题[1]。化学工程基础是一门实践性很强的技术基础课，具有理论与实践并重的特点，是衔接基础化学知识和化工生产实本文由收集整理践的知识桥梁，在培养学生的创造能力和实践能力中起着重要作用，是我校应用化学专业开设的主要专业基础课程之一。化学工程基础课程的学习对培养学生工程思维和解决工程实际问题的能力具有重要意义。

一、本门课的特点及学生学习现状

本课程是应化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。《化学工程基础》是我校应用化学专业在大三下学期开设的一门专业基础课，共计32学时。学生在学习该课程前仅有的工程概念也是去岳阳化工厂短期实习参观，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，《化学工程基础》课的教学改革显得尤为重要。

二、教学改革的措施

1.运用多媒体课件进行教学，加强课堂教学效果。由于《化学工程基础》课程内容多、原理复杂，不容易理解，公式多而繁杂，要在32个学时里将其讲透并且学生能理解，就必须在教学方法和教学手段上进行改革，运用现代化教学手段，利用多媒体课件进行教学，使得单位学时的信息量大大增加。利用多媒体可以对课程教学内容进行精炼和整合，同时也可以对教学中遇到的图表和图形、曲线等通过多媒体直接展示出来，特别是课程中涉及的化工设备的内部结构，各单元操作和生产过程等用多媒体课件将图象和声音于一体来展示，使原本枯燥的内容变的生动、有趣，使学生对单元操作、工艺过程的现象有更深入的了解，可激发学生的学习热情。例如，在讲述流体的流动时用flash动态表示流体流动的两个流动形态：层流和湍流，引导学生观察液体流动时的层流和湍流现象，区分两种不同流态的特征，搞清两种流态产生的条件，再分析圆管流态转化的规律，然后引出表征流体流动参数——无量纲数雷诺数，加深了对雷诺数的理解。又例如传质与精馏的计算一直是学生学习的难点，学生不知如何根据已知参数去选定适宜的公式计算，同时对该工艺过程一无所知，因此，在这部分，我们以氨气的制备为例，用flash动态表示氨气从吸收到解吸的过程，中间经历的设备及工艺过程，使学生既熟悉化工生产中重要的吸收—解吸的工艺流程，了解填料塔的结构，同时也掌握了吸收—解吸过程的操作和调节方法，对计算吸收和解吸时涉及的气相传质系数和液相传质系数（或单元操作高度）及其与液体喷淋密度的关系有更深入的了解，大大增强了学生的理解能力，取得了很好的教学效果。在运用多媒体教学的同时，还要不同的课程内容采取不同的教学模式。对那些必须掌握的内容，采用“板书+多媒体”教学方式，重点向学生讲解，使得课堂教学形象、直观、生动、活泼，激发学生学习的兴趣，提高课堂效率。

2.各种教学方法并重，增强学生的综合理解能力。由于课时少，学时集中，基本在10周内完成教学和考试任务，而教学内容多而杂，为使学生顺利地学好本课程，我们从以下几个方面对教学方法进行了改革：①采用启发式、互动式和对比式的教学方法。教师在每次上课前都要认真备课，确定每次课的重点，在上课前先给学生提出1～2个问题，让学生带着问题边听边思考，教师讲授时采用启发式、互动式、对比式等教学方法，充分调动学生的思维活动，激发学习的主动性。在下课前由老师或学生回答课前提出的问题，对有新意，有独特视角的回答，给予肯定和鼓励。采用回答问题的方法，不仅激发学生学习的积极性和主动性，而且使学生能有效的掌握课堂上所讲授的内容，提高学生的分析和解决问题的能力。②适宜的习题练习。教材在每章的后面都有对应的习题进行练习，这些习题都是著者精心选择的习题，具针对性，要求学生必须做完课后的习题。大量的习题练习也是学好本课程的重要部分，通过做练习题，不断的练习，加深记忆。教师认真批改每个学生的作业，并因此对学生作业中出现的共性问题进行总结，以习题课的形式进行讲解。③加强习题课的学习，增强学生的综合理解能力。教学中发现学生上课时听的明白，也能当场回答问题，但是，一旦课后遇到问题就无从下手，不知用什么理论或公式去解释和回答，所以，在教学中安排一定量的习题课是十分必要的，习题课也是理论教学的一个重要环节。在每章教学内容结束后，我们都通过习题课的形式使学生加深对基础知识和基本规律的理解，解题过程成为学生理论联系实际的一个重要途径。习题课由三部分构成：选择题、问答题、计算题。习题课的选题要有代表性、启发性，以使学生在解题过程中深刻理解基本概念、掌握方法、寻找所学知识应用的结合点。每章选有代表性的选择题5～10个、问答题2～4个，让学生现场回答，根据学生的回答情况进行讲解，让学生知道对和错的理由，再根据学生课外作业时出现的问题，有针对性地讲解1～2个计算题。通过习题课使学生加深对概念和公式的理解，更加踏实、牢固、全面地掌握所学基础知识。教学中发现学生特别喜欢上习题课，这样便于检验学生的学习状况，受到学生的好评。

三、培养学生的工程意识，掌握多种工程研究方法

化工工程基础作为综合性的工程技术课，是从自然科学领域的基础课向工程科学的专业课过渡的入门课程，对学生建立工程技术意识具有重要作用。但由于学时的限制，教学上还是存在着“重过程、轻设备”问题，为此，在教学中通过理论联系实际，逐步深入，有意识地培养学生的工程观念。

1.重视绪论教学。绪论教学对学生学习本门课的兴趣起到至关重要的作用。绪论教学中首先向学生展示大型化工厂宏伟风姿的图片，图片中密如蜘蛛网的管道线路、高大的填料塔、反应炉和存储罐、换热器等设备马上吸引了学生的注意力，教师简单介绍这些设备在生产中的作用，再通过典型的生产工艺流程阐述化工过程包括的单元操作，而这些单元操作即是本课程将要重点讲解的内容，再简单介绍课程的基本理论，说明课程的重要性。绪论教学中要让学生理解“三传”的基本概念、量纲一致性原则，掌握物料衡算、热量衡算、过程速率及单位换算的计算要点，为后续章节学习打下良好的基础[2]。

第3篇：化学工程的应用范文

关键词：化学工程、分离体系、数据驱动

一、前言

传统化学工程的分支学科，如分离工程、反应工程、传递过程、系统工程等，近年都有很大发展。它们与石化工业某些过程相结合，产生了一些新的过程和技术，提出了一些有希望的发展方向。另外，近年来在某些分支学科的结合点上，产生了一些化学工程新的生长点。它们对今后的炼油或石化工业可能有更大的影响。本文对以上的一些发展动态作了简要的介绍。

二、化学工程近期几个重要发展方向

1、反应过程与分离过程的结合这里指的是在一个设备中同时完成反应和分离两个过程。目前最成功的是由甲醇与异丁烯混合物合成甲基叔丁基醚，反应产物生成两个共沸物，分离比较困难。当采用了一个置有催化剂的反应蒸馏塔，便可取代原有的两个多管式固定床反应器、两个蒸馏塔和一个甲醇水洗塔等5个设备。使甲醇的转化率不受平衡转化率的限制，在蒸馏过程中也避免出现共沸物，反应热可供蒸馏使用，大大节省了投资和能耗。对酷化、醚化、烃化、水合等过程，只要反应条件和分离条件比较接近，都有可能采用反应蒸馏。近期有希望工业化的反应与分离结合的过程还有反应萃取、反应吸附、反应结晶等。尤以膜反应器最受关注。它是反应与膜分离结合的设备，最适用于各类可逆反应和反应产物对反应有抑制作用的过程。

2、多个反应过程的结合。把从原料转化为产品所需进行的多个反应在一个反应器中完成。为此需采用多种催化剂或多作用催化剂。

3、放热反应和吸热反应相结合。例如丁烷脱氢制丁烯为一强加热反应，要求反应温度较高。若加入空气进行部分氧化脱氢，氧和氢结合是强放热反应，使总的放热反应可在较低温度下进行。

3、多个分离过程的结合。开发此过程的目的是强化分离效果，增加回收率、节约能耗。近年来研究较多且实用前景较好的过程有：渗透蒸发，即膜分离与蒸发过程相结合；膜萃取，即膜分离与萃取过程相结合；支撑液膜萃取即萃取与反萃取结合等一些新的分离技术都开始从研究走向实用阶段。

三、强化化学作用对分离体系中体相的影响

1、筛选分离剂使对某被分离组分有特殊的化学结合能力，增大分离因子；另一是对原分离体系加入附加组分，改变原体系的化学位，从而增大分离因子。另一类适用于萃取、吸收等使用分离剂的过程。

2、强化化学作用对相界面传质速率的影响。采用相转移催化剂（PTC）促进水相和有机相间的反应已为人所熟知。其实质是PTC可以促进反应组分通过相界面的传质速率。若两相间不发生反应，我们把这类促进通过两相界面的传质速率和选择性的物质称为“相转移促进剂”（PTA）。可以认为PTC也属于PTA中的一类。如用有机相萃取水相中的有机酸和酚，采用长碳链的胺为PTA，可以加快萃入有机相的速率。又如对气体分离膜，若在表层涂上一层固定液作为PTA，可以增大某组分通过的选择性和通量。又如把对被分离组分有特殊亲和力的PTA结合在相界面上，便形成各类的“亲和”（Affinity）分离过程。如亲和色谱、亲和吸附、亲和过滤、亲和膜分离等。已经形成强化分离过程的一个前沿研究方向。

3、优化化工动态过程。这是在计算机技术高度发展以及快速、高精度分析和监测仪器和方法产生的基础上才可能发展起来的技术。主要内容包括有以下5方面。

（1）分批操作的动态模拟和过程的优化。

（2）对开工、停工和变换操作条件时实现最优化控制。

（3）利用动态响应过程以快速研究传质过程和测定相应的传递参数。也可以研究反应机理和测定吸附和反应动力学方程与相关的参数。各种过渡应答技术、催化反应色谱等技术都已取得广泛的应用，并取得了许多用传统定态方法不易得到的研究结果。

（4）把脉冲进料的高效分析技术如色谱、电泳进行放大，发展成为高精度的制备技术。

（5）利用强制周期改变操作参数的方法强化反应和分离过程等。

四、计算机技术与石油化工相结合

计算机技术在化学工程发展中占重要地位。因此，计算机技术与石油化工结合将有助于精确连续化稳定发展。

1、运行优化与产品设计

在历史数据和多元统计方法的操作条件优化基础上，进一步用于产品的优化设计。还可以在炼化行业中进行一些相关的应用，例如Sebzalli利用PCA对炼油产催化裂化过程操作空间进行识别，而Chen利用模糊c-均值聚类方法，提出用于开发期望的产品操作策略。

2、过程监测与故障诊断

过程监测与故障诊断主要任务是对过程运行状态进行实时监控，并对系统进行分析异常，保证能及时发现运行过程故障，并在事故发生前采取有效的控制措施避免事故，以保证运行过程的安全与平稳。目前，基于数据的统计过程中控制在石化行业已得到普遍的关注，其方法也从以单一的变量统计过程控制向以主元分析为主的多变量统计技术转变。基于多变量统计技术应用于石化工业过程的监控始于20世纪80年代，其相关的多变量统计在石油化工方面的报道文献也较多。基于多变量的数据驱动的过程监测与控制也常被称为多变量过程控制（MPC）或多变量统计过程控制（MSPC）。其采用的方法也主要是PCA，PLS，基于支持向量机以及它们与其他方法的混合算法。

3、产品质量预测与控制

利用数据驱动方法进行预测离线或在线的产品质量，以克服没有在线仪表的困难，也不会受在线仪表价格昂贵的限制、避免了维护费用高的缺点。也可以进一步应用于控制回路用来完成产品质量的调控。这种数据驱动方法主要是通过对目标控制变量建立软测量模型来实现的。PCA、PLS、SVM是实现数据驱动的软测量模型的主要方法，人工智能算法（模糊神经系统、神经网络等）及其混合算法。在许多资料中都有对软测量模型方法及应用的综合报道。在石化行业中，一些典型的应用如：用来生产乙烯的在线质量监测，基于PLS的软测量模型，检验在线气相色谱仪的性能。Fortuna等人开发了一个基于多层感知器的复杂软测量模型，模型采用三层神经网络，取得了较好的在线预测功能，用于预测精馏塔汽油浓度。Bakhtadze等建立了原油精炼过程的产品软测量模型，该模型应用于缺少实验数据情况下的软测量建模，这种模型是将Takagi-Sugeno模糊模型和基于过程知识的相联搜索算法相结合。

五、结语

在21世纪，化学工程将发挥非常大的作用，假如我们可以及时抓住机遇，那么我们就有可能在开辟化学工程发展的新的阶段中，形成中国化学工程的特色和优势，为人类的可持续发展做出贡献。化学工程是一门传统的学科，但必将焕发出新的生机！其应用领域将扩展到所有涉及物质转化的领域，包括系统工程也包括产品工程，其学科基础将向高层次发展，理论和实验研究都将关注复杂体系的多尺度结构，计算能力也将空前提升。

参考文献

[1]袁乃驹 丁富新 张春洁：《膜反应器及其在生物工程中的应用》，《高校化学工程学报》1991年1期；

[2]赵玉潮 张好翠 沈佳妮 陈光文 袁权：《微化工技术在化学反应中的应用进展》，《中国科技论文在线》，2008年3期

第4篇：化学工程的应用范文

1 绿色科技能有效减少温室气体的排放

目前主要造成温室效应的气体是二氧化碳，从工业革命以前人们开始应用含碳类的能源物质开始，无论是科技生产还是工业生产，知道现代的科技，即便是已经开始了全球化的大生产，每年都会由于生产而产生数十万吨的co2，这些气体被爱芳到大气中，就是造成温室效应禅城的最根本的原因。而过去并未有相本文由收集整理应的法律法规对此类问题进行规范，因此很长的一个时期，工厂对大气的这种破坏是无需承担任何责任的。

目前针对这一问题，很多化工企业都开始积极的开展新的技术，通过利用新技术以改善高co2气体排放的现状，随着投入的加大，这种现象得到了有效的控制。甚至目前已经在某些生产环节可以达到利用二氧化碳作为原料进行生产，以此降低其排放量。比如，尿素的生产过程中，化工企业就可以再生产中将co2进行收集通过一些反应进行利用。这一工艺每年就可以减排数十万吨的二氧化碳。

2 海水淡化预处理中绿色科技的应用

水是生命源泉，无论是生活还是生产，最基础的生存都离不开水。水作为社会发展的基础资源，本身有具有着有限性，尤其是淡水资源。而随着社会以及经济的发展，淡水资源曾经的利用毫无章法和度，因此世界开始面临了淡水危机这又一环境问题。中国虽然地大物博，但是相对于整个世界而言，是淡水资源最缺乏的国家之一，因此就需要寻找到可以解决这一难题的有效途径，海水的淡化技术的产生和应用不得不说是成为了解决这一问题的有效途径。海水淡化技术在初期研发阶段的应用成本较高，只有少数发达国家才有技术以及资金使用，称得上是奢侈技术，但是随着科技的发展，海水淡化的应用成本随之降低，其开始作为一种普通技术为一些发展中国家引用并应用。

淡化海水本质上就是通过一些物理方法或者是化学方法将海水中的盐分以及水分进行相互分离的过程。在对海水进行淡化的过程中不会对环境造成任何不良的影响，并且获取海水对生态也没有造成结构上的破坏，这一点和目前我国提出的可持续发展的思想十分吻合，即满足了自身的需要，同时也给后代留下了能够发展的资源以及环境。这一点就符合了绿色科技的基础理念，所以海水的淡化中的一个重要环节就是绿色化学工艺的应用。而将这种绿色科学的理念同化工相互联系的过程实则就是现代化工发展的重要方向之一。氢氧化镁在海水的预处理淡化中产生，这种物质不但环保可靠，并且成本较为低廉，具有简单的操作工艺，同时不会造成换进的二次污染，在海水的淡化效果上又十分的明显，因此应用前景十分广阔。

3 传统香精香料生产中的绿色化工的应用

香精香料不仅仅是我国日常添加剂之一，同时在国际市场上也是我国进行进出口的贸易组成主要内容。作为日常化学产品之一，香精香料也受到了经济危机的影响，由于这种影响的逐步加深，经济萧条的状况开始蔓延整个世界，因此，随着这一影响的加深，我国在香料香精的出口活动中，由于订单的减少，受到了一定程度的打击。

在深入地调查我国香精香料产品出口订单锐减现象的原因之后，不难发现，产品中有害杂质含量超标，是其真正并且主要的原因。造成有害杂质含量超标的原因则在于生产工艺方面的缺陷。例如提取原料的成分在产品中有残留以及包装材料的使用不当等原因。其中，提取原料的成分在产品中的残留的问题，可以通过研究和开发新的提取技术来改变。包装材料使用不当的问题，则应通过加强企业和工厂的监管力度，督促生产商家和企业反复试验，选取符合有害杂质含量标准的外包装物等方法来改善。还要牢牢掌握我国香精香料产品的优势方面，不断加强新技术的研究和其在实际生产中的应用，才能够满足生产出高质量、低能耗的香精香料产品的要求。

4 绿色化学使可持续发展战略任务逐步向前推进

传统的化工生产，给我们的生活创造了非常丰富的物质基础和能源。其在对人类历史的发展进步的工程中所做的贡献是不不忽略的。但是呢，又由于化工产品生产的原材料和生产过后的残余物中，存在着大量的有毒有害物质，这些物质又造成了很多环境污染问题以及生态平衡的失调。这样，就又阻碍了社会经济的继续发展。新世纪，面对严峻的环境污染所提出的挑战，可持续发展战略这种道路的选择，成为了历史的必然。

第5篇：化学工程的应用范文

关键词：水化学分析；水电工程勘探；经济发展；效果

引言

有关调查研究显示，基本贮藏于岩土中的地下水是地球表层系统中最为活跃的环境因子。在地下水的不断运动变化过程中，其自身会不断地与周围不同的质体发生运动的、不断地发生离子交换、氧化还原与溶解沉淀等各种过程，各种变化复杂的反应经过时间的沉淀，其将地区之间的气象、地质以及水文等详细的记录了下来。通过研究地下水的相应资料，我们可以准确的提取地下水的时空分布等特点。据悉，要想充分利用好地下水的相应资料，那么水化学分析法无疑是分析地下水水文地质的最好途径。

1水化学分析法概述

水化学是一门研究天然水的化学成分及其分布和演变过程的学科，其研究的天然水分布涵盖有时间和空间上的分布，其研究的内容主要包括化学成分、水化学成分的形成以及水质评价、监测、预警等方面。在具体的实践应用过程中，水化学分析法主要结合地质的裂隙资料来分析水化学的类型和成分以及其在空间分布上的变化规律，还可以就水流的方向以及岩性变化特点展开研究，对不同水型的特征也有很好的鉴别作用。

2水化学分析方法在实际勘探中的应用原则

(1)水化学方法的现场观测。实践表明，至于地下水，由于其物理性质和化学成分有非常密切的联系，在一定程度上，地下水的化学成分可以存在对其环境特性产生直接反应。因此，在利用水文地质勘探手段研究地下水的化学成分时，首先需要详细了解地下水的物理性质。一是监测地下水温度。在自然界中，在一定温度下进行许多化学变化，水的化学元素的温度和溶解度有一定的影响。其次，监测水的电导率。地下水的电导率是其反映不仅离子在水中的强度，而且还反映总离子的组成和溶解的无机物质的组成的能力的主要反映。此外，测定水中的溶解氧做功。溶解氧浓度是其环境状态的直接反映。最后，水质对PH值的科学有效监测。地下水的pH值很容易受地下水中H浓度的影响，化学元素的迁移是影响pH变化的主要因素。(2)水化学特征的实验分析。水的矿化度。在水的化学表征中，矿化度是水中所有化学成分(阴离子和阳离子)的总和。矿化度差异反映了不同地下水性质的差异。当矿化度测试结果在0和1000mg/L之间时，表明水质是淡水。盐化程度超过100000mg/L，这表明它是盐水。测定水质盐度，需要在水中分析各种化学元素，地下水中的化学元素是阴离子和阳离子的浓度。阴离子和阳离子不仅反映了水质的化学成分，而且可以很好地显示不同的水文地质环境对水体的影响。

3水化学方法在水电工程勘探中的实际应用分析

下面，我们就某水电站进行分析，据悉，该水电站属于高山峡谷地貌，水流的流向为S45°E～S62°E,在水电站下游约1km转向S45°E～S62°E,河流两岸的谷坡坡度在40到50度之间，河流常年有水且水流量比较大。水电站所属的气候区域属于亚热带季风气候，年平均降水量在720mm左右，年平均气温在9℃度左右。(1)研究地区的地质特征。在研究区，印山花岗岩砂岩变质砂岩异质岩主要发育于地层。地下水类型是松散覆盖物中的多孔堤和基岩裂隙水，所有这些都提供有降水。基岩岩体的含水或储存条件主要受风化，卸荷和结构断裂的控制。该区域的花岗质裂隙水主要发生在风化裂隙和成岩裂隙中，变质砂岩裂隙水主要发生在构造裂隙中。孔隙水主要发生在斜坡，残留物和河岸带的冲积层中。(2)研究分析方法。水电站位于河流右岸，勘探平硐有高层平硐P6、中层平硐P7和低层平硐P5和P4,高程分别为2001、1687、1563和1571m,硐深分别为113.6、579.4、418.6和208.3m。我们在实际勘探过程中主要采用离子比例分析法、统计学方法和同位素分析方法等研究措施。平峒显示有花岗岩，变质石英砂岩和变质石英砂岩的接触带。中高层主要是花岗岩，而低层含有更多的砂岩玄武岩，如滴水点。通过收集研究区域地表水，通道水和出口水点水，进行常规水化学分析和D18O同位素测试，得到地下水中的地下水水化学数据。大部分地表水温度小于14℃，pH值高，通常在8.5以上。地下水主要是指普通的水，即在隧道不同深度的地方采取水或滴水。主要测试化学成分(Ca2+，Mg2+，Na+，K+，HCO-3，SO2-4，Cl-)和矿化度。具体的水化学分析结果见表1。离子比分析是利用水化学成分，两种成分或a2和几种成分的比例来研究一些水文地球化学问题。在具有类似水化学的类似TDS类型的水样品中，水样品的比例可以用于反映水样品中的差异。计算并分析Ca2+/Na+和Ca2+/Mg2+，研究区Ca2+/Na+比地下水中Ca2+/Na2+大得多。Mg<2+一般是地下水以下的地表水。而Ca2+/Na+比值在中层水平径流方向最低，而Ca2+/Na+比值在低水平径流径向上较高;/Mg2+在地下水的砂岩和接触带中低于花岗岩。G2的Ca2+/Na+比较高，与表面风化裂隙区相通，地下水径流快。灰色关系分析用于分析判断系统中主要行为因素与相关行为因素之间的接近程度。为了确定不同水样和水体之间的相关程度，19个水样(HCO-3，SO2-4，Cl-，Ca2+，Mg2+，K+，Na+)通过灰色关联分析。相关因素行为数据如表1所示。从径流区采集的地下水样品G4和排泄区的地表水样品S13具有良好的相关度,为0.867，表明中其研究区域的径流条件较好，速度较快;地表水S14与降水P19的相关系数为0.90，表明研究区域地表水主要为降水;地下水样品G9和地表水样品S17之间的低水平面度的相关性为0.875，这表明在低水平地层的地下水和雷声通道的地表水之间存在密切的液压连接。灰色关联分析表明，河溪右岸地下水水化学类型受径流方向岩体风化程度的影响，地表水具有不同程度的接触。

4综合讨论分析

高，中，低层地下水中宏观组分的分析反映了地下水的水化学特性随岩性变化，裂缝发育，地下水交替和水岩相互作用而发生变化。水分析的结果可用于描述地下水与地表水之间的水力连接，为后期场地断裂渗透率的模拟提供定性依据。水的化学成分和离子分析方法主要与断裂测量数据结合，分析水中化学成分和TDS的变化，揭示径流方向的岩性变化特征和地下水径流条件。可以区分不同水质的特点。灰色关联分析结果表明，河溪右岸地下水水化类型受径流方向岩体风化程度的影响，与地表水有不同的关系。基于地质调查和地质条件的断裂测量，结合研究区典型地质条件下水分布，水化学成分和同位素特征的分析，可以得出结论：隧道裂缝补给水，径流和排泄条件，并对这种缺乏水文地质条件的综合分析，对山区水文地质条件的分析特别重要。

参考文献：

[1]刘思峰,郭天榜,党耀国.灰色系统理论及其应用[M].北京:科学出版社,1999:70-74.

[2]王建付，张军辉，.水利水电工程勘测对于遥感技术的应用[J].信息与电脑，2015,(06).

[3]张百福.水利水电工程对生态环境的影响分析[J].价值工程，2014,(06).

[4]尚攀，陈玲.水利水电工程对于生态环境的影响与应对策略[J].价值工程，2014,(21).

[5]周慧芳,谭红兵,张西营.江苏南通地下水补给源、水化学特征及形成机理[J].地球化学,2011,(06):56-57.

第6篇：化学工程的应用范文

（台州职业技术学院，浙江 台州 318000）

【摘要】基于PLC进行简单的控制系统的组态设计是高职院校电气专业学生需要掌握的一项专业技能。通过化工工程案例的设计并应用于日常的课程教学中,以提高学生的工程应用能力。

关键词 PLC；组态；化工工程

1　案例介绍

在医药、化工等行业，将多种液体按一定的比例混合生成新的液体是很普遍的工序，是其生产过程中十分重要的组成部分。化工工程控制案例是指将碱液和有机液两种液体按照一定的比例混合并经搅拌、加热后生成新的液体的控制系统，其中二种液体的比例多少、搅拌时间、加热温度等由配方参数所决定。

2　案例控制要求

1）启动后碱液进口阀打开，碱液进入碱液罐，当碱液液位上升至95时关闭碱液进口阀；打开有机液进口阀，当有机液液位上升至95时关闭有机液进口阀；

2）再打开碱液出口阀，反应罐液位达到碱液比例时，关闭碱液出口阀；加液暂停间隙5S，当时间到达则打开有机液出口阀至反应罐液位到达90时关闭；

3）再电机得电搅拌并计时，搅拌时间达到设定值时电机失电停止搅拌，而水泵得电；当全部液体进入成品罐时水泵失电，电热丝加热，当温度达到设定值时，停止加热；

4）再成品罐阀门打开直至成品液放完再关闭……循环。

3　案例任务要求

本案例要求完成方面的任务：

1）5个窗口画面的设计与制作，包括：主窗口、配方、数据、报警、初始窗口。主窗口用来显示主监控图面。配方窗口用来调用配方及显示配方中各相关参数的设定值。数据窗口用来显示运行过程时各数据的当前值。报警窗口用来显示和记录具有报警属性的各数据对象的报警情况。

2）命令语言的编写

3）各图素的动画连接与设计

4）调试及运行

4　定义数据词典

数据对象是构成实时数据库的基本单元，建立实时数据库的过程就是创建数据对象。定义数据对象包括：

1）指定数据对象的名称、类型、初始值和数值范围。

2）确定与数据变量存盘相关的参数，如存盘周期、存盘时间范围等。

打开工程浏览器的“数据词典”选项卡，进入数据词典窗口页，新增15个数据词典。具体如表1。

5　组态画面设计与制作

主窗口由碱液罐和碱液进出口阀、有机液罐和有机液进出口阀、反应罐、搅拌电机、水泵、成品罐和成品罐出口阀等。主窗口如图1所示。

罐体的制作方法(以碱液罐为例)：用圆角矩形工具在主窗口画一适当大小的图，对该图的填充动画进行连接，表达式为\\本站点\碱液罐液位，填充方向为从下往上，另二个罐同理制作。管道的制作方法（以碱液罐出口管道为例）：用管道工具在主窗口的合适位置和方向画管道（注意：一定要从液体流动的起点画至终点），对管道进行流动动画连接，表达式为\\本站点\碱液出口阀==1。水泵和搅拌电机的制作都是从图库中加载的图素，再进行各自的动画连接。

配方画面由配方表格和4个按钮组成，如图2所示。首先在工程浏览器界面的配方选项中新建一个配方，在配方定义界面定义一个4行4列的配方，并在第一列中分别输入碱液比例、有机液比例、搅拌设定时间、加热设定温度四个参数，再在相对应的位置输入对应方案时的参数值，保存配方至D盘。在配方窗口画一个如图的表格，其中：“方案二”的动画连接为字符串输出，表达式为\\本站点\配方名称。碱液比例对应的参数数值动画连接为模拟值输出，表达式为\\本站点\碱液比例，另外三个参数数值同理。“选择配方”按钮的制作方法：用按钮工具画一按钮并修改字符，该按钮的命令语言连接为RecipeSelectRecipe( "D:\Backup\我的文档\组态王\化工工程\化工工程\新配方.csv", \\本站点\配方名称,"请选择方案" )。“调入配方”按钮的命令语言连接为RecipeLoad( "D:\Backup\我的文档\组态王\化工工程\化工工程\新配方.csv", \\本站点\配方名称 )。“上一配方”按钮的命令语言连接为RecipeSelectPreviousRecipe("D:\Backup\我的文档\组态王\化工工程\化工工程\新配方.csv", \\本站点\配方名称)。“下一配方”按钮的命令语言连接为RecipeSelectNextRecipe("D:\Backup\我的文档\组态王\化工工程\化工工程\新配方.csv", \\本站点\配方名称 )。

6　命令语言编写

本案例的命令语言采用事件命令语言来编写

事件描述：\\本站点\自动运行==1发生时：\\本站点\碱液进口阀=1;

事件描述：\\本站点\碱液进口阀==1存在时：\\本站点\碱液罐液位=\\本站点\碱液罐液位+2;

事件描述：\\本站点\碱液罐液位>=90发生时：\\本站点\碱液进口阀=0;\\本站点\有机物进口阀=1;

事件描述：\\本站点\有机物进口阀==1存在时：\\本站点\有机物罐液位=\\本站点\有机物罐液位+2;

事件描述：\\本站点\有机物罐液位>=90发生时：\\本站点\碱液出口阀=1;\\本站点\有机物进口阀=0;

事件描述：\\本站点\碱液出口阀==1存在时：\\本站点\碱液罐液位=\\本站点\碱液罐液位-0.5;\\本站点\反应罐液位=\\本站点\反应罐液位+2;

事件描述：\\本站点\反应罐液位>=100发生时：\\本站点\有机物出口阀=0;

\\本站点\搅拌电机=1;

事件描述：\\本站点\搅拌过程时间>=\\本站点\搅拌设定时间 发生时：\\本站点\搅拌电机=0;\\本站点\搅拌过程时间=0;\\本站点\水泵=1;

7　结束语

本文分析了化工工程的案例任务和控制要求，在组态画面及命令语言等方面给出了设计和编写。将此案例应用于课堂教学中,让学生在解决实际项目的同时理解课程知识，使教学环节更贴近实际项目，培养学生的实际应用能力。

参考文献

［1］亚控公司.组态王使用手册[M].北京亚控科技发展有限公司,2007.

［2］刘艳军.基于 P L C 的交通灯控制系统设计及教学应用[J].科技创新导报，2011,20：152-153

第7篇：化学工程的应用范文

[关键词]数字信息技术 工程图学 教学改革 数字化教学

引言：工程图学是我国工科院校各工科专业学生必修的一门专业基础课程，国内高校中，传统的工程图学教学方法是使用尺规仪器在黑板上绘图、由教师进行课堂授课，因而就会出现如下的的问题：在上课时间有限的条件下，教师不可能，也没有足够精力把全部立体图形都呈现在黑板上，难以达到理想的教学效果。

信息技术与网络技术在20世纪90年代中后期得到很大发展和利用，而社会发展依靠教育，数字信息技术必然应当服务于教育领域，国家在新时期将“教育信息化”、“教学数字化”两个目标同时提出，以达到通过科技促进教育的发展和人才培养的目的[1]。

一、数字化教学的内涵

数字化教学的含义一般是教师和学生在数字化资源环境中，把现代教育理论作为指导，运用数字化资源和技术以数字化教学模式对学生进行培养教导，以达到培养满足社会需求的、具有创新意识和能力的高素质人才的教育教学活动。在目前的文献中，尽管没有文字对数字化教学定义进行直接表述，但是对“信息技术与课程的整合”有所涉及。数字化技术在教学中应用的关键环节就是整合信息技术与课程内容。这些表述在某些程度上解释了数字化教学的基本内涵。

以下是国内一些教育界人士对数字化教学的两种表述。华南师范大学教育技术研究所李克东教授认为：对于信息技术与课程整合，我认为它是指在课程教学过程中把信息技术、信息资源、信息方法、人力资源和课程内容有机结合，共同完成课程教学任务的一种新型的教学式。是与传统的学科教学有着密切的联系和继承性，又具有一定相对独立特点的教学类型。对它的研究与实施，将对发展学生主体性、创造性和培养学生创新精神和实践能力具有重要意义[2]。北京师范大学现代教育技术研究所何克抗教授认为：信息技术与课程整合的本质与内涵是要求在先进的教育思想、理论的指导下，尤其是主导――主体教学理论的指导下，把以计算机及网络为核心的信息技术作为促进学生自主学习的认知工具与情感激励工具、丰富的教学环境的创设工具，并将这些工具全面地应用到各学科教学过程中，使各种教学资源、各个教学要素和教学环节，经过整理、组合，相互融合，在整体优化的基础上产生聚集效应，从而促进传统教学方式的根本变革，也就是促进以教师为中心的教学结构与教学模式的变革，从而达到培养学生创新精神与实践能力的目标[3]。

数字化教学的关键是科技技术和资源整合，目的是把数字化信息技术应用到教育教学中，从而利用新技术达到更加理想和完善的教学效果，让它们服务于教师和学生，促进高校教育朝着科技化、信息化发展。

二、工程图学数字化教学国内外现状

目前，国外有关开发基于web协作学习系统的研究很多，基本上是开发适应远程教育模式的教育平台，为教学提供网络环境的系统支持。在我国由于网络在教育中的渗透和网络环境对学习方式的影响，对传统教学的模式和手段都造成了冲击， 因此近年来基于数字化教学资源的各类课程的教改研究也发展的很快。如大连理工大学建设了内容丰富的工程制图教学网站，为工程图学教学提供了大量的共享资源。其他一些学校也做了类似于此的建设。但对数字化教学资源环境下“工程图学”课程教学改革研究还十分有限，大都局限在开发网络课件、建立教学网站等初级阶段。对网络资源共享环境下“工程图学”课程新的教育模式、教学方法等的研究还不深入，或很少涉及，尤其是利用网络资源及其他数字化教学资源指导学生自主、协作、探究学习的学习方式等方面的研究还很薄弱。因此探索和研究在数字化教学资源环境下“工程图学”自主式的探究学习活动和协作学习的最佳方式及其影响因素，创设交互式学习环境，激发学生的自主探究学习兴趣和进行个性化协作学习，成为现代工程图学教学改革的重要课题。

三、工程图学数字化技术的应用

工程图学具有很强的实践性，基于这个特点，我们应当发挥现代信息技术的优势特点，深层改革工程图学这门课的教学模式、教学方法以及教学组织架构。在高层次上促进研究型学习的理论与实践。凭借数字化教学资源为学生营造一个交互式学习环境，激发学生自主的、探究的学习兴趣，提高个性化协作学习的意识和能力，从而提高学生的科研素质和教学质量。数字化教学资源的优质、多维、高效的特点为这一目标提供了基础和可行性。

（一）多媒体技术在工程图学教学中的应用

1.多媒体技术概述

多媒体课件教学是数字化教学中使用普遍并且易于学习和操作的一种数字化教学方式。与传统板书相比，因为多媒体融合了图片、声音、动画等多种信息技术，大大提高了学生的学习兴趣。多媒体教学课件信息充实、直观性强、操作灵活，具有利于调动学生兴趣、理解方便、实时互动、节约空间和时间的优点。 可见使用多媒体教学，对于提高教学质量、学生的学习效果，具有重要作用。

2.多媒体软件的应用

在制作工程图学媒体课件时，通常使用专门软件制作工程图形、实体、动画，再通过多媒体平台软件进行素材整合，形成一个关联的整体。软件选择首先要考虑能否完成课程内容的需要，其次要考虑制作工作量。在教学中通常选用以下二种软件作平台。

（1）Powerpoint

使用Powerpoint作为课件制作编辑软件，能比较容易地制作出内容丰富且带有多种特效的幻灯片。一些提纲性和概念性的文字内容可应用其文字编辑功能进行常规编辑;利用绘图工具对点、线、面的投影等图形内容进行绘制，并通过自定义动画设置来演示作图过程。对于复杂的图形（如三维实体模型），可利用其它软件制作，然后将其插入到页面中并与其它内容组成完整的教学课件。

如下图1为机械制图教学Powerpoint媒体课件展示。

图1：工程图学Powerpoint课件

（2）Authorware

Authorware是一种以图标为基础的多媒体制作软件。Authorware课件可以实现人机交互有，易于激发学生的学习兴趣和主动性。它不仅能够进行信息控制、组织、传递，还可以实现对信息内容和形式的分解、加工、改造等操作，创造出一种新的信息表现形式。在该环境下用交互、导航、转换等实现交互，其流程图的设计制作方式能清晰地表达多媒体作品的复杂结构。有很多功能是Powerpoint难以做到的。

如下图2为工程图学教学Authorware媒体课件展示

图2：工程图学Authorware课件

（二）网络技术在工程图学教学中的应用

1.工程图学网络教学概述

当今社会计算机在人们的生活、学习和工作中起着举足轻重的作用，计算机网络有着信息资源量大、信息捕捉传递快捷、利于资源共享的特点。在数字化、信息化、网络化迅速发展的知识经济时代，进行网络形式的教学是工程图学课程发展的必然趋势。

网络教学的主导是老师，主体为学生。把网络技术作为载体，把学习能力的培养作为首要目标，是一种先进的教、学互动的教学方法。应用先进的教学手段，对学生的感知力、认知程度都会有积极的促进作用，对提高教学效率和质量有着不可低估的作用。

2.工程图学网络互动教学模式探究

工程图学教学方式与其他课程有很多不同的地方，在教学过程中经常需要用到三位零件与二维图形互相转换的空间思维活动。通过网页上的文字和图形表达工程图学概念，实现对学生空间想象能力的培养，这是工程图学网络教学所追求的目的，所以我们应该努力完善和拓展网络教学模式，使工程图学网络课件更具有实用性，更好地发挥网络技术的先进作用。

工程图学网络教学模式的具体方式思考如下：我们首先考虑的是如何使用网络技术顺利地完成课堂教学，即怎样才能最大程度地帮助学生理解和掌握教师所要传达的思想，同时使教师在进行课堂授课时更加方便、灵活。除此之外还应该考虑通过网络技术减轻教师批改作业的劳动量。学生利用网络系统进行远程作业、提交作业，同时教师通过网络系统了解学生的作业情况。这就要求工程图学网络教学系统应该包含以下的基本功能：用户登录、课堂教学、习题检测、反馈交流、资源支持等。

工程图学网站系统的结构大致思考如下图3，各部分功能叙述如下：

（1）用户登录认证：包括学生登录和教师登录，主要是用来提供建立用户信息、验证用户身份的作用，网络课件用户通过用户名和密码登录后就可以在线使用网络教学课件，学生和老师之间就可以进行实时交流。

（2）教师应用系统子系统：主要包括学生管理、作业布置、作业检测、课件维护、资源管理等模块。教师通过此子系统对学生进行认证管理、学习情况指导记录等教学工作，在进行每一次网络教学之后教师根据授课内容和学生的学习情况布置相应的作业并可以在线检测学生提交的作业，从而减少了教师批改作业的工作量。课件维护功能主要用于教师对网络课件进行定期维护完善以保证其能够正常使用和运行。资源管理则是提供网络课件资源比如课堂教学讲解、学习资料库等进行更新、替换等管理工作。

（3）学生应用系统子系统：主要包括实力模型库、习题库、课堂学习、互动论坛等模块。学生可以通过实力模型库来对工程图学的实力模型进行观察学习以提高对工程实体在工程图学表达的感知能力。习题库是为对那些学有余力的同学设置的学习模块，学生在完成教师布置的作业后，可以在习题库中找一些自己比较感兴趣的习题进行学习和巩固。课堂学习模块主要是用来给学生提供课堂教学记录、回放，对在课堂学习没有掌握好的学生可以有一个再学习的机会，对于帮助大部分学生学习好这门课程有着很大的作用。

图3：网络教学系统结构

（三）其他一些数字化技术在工程图学教学上的应用

（1）AutoCAD。可以用来制作工程图学教学课件，它具有特别方便的的绘图功能，并能可以进行3D图形绘制。教师不但可清晰、准确地将教学用图用它绘制，而且还可用不同的颜色把不同的线标示出来，填补了教材上图形都是黑白图线的缺陷。将绘制好的图形应用到其它多媒体软件中，通过技术处理制作成所需要的媒体课件。

（2）三维建模软件如UG/NX、Pro/E、Solidworks等建模软件技术已经发展的非常完善，利用先进的三维绘图软件建立教材上的教学模型存在着两方面的优势：一方面可以随着教材教学的变化及时更新教学模型且最大程度上降低经济投入，另一方面在教学中可以进行三维实体的动态演示，实现对实体模型的旋转放大平移等操作，进而不同角度的视图得到展示，使学生对三维实体有直观的了解。并且也避免了携带实体模型笨重不便的缺陷。运用三维建模软件可以建立基本几何体截交线、相贯线、组合体以及标准件视图剖视图零件图等的教学模型。（如下图4）

图4：三维软件相贯线教学模型

（3）Flas软件的应用，Flash具有丰富的图形绘制功能，用户可通过绘图工具进行各种矢量图形的制作，并能产生翻转、拉伸、擦除、变形等效果。如对于工程图学中投影理论及视图的形成过程采用Flash制作，可直观显现投影原理和投影方法。在讲截交线时，理解基本体如棱柱、棱锥及回转体被一截面截切需要有一定的想象能力，但用Flash制作的动画演示，学生会很快理解这一截切过程和截交线的形状，有效地克服了学生空间想象的困难，大大提高学生的感知效果，缩短认知过程。

四、工程图学数字化教学展望

计算机在人们的生活中已经越来越普及，在教育学领域中更应该抓住新技术，使用现代化教学手段更好地去营造优质的教学环境。只有通过不断学习，善于利用现代科技成果，教师才能在教学实践中找到方向。数字化教学技术飞速发展，使教学过程中数字化技术的运用越来越普遍。教师在学习多媒体、计算机技术的同时，也应该关注教育理论的发展，随时用先进的教育理论来指导自己教学，发挥数字化教学的优势。

数字化教学的灵魂是课程体系、内容的改革。目前在工程图学课程的体系内容改革中，出现了多种不同的模式。我们应该努力探索适合学校自身特点的工程图学新课程体系与内容的安排。一旦有了一个较好的现代化工程图学教学课程体系和内容，就应当紧紧抓住数字化教学的核心，做到课程内容与信息技术的整合，发挥出数字化教学在工程图学学科中的巨大潜力。

基金项目：本课题为黑龙江省教育科学“十二五”规划课题“工程图学数字化教学资源与学习环境建设研究”（编号：GBB1211019）

[参考文献]

[1]张尧学，教育部：20项工作确保高校教学质量教育报，2006.7.

[2]张钟宪，李定华，吉琳等.加强实践教学环节，注重创新能力培养[A]//大学化学化工基础课程报告论文集[C].北京：高等教育出版社，2006：522-524.

第8篇：化学工程的应用范文

关键词：任务驱动 课程设计 教学方法 教学内容

中图分类号：G642.0

文献标识码：C

化工原理是制药、化工等专业的基础课程，是学生将来从事工程技术工作，实施常规工艺、常规管理和常规业务的基础。本文试对化工原理课程的任务驱动教学加以探讨。

1 问题的提出

化工原理课程内容以工程应用为背景，以单元操作为主线，包括典型设备的结构、原理、操作性能和设计计算等。通过本门课程的学习，使学生受到必要的基本操作和基本计算训练并获得常见单元操作过程的基础知识、基本理论。但是，以传统的“教师教，学生学”的方式教学效果并不理想，主要原因如下。

1.1学生既有知识水平与学习习惯的限制

高职高专学生普遍基础知识不够扎实，学习能力较弱。加之大部分学生学习习惯欠佳，没有课后复习的习惯，使得他们难以掌握枯燥的理论知识。

1.2学生缺乏动手实践机会

标准设备的选型与非标准设备的设计是制药、化工等行业工程技术人员的重要技能之一。技能的获得主要依靠本人的亲身经历和实践训练。而传统教学法重视知识的传授，对技能的训练不足。学生即使掌握了一些知识点，也难以灵活运用。学生体会不到课程的应用价值，就会对课程失去兴趣。

受以上因素制约，传统教学法难以调动学生的积极性，教学效果欠佳。

2 教学方法选择

教学方法的选择中应注意以下原则：以学生为教学主体；以提高职业实操技能和理论知识水平为目的；教学贴近专业技能、贴近日常生活、贴近知识重点。针对本课程性质和学生实际情况，采取任务驱动教学法进行教学。

3 教学设计

3.1情境设置与任务分解

任务驱动教学法以任务为核心，学生在完成任务的过程中培养解决问题的能力并完成知识体系和经验的建构。它提倡以学生为主体，进行自主学习，教师扮演指导者、组织者、帮助者和促进者的角色，充分调动学生的积极性、主动性和创造性，提高学生的学习效率。

3.2下达任务

任务正式实施前，教师先让全班学生自由组合成每组4～6人的小组并进行内部分工，向各小组下达任务并简单讲解任务涉及的生产工艺及相关理论知识。为避免雷同，每个小组的原始数据有所不同。

3.3初步实施

教师分配任务后，学生于课下查阅相关资料，并以小组形式通过资料共享、讨论、交流等方式对任务进行研究、探讨，进行初步的选型计算并书写计算书。

3.4学生互评、教师点评

各小组将计算书副本交给指导教师及其他小组同学，并于课上以PPT形式展示本小组的初步实施结果，其他小组点评。教师对各组学生的错误之处加以纠正，并在所有小组的汇报结束后针对各小组的共性问题加以点评、指导。

3.5任务完成

学生根据互评及教师点评结果，修改并进一步完善计算书，得到最终结果。

3.6知识总结

课上完成任务后，教师利用2学时左右的时间，带领学生对流体输送任务的一般完成方法及涉及知识点、公式等进行系统的梳理、总结和提炼。

3.7仿真实训

通过单元操作仿真软件操作，构建理实一体化的教学模式，使学生获得理论与实践相结合的经验，了解实际的生产流程，巩固所学知识在生产实践中的应用。

3.8任务型作业

传统的作业主要考查学生对知识点的掌握程度，不适用于能力本位的任务驱动教学法。笔者采用任务型作业作为对课堂教学的补充。任务型作业由各组学生利用一周时间于课下独立完成，并于课堂上进行答辩。

3.1～3.8构成一个完整的教学单元。

3.9成绩评定

本课程的评定标准如下：

总成绩=平时成绩×50%+期末考试成绩×50%

期末考试以开卷考试方式进行，主要考查学生对理论知识的掌握程度。经过简化的工程计算和工程问题占总题量的60%；纯理论知识占总题量的40%。

平时成绩包括出勤（10%）、纪律（10%）、参与程度（10%）、课上任务完成情况（15%）、仿真实训成绩（25%）及任务型作业完成情况（30%）五部分构成。前三部分由学生组内互评、组间互评和教师评价构成，后三部分由教师评定。每单元评定一次，满分100分。以各单元的平均成绩作为学生的平时成绩。

4 总结与反思

实践证明，学生在“做中学、学中做”的任务完成活动中，学习积极性、主动性均有改善，课堂、课后时间利用率皆有提高，学习习惯有所改善，教学效果优于传统教学法。但受到师资、学生素质，硬件条件等条件的影响，教学效果仍有待进一步提高。通过本课程的设计、实施，现将值得注意的地方总结如下。

4.1任务的设置应与学生的水平相适应

任务的设置需具有系统性和可操作性，并充分考虑学生既有的知识量和能力、逻辑水平，将教学内容细化为难易度适中的具体任务，以免学生因任务过于容易、无挑战性而失去兴趣或因任务过于困难、无法完成而丧失信心。

4.2教师必须进行充分的准备

教师的水平直接决定了任务实施的效果和教学效果的优劣。为保证教学效果，教师必须有充分的时间进行岗位调研、课程设计、任务选择，并在将任务引入课堂前自己操作一遍以上，以充分把握教学进度，并对可能遇到的问题进行有针对性的准备。

4.3必须做好学生的思想工作

学生已经习惯知识单向传授、被动学习的传统教学法。难以适应需要自己动手、动脑，课后还要独立完成任务的任务驱动教学法。故教师必须对学生进行必要的思想工作，使学生接受“做中学、学中做”的思想，以免学生产生抵触情绪。

4.4不可忽视理论知识及对学生的指导

进行选型、设计类任务需要一定的理论基础，而高职高专学生基础较差，理论知识储备严重不足，在实施任务的过程中必然会遇到种种困难。教师必须在学生实施任务前进行必要的理论知识铺垫，并根据学生的任务实施情况及时给予指导。

第9篇：化学工程的应用范文

关键词：工程技术；化学反应；应用技术

中图分类号：G633.8 文献标识码：B文章编号：1672-1578（2015）04-0025-01

化学工程技术是一门主要研究化工生产过程中研究和开发以及过程装置的设计、制造和管理的综合性技术。化学工程技术在化学生产中的应用已涉及到各行各业，化学工程技术的发展对于强化化工生产过程，提高产品质量，降低原料和能量消耗，对于企业的技术改造以及新技术的开发起着重要作用。

1.新型反应技术的研究

1.1 超临界化学反应技术。超临界液体是指在温度和压力都处于临界点之上时，此时状态处于液体和气体之间，具有这两种状态的双重性质。这种状态的流体不仅在化学工业、生物化工、食品工业有广泛的应用，而且还在医药工业等领域应用很广泛，已经显示出巨大的魅力，极具发展前景。近年来，化学界将超临界水氧化法应用到保护环境的领域，但是都处于初级发展阶段，很不成熟。

1.2 绿色化学反应技术。绿色化学是指对环境不会造成污染的，有利于保护环境的化学工程。绿色化学简单说就是采取化学的技术和方法来减少或消除那些对人类有害的、妨碍社区安全的、对生态环境会产生不利影响的原料或溶剂等。绿色化学是将污染从源头进行消除的工程，因此很彻底，这主要包含原子经济性和高选择性的反应，生产出对环境有利的材料，并且回收废物循环利用的一门科学技术。

1.3 新的分离技术。从广义上看，分离强化首先是对设备的强化，随后对生产工艺进行强化，整体来说就是只要能将设备变小、将能量转化效率提高的技术都是化工分离技术强化的结果，这样不仅有利于实现可持续发展，同时也是化工分离技术的重要技术与主要趋势之一。然而，古老的化工分离技术原理：利用沸点的不同，将不同的组分从分离塔里分离出来。随着科技的发展及国内外的分工合作共同研究除了大量新的分离技术，具有广阔的发展前景，但是这些在应用中同样也存在着很多问题，此项研究对相关分子蒸馏的基础理论探究比较少，没有在理论上充分说明和指导，对设计刮膜式分子蒸馏器也没有深入的研究。随着信息技术和科学的不断进步和发展，分离技术也随之得到改善，取得了长足的进步，逐渐信息技术引入到分离技术的研究与开发上，例如在研究热力学和传递的性质、多相流等方面，这些都是信息技术发生功效的主要分离技术，再如分子模拟大大提高了预测热力学平衡和传递性质的水平。对分子的设计加速了可以加速分离，因此对研究和开发新的高效的分离剂有深远的意义。信息技术的引进对于分离过程的深入产生了重要的作用，而且还能提高工作效率。

2.传热过程中一些新的研究进展和方向

2.1 微细尺度传热学研究进展。微细尺度是从空间尺度和时间尺度微细的探讨和研究传热学规律，现在传热学中已经自成一个分支，发展前景广阔。当物体的特征尺寸远大于载体粒子的平均尺寸即连续介质时假定依然会成立，但是由于尺度的微细，原来的假设的影响因素也会相对的发生变化，这就导致了流动和传入规律发生着变化。目前，微米、纳米科学已经取得长足的进步，受到人们的广泛关注，诸多领域都是围绕微细尺度传热学进行研究的。其中高集成度电子设备、微型热管、多空介质流动传热等多项研究都是微热尺度传热学研究取得的丰硕成果。

2.2 强化传热过程的研究进展。这项研究主要是从改进换热器设备的形式入手，提高传热的效率，并想办法改进设备使其持续对外放热，这种改进包含发明新的传热材料和改进生产工艺，将过去的设计进行优化等方法。

2.3 传热理论研究进展。近年来，传热研究者一直都致力于滴状冷凝在工业生产上的应用，但至今仍未能很好的实现，主要问题是如何获得实现滴状冷凝，并且使其冷凝表面寿命延长。改变冷凝界面的性质，将滴状冷凝应用到工业上进行传热改造是传播热学研究的主要热点之一。沸腾的传热方式不仅在机械、动力和石油化工等传统的工业之中广泛使用，而且在航空航天技术等高科技领域也广泛的应用着。长期以来，人们都在对液体发生核态沸腾的主要原因和具有高换热强度的机理进行着深入的探究。由于沸腾的现象是复杂和多变的，这些都导致了我们不能利用常规的计算方法来计算出沸腾所能传输的热量。到现在为止，加热器表面受到水沸腾时产生的气泡的影响，这一问题是最需要得到解决的，也是研究的重点所在，对沸腾传热进行计算大都采取机理模型，这种方法存在严重的缺陷就是计算的准确率很低，而且需要大量的实验做基础，所以目前应用的范围较窄，目前没有能较准确计算沸腾传热的计算式，因此我们有另辟蹊径，从新的角度来探究和研究问题，从基本理论出发，提出新的理论与计算方法或研究出新的模型，将数学与之相结合计算出沸腾所传出的热量，这将成为今后研究的重中之重。

3.促进化学工程技术发展的对策

3.1 着眼全局提高化学工程技术水平。化学工程科学近年来的发展趋势已经明显地呈现与多学科交叉的现象，要进一步促进化学工程技术的进步，就要从全局出发综合考虑与化学工程交叉的各个领域的情况。要统筹考虑各个领域的运用，做好整体的规划，协调各项科学的开发利用。并且统筹现有领域的同时积极开拓新的研究领域，使各个学科领域相互促进，最后实现共同发展。

3.2 提高化学工程机械设备研究水平。机械设备是提高一项技术必须具备的，先进的机械设备能为更高水平的技术研究硬件支持。但是相对而言，目前化学工程技术方面的机械设备还比较落后，应该加强研究力度，向世界化学工程技术研究的机械水平靠近。有了这些高科技水平的机械设备，在化学工程技术领域赶超世界水平指日可待。