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化学工程与应用化学范文1
关键词：化学工艺；绿色化工；技术应用要点
0引言
近年，社会公众的环保意识逐步地提升，国家也大力地倡导在社会中发展绿色经济，建立友好型的工艺技术。在这种背景下，绿色的化工技术就被研发出来，其中绿色技术更多的是指在传统的化工产品生产期间，减少对外界环境的污染，降低资源的消耗，实现技术的可持续发展。
1绿色化工技术的重要性分析
化工企业在生产化工产品期间，应用绿色技术来避免生产过程给外界环境带来的破坏和污染。尽量地去降低能耗，使用节能环保的材料，这样才能够使公司在激烈的化工市场中，获得独特的竞争优势。从原材料运输到工厂，然后再将原材料运输到生产线上，在各作业环节加强控制，使化工产品的生产走向环保化。利用零污染、低耗能的技术，来减少污染物的排放，进而全面提高化工企业内部的制造技术水平。在印刷和药物的生产领域中，都会应用一些绿色化工技术，此时该技术就为国内的化工行业指明了未来的发展方向。
2绿色化工技术在化学工程中的应用分析
2.1合理地选择催化剂
在化工产品的生产领域中，使用大量的催化剂（如图1所示）会显著地提高化学反应的效率，进而加快化工产品生产的速度，可以明显提高整个化工产品的经济效益。因而，化工企业应该根据实际的化学反应状况，以及根据生产出来的化工产品特性，来选择催化剂。此外，还要避免化工产品所形成的副产物被随意地丢弃、排放，而造成化工产品的副产物危害到外界的环境。此时，要重点去管控好催化剂的使用，应用一些无毒无害催化剂。在此基础之上，还要加强对各废弃物排放管控，应该结合实际的要求，来选择催化剂材料，选择毒性不大，而且危害程度较低的材料，才能够保证化工产品的生产绿色化。
2.2应用没有污染的化工原材料
科学地选择化工材料是降低化工污染的一个有效的方法，通常情况下，社会公众都会认为化学合成物大多都是化工原料，并且认为大多数的化合物都有毒性，会对人体产生较大危害。随着近年国内科技技术的飞速发展，一些化工原料被研制出来，有些化工原料是从农作物和植物中提取出来，它可以替代化学的合成物，来充当化学产品的制剂。因而，选择危害较小、绿色环保材料，从源头上去抑制化工的污染。在生产期间，确保化学制剂使用合规，避免使用那些毒害较大、污染较大的化学药品。
2.3科学选择化学反应
在化工产品生产期间，要求能够使用一些高效的化学反应，才能够提高化学反应效率。通常化学反应都会产生副产物，而对外界环境带来污染破坏。此时，公司要综合考量化学反应经济性和环保性，来实现降低污染的目的，这也是当前绿色技术的一个重要组成和应用的目的。公司综合考虑经济成本、经济效益和污染问题，应用合理的化学反应方法，来实现控制化工污染的目的。
3绿色化工技术的应用分析
3.1应用清洁的生产技术
化工企业应用比较清洁的技术，能够有效地减少生产过程的污染，例如，通过一定的处理设备，来降低化工产品的粉尘、废气，对废弃物进行回收利用，这样会实现资源的高效使用，也能够减少固体垃圾的产生。当这些化工的污染物进入到地下水和土壤中，会扩大污染的范围。有些工厂内部有大量的悬浮颗粒物的粉尘，这些粉尘就会形成粉尘污染，空气中的固体离子增多，当吸入到人体内部会直接导致心肺病的产生。因而，要科学地处置生产现场的粉尘和废弃物，来实现环保生产的目的。
3.2应用生物技术
将新型生物技术运用到化学制品的制造中，例如可以运用基因工程技术、生物技术和细胞工程技术，利用生物体内部所产生的生物酶，来作为化学反应的催化剂。将生物化工的合成技术作为当前化工产品的一个主流技术，可以实现绿色生产的目的。生物技术中的膜技术是仿生学的一个重要技术组成，它也可以实现再生资源的循环利用，来形成化学品。绿色的生物技术需要从动植物内部提取相应的原料，例如，煤炭、石油等都是由生物经过数万年的生物化学反应，而形成的能源原料。在当前的一些化学反应中，会使用生物酶作为催化剂，这种催化剂的催化效率显著地要高于化学试剂的效率，这样生物酶作为催化剂，可以实现环保生产、无污染生产的目的。并且化学的反应比较温和，形成的副产物对外界环境危害较小。
3.3利用友好型的环保产品
在化工生产过程中，产生的污染物会直接影响到人们的日常生活。因而，在使用环保产品期间，要尽量地避免使用那些高污染的产品。汽车在行驶中可以燃烧生物柴油、生物汽油，这些生物材料的生产制造不会对外界产生较大的污染。同时，生物酒精汽油燃烧时对外界的环境破坏力度较小，有些化石燃料内部有大量的硫化物，在燃烧之后，会产生二氧化硫，会直接危害到大气的平衡，以及会给国内的大气带来破坏。社会公众平时会使用一些塑料的产品，塑料的包装袋，这些塑料袋的使用会给人们的生活带来便捷。当人们使用完了之后，就会将这些塑料袋随意丢弃，塑料袋难以分解，分解时间会长达数百年，会给社会环境带来极大的影响，也会形成大量的固体废弃垃圾。因而，需要对现有的化工技术进行转型升级，生产一些环保型的乙醇汽油，可降解分解的塑料，供为大众使用。例如，化工产品生产单位将其经营的重心转移到绿色产品生产上，大量的使用农作物植物，作为原料的提取材料。在生产期间，可以使用甘蔗来提取乙醇，作为稀有的原料物质。
3.4清洁生产技术的应用
当前国内的清洁生产技术已经被应用到金属冶炼，海水淡化等各个行业中，应用的清洁技术生产的有害物质不多，而且清洁技术会直接将废弃物排放控制在环保的要求标准内。在海水淡化工程中，应用环保清洁的方法，来在海水中去提纯淡水。淡水是人们基本的生活用品，社会对于淡水需求量较大，然而国内淡水资源却偏少，这是利用海水淡化技术，为人们提供丰富的淡水资源。在生产淡水期间，利用环保型的化学制剂，来提纯淡水、蒸馏淡水，这种化学试剂的危害都较小。
3.5优化改善现有的化工工艺流程
在化工产品生产期间，企业要转变现有的生产方式，改变过去仅仅依靠一个装置给各个设备供热的模式，可以给厂房的顶层安装太阳能电池板，来利用太阳能为化工生产线提供电力来源。此时，化工产品的生产单位也可以购置余热的收集装置，利用该装置，可以将生产线上的各类热收集。然后，对这些能量进行转化，进一步地转化为电能，来为生产线进行循环的使用。
在生产化工产品期间，也可以利用电机驱动的方式，来作为生产线的电力来源。应用变频的电动机，会降低电能消耗，有些电机在开机时浪费的能源较多，此时应用变频电机控制电机中的频率，来减少电力能源的浪费消耗，也能够使整个生产线变得更加稳定。在生产环节中，会产生许多化工副产物，这些副产物对外界环境有一定的污染。但是通过将这些副产物的回收利用，可以提高公司的经济效益。
化学工程与应用化学范文2
关键词：仿真平台；化工实验；课程教学
中图分类号：TP391 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2015）25-0088-02
Chemical Experiment Simulation Platform Used in Professional Course Research and Exploration
PENG Fu-nan， SUN Huai-yu
（Shenyang university of chemical technology， Shenyang 110142， China）
Abstract： Research on chemical experiment simulation platform， which suit for economy development. The system can provide a safe and stable environment without high temperature and high pressure， inflammable， and explosion. Chemical simulation platform improved chemical professional students' theoretical knowledge and practical ability， meet the needs of the education teaching reform.
Key words： simulation platform； chemical experiment； education teaching
随着化工生产技术的飞速发展，生产装置的大型化、生产过程的连续化和自动化程度不断提高，对从事化工行业的生产操作人员进行的实际操作能力的提高显得尤为重要。化工实验仿真平台的研究，能适应经济与行业发展需求，为在常伴有高温、高压、易燃、易爆等不安全因素环境下工作的操作人员和学生等，提供安全、稳定的操作环境；提升化工专业学生的理论知识水平与实际操作能力，满足教育教学改革的需要。
化工实验仿真平台的研究，注重培养学生规范操作、团结合作、安全生产、节能环保等职业素质是，深层次地揭示教学内容的新方法，为受训人员提供安全、经济的离线培训条件，已经越来越受到人们的重视，是化工专业的学生必须掌握的操作技能。随着计算机仿真技术在教育领域的应用研究的进一步深入，以及硬件设备价格的不断降低，化工实验仿真平台作为一个新型的教学媒体和技术，以其自身强大的教学优势和潜力，将会逐渐受到教育工作者的重视和青睐，最终在科学教育领域中被加以广泛应用。
最初应用于化工专业教学的仿真系统软件主要是化工单元操作的简单模拟，显示画面简单，仅仅是有关教材知识的另一表现形式。[1]近年来，化工专业教学仿真培训软件正由单纯的单元操作向典型工艺流程过渡。[2]
现针对以往的化工仿真平台只搭建静态的化工流程画面，不能动态显示的问题，以及以往的平台只能应用已创建的实验内容进行展示和应用的问题，我们开发了一款针对化工专业课程的化工实验仿真平台。
化工实验仿真平台的研究，得到的是一种可组态的软件系统，可以根据实验需求定义组态多种不同的实验项目（实验单元），在各实验单元中都编有实验说明，主要设备、显示仪表和现场阀说明，开车操作规程，正常操作规程，停车操作规程及事故处理，并配有带控制点的工艺流程图、趋势图，仪表和设备参数设定，具有考核功能等。化工实验仿真平台的用例图如图1所示。
化工实验仿真平台实现的主要功能有：
1）系统组态，根据实验需求定义组态多种不同的实验项目（实验单元），对主要设备、显示仪表和现场阀进行参数属性说明，开车操作规程，正常操作规程，停车操作规程及事故处理等说明。
2）启动实验，通过加载已有的实验项目，启动实验项目，开始实验练习。
3）参数配置，在仪表菜单下，可以通过编辑仪表对仪表参数进行设置，同样，对于设备也可以进行类似的参数配置。
4）考核评分，根据已经设置的考核点，针对已完成的实验项目给出评分。
5）实验指导，开始实验练习之前，认真阅读实验指导，以正确安全的完成实验项目。
6）报警列表，在实验项目进行过程中，当设备或仪表的工作状态超出预先设定的上、下限时，系统会自动报警。
7）趋势曲线，根据实验项目的加载运行情况，实时地显示当前实验项目中各个设备及仪表工作的趋势曲线。
8）远程指导，系统提供一个教师端，实现对学生在线的远程指导。
9）系统监控，系统提供一个监控端，多所有实验客户端进行实时的监控，并可以收集实验考核成绩。
10）权限管理共有三个级别的操作权限，分别是：工程师、技术员和操作工。在实验的进程中，对参数的操作权限有不同的级别。
该平台为化工原理的实验教学提供经典实验的组态项目。化工过程的开车、停车步骤及设备操作调节控制方法，了解事故产生与原因和造成的后果，学习排除事故的方法，将完成经典化工实验项目组态的平台应用到化工实验教学中，不断的听取学生和教师的反馈意见，积极的改进平台，完善平台。
参考文献：
化学工程与应用化学范文3
关键词： 化工原理课程；教学改革；立体化教学
中图分类号：G642文献标识码：A文章编号：1006-4311（2012）07-0213-03
0引言
一般而言，人才类型主要有两种：学术型（研究型）人才和应用型人才。应用型人才是指能将专业知识和技能应用于所从事的专业社会实践的一种专门的人才类型，是熟练掌握社会生产或社会活动一线的基础知识和基本技能，主要从事一线生产的技术或专业人才。
高等教育必须适应社会的发展，随着科技水平的不断提高，社会经济的快速发展、产业结构调整加快，社会对应用型人才的需要显得尤为迫切与紧要。因此，大众化教育和人才市场需求状况赋予了高等教育新的历史使命。
教育必须为社会主义现代化建设服务?因此，普通高等工程本科教育所培养的学生，应具有较宽厚的理论基础、系统的专业知识和相关知识；掌握科学的研究方法和实验技能；在新产品、新工艺的研究、开发、设计方面有较大的潜力与后劲[1]，以满足社会对应用型人才的需求。
目前我国高等教育存在高校定位不清、特色不明、培养目标含糊、教育观念和教学内容陈旧、教育模式落后等诸多问题，致使人才培养与社会及市场需求有较大出入，大力实施应用型人才培养模式及课程教学的改革已迫在眉睫。
化工原理课程是化工及其相关专业学生必修的一门技术基础课，是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。现行的化工原理课程教学过程包括三个环节：理论课程教学、实验课程教学和课程设计。理论课程的主要任务是介绍流体流动过程、传热过程、传质过程（动量传递、热量传递、质量传递）的基本原理及主要单元操作的典型设备构造、操作原理、过程计算、设备选型及实验研究方法等。实验课与理论课同步进行，目的是培养学生针对工程性设备动手能力、观察能力、分析问题和处理问题的能力。课程程设计是一个总结性的教学环节，针对化工厂中一个实际的化工单元操作，完成主体设备的工艺设计，附属设备的选型设计，主体设备总图的绘制。由于化工原理课程已经形成了较为完整的课程体系，因而在教学内容和教学模式上也比较固定。随着化工领域技术的飞速发展，教学环境与认知理念的不断更新，传统化工原理课程多年来一成不变的教学体系和教学方式在诸多方面逐渐呈现出许多弊端。如感性认识与理性认识的脱节、理论与实践的脱节等等，这种单一的教学模式将使学生在学习化工原理课程的过程中遇到各种困难，以致严重影响学生的学习兴趣和课程的教学效果。因此，打破传统知识灌输的单一模式，强化化工原理课程的教学改革，显得非常必要与迫切。
基于现代教育学理念和现代社会对人才培养的要求，根据化工原理课程的教学实践与体会，提出以化工原理课程三个教学环节为基础，充分结合现代信息化教学技术，数字化学习资源、虚拟化网络空间，以及丰富的第二课堂教学活动，构建有一定深度和广度的化工原理学习空间，引导学生通过通过多元化的教学方式，进行自主性、探索式学习，以实现化工原理课程的抽象内容具体化、复杂过程简单化、教学方式多样化、教学目标全面化，构建化工原理课程的立体化教学模式[2,3]，实现教与学的立体交融。
1理论课程教学的立体化
根据专业的特点和需求，科学地安排理论课程教学计划与教学内容，构建课堂教学——现代教育技术——现代信息技术——多媒体教学资源——精品课程网站——企业实习基地有机结合的多元化、立体化教学形式。理论课立体化教学体系如下：
1.1 改革教学计划，拓展教学立体空间理论课程教学环节是化工原理课程教学的核心，是学生学习掌握课程知识的主要渠道，因此理论课程教学的质量与效果是决定化工原理课程教学成败的关键。因此，保证教学质量、提高教学效果也就成为化工原理课程教学改革的主要内容与目的。教学质量与教学效果的好坏，不仅取决于任课教师的基本素质，教学过程的设计与设置对教学质量与教学效果有着举足轻重的影响。
化工原理课程是工科类相关专业的主要专业基础课，涉及的专业非常广，不同的专业对课程的教学内容的要求也有较大的区别。由于各高校各专业化工原理课程的教学学时被不同程度地压缩，因此，根据专业的特点进行课程内容的筛选显得十分重要。
化工原理是一门介绍化工过程单元操作的原理以及设备的课程，是一门紧密联系实际的课程。因此，在课程教学计划中应该为学生提供广阔互动空间与认知空间，在有限的教学学时中合理地安排一些教师与学生、学生与学生、学校与企业等一系列互动元素[4]，以强化学习过程中的深入理解以及理性认识与感性认识相结合。
1.1.1 利用微格教学增加互动空间[5,6]在教学计划中加入微格教学环节，让学生针对课程中某一概念、原理或某一过程进行深入讨论，然后通过微格教学形式去表达自己的理解、认识与观点，最后由教师点评为结束。
微格教学环节为教学过程提供了良好的师生之间、学生与学生间的互动空间，对提高学生学习兴趣、强化教学内容的理解与掌握具有很好的促进作用。
1.1.2 利用工厂见习突出理论联系实际由于化工原理课程的教学内容与工厂企业的设备流程密切相关，因此化工原理课程教学过程中的认识实习环节应成为重要的教学环节[7,8]，而这个主要环节却往往被多数学校所忽视。
在教学计划中加入化工原理见习教学环节，请车间的技术人员针对各单元操作介绍具体操作过程中的经验和体会，使学生对单元操作的基本原理、流程以及典型设备的结构、性能及操作原理有了充分的感性认识，可为学生更好地理解掌握理论课程的内容奠定坚实基础。
1.1.3 利用教学录像强化感性认识化工原理课程中涉及到许多在课堂上难以直观表达的内容，如各种换热器的构造、各种类型塔板的结构、离心泵的气缚与气蚀现象、板式塔的气液接触状态、板式塔降液管液泛与淹塔等。借助教学录像的实况播放及讲解，可以将离心泵、换热器、塔设备、液液萃取等单元操作的原理、设备结构、操作现象等内容直观地展现给学生。因此，在教学计划中加入化工原理教学录像播放环节，将为学生拓展学习空间的提供重要途径。
化学工程与应用化学范文4
建筑结构抗震分析是土木工程专业教学的重点和难点。一方面，它涵盖地震工程、抗震工程、结构动力学等多种专业知识，内容丰富，综合性强;另一方面，实际教学过程中，这些知识通常是在几门独立的专业课程中分别教授的，学生不易整体把握所学知识。在这种传统的教学方法下，学生能较好地掌握各门课程的基础知识和理论方法，但缺乏一个综合平台帮助学生融会理解、实际运用这些分散的知识。
其实，大学校园本身便是一个合适的综合平台，可以提供开展科学探究所需的各种基本教学资源，从这个角度来说，校园是一个鲜活的实验室。校园实验室(Campus As Laboratory, CAL)这个概念，最初由普林斯顿大学于2011年提出。具体到建筑结构抗震分析，特别是区域建筑抗震分析来说，大学校园建筑不仅结构类型多样、跨越年代广泛，提供了丰富全面的研究对象，而且数据资料容易获取，甚至还能获得部分建筑的设计详图，有利于建立结构分析模型。
清华校园建筑震害预测程序就是清华大学校园实验室项目的成果之一。该程序以清华大学校园建筑为研究对象，以身边的科学间题为切入点，较之相对枯燥的书本知识，贴近生活的案例更易激发学生的探索热情。同时，学生可利用该程序直观地理解、巩固并综合运用所学知识，提高实践和创新能力，甚至以此为平台进行更深入的研究探索。此程序可以用于《土木工程概论》、《结构动力学》、《抗震工程概论》、《防灾减灾工程学》等课程的辅助教学。
2清华校园建筑震害预测程序
清华校园建筑震害预测程序(以下简称震害预测程序)，由清华大学土木工程系开发完成。通过网络搜索以及实地调研等方法，收集了清华大学绝大部分校园建筑的坐标、层数、层高、建造及加固年代、结构类型等基本宏观信息。利用这些信息，为各个建筑生成相应的剪切层模型，在用户选定的地震动下，对这些校园建筑进行弹塑性时程分析，并直观地展示整个清华校园建筑在地震作用下的响应和破坏状况。
依据输入文件中提供的结构层数等宏观信息，基于美国Hazus软件的调查统计和该程序开发者的研究工作，计算得到结构的各阶周期、各层层间骨架线和滞回参数以及各个破坏状态对应的层间位移角限值等，建立剪切层模型，从而在指定的地震动作用下，进行弹塑性时程分析，得到结构的时程响应。
该程序包含以下功能模块:建筑结构信息的读取与编辑、地震波的可视化选择与反应谱的生成、清华校园建筑在地震作用下的响应分析计算、以及结构的响应时程和破坏情况的直观展示等。由于各个模块都具有丰富的表格、曲线甚至是动画功能，能直观、生动地呈现从模型建立到结果显示等整个震害分析过程，加之所选择的分析对象是学生所熟悉的校园建筑，因此该程序可为结构动力学、地震工程等多个土木工程专业学科的教学提供帮助:不仅能使相关专业知识更形象、易于学生接受和理解，同时还能为感兴趣的学生进行诸如地震损失评估等更深入的研究提供一个基础平台。
3清华校园建筑震害预测程序在土木工程专业学科教学中的应用
3.1结构抗震工程
震害预测程序的建筑结构信息读取与编辑模块，包含剪切层模型、结构层间滞回关系、结构破坏状态及对应的层间位移角限值等结构抗震工程专业知识，可用于辅助其教学工作。输入或修改结构的层数、结构类型、建设年代等信息，该程序会白动计算层间滞回参数等的取值。其中，对于钢筋混凝土框架结构，采用修正的Clough层间滞回模型进行模拟;对于钢结构，采用理想弹塑性模型模拟;而其它以剪切变形为主的结构，则使用捏拢模型作为滞回规则。同时，也可以手动修改这些取值，程序会实时更新对应的滞回曲线的形状。
以上功能有助于学生理解层间滞回参数的概念和意义，探讨不同结构类型的层间滞回特点。结合震害预测程序的分析计算和结构破坏状态展示，可以进一步探究不同结构类型、滞回性能等因素对结构抗震性能的影响。
3.2结构动力学
震害预测程序提供对剪切层模型的周期和振型计算功能。例如，一个四层结构的频率和一阶振型。调整阻尼比等参数，并重新计算，可以分析各个参数对结构频率和振型的影响，加深认识多白由度体系的白振规律;选择不同的校园建筑，可以对比不同类型建筑的结构动力学性质差异。学生还可利用程序所提供的结果与白己手算的结果进行对比，进一步巩固课程中所学的知识。
3.3地震工程概论
地震动的主要特性可由反应谱和加速度时程曲线等加以刻画。一般的教学通常侧重于讲解反应谱的概念、利用加速度时程计算反应谱的原理、以及根据规范反应谱进行结构抗震设计的方法步骤等。学生可以根据相关公式和中国《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)的规定掌握简单的结构地震作用的计算，但不易直观地认识普通反应谱与规范给出的设计反映谱的区别、基本烈度与超越概率对规范反应谱形状的影响等。
震害预测程序中地震波可视化选择与反应谱生成模块所提供的功能。将其用于地震工程概论的课程教学，可以清晰地展现几个著名地震波的时程曲线，并方便地生成指定峰值加速度(PGA)下这些加速度时程曲线对应的反应谱。将反应谱与规范反应谱绘制在同一区域，可以对比二者的区别与联系，体现规范反应谱的特点:它是为方便工程计算而进行的简化处理方法。此外，8度罕遇地震对应的规范反应谱与PGA为0.4g的加速度时程对应的反应谱相比，其最大反应比较接近，这类对比有利于帮助学生理解抗震设防烈度和设计基本地震加速度的对应关系。
3.4防震减灾
在给定地震动和PGA的条件下，震害预测程序可进行弹塑性时程分析，并能在分析结束后，直观地呈现校园建筑的楼层位移响应时程、详细信息和最终破坏情况。
在防震减灾教学过程中，震害预测程序可以有以下应用:
1)比较分析不同结构在地震作用下的响应。
该程序中建立了清华大学校园中600多栋建筑的模型，不仅包含钢筋混凝土框架、钢框架、框架剪力墙、砌体结构等多种结构类型，而且包括不同年代、不同高度的结构。在给定地震动作用下，可以比较分析这些不同类型的结构在地震作用下的响应特点，使学生加深对地震作用的认识。例如，观察整个校园的破坏和倒塌情况可知，一般砌体结构和建筑年代较早的结构破坏较严重。
2)比较不同地震波对结构的作用。
一方面，学生可以选择并观察汉川波等几条典型地震波对结构的作用，激发学习兴趣;另一方面，还可以对比不同地震波对结构的作用，通过观察这些地震波对应的反应谱的特点，可以体会反应谱的物理意义。例如，反应谱峰值对应的周期较短的地震波，对低层结构等周期较短的结构破坏性更大;反应谱峰值对应的周期较长的地震波，则对中高层结构等周期较长的结构破坏性更大。
3)展开更深入的探索研究。
震害预测程序还为学生展开更深入的探索提供了平台。例如，可以通过收集校园建筑的财产、人员分布情况等信息，并添加到震害预测程序中，从而探索校园建筑地震损失评估方法;可以将校园道路抽象成无向图等适当拓扑结构，利用图论中的Dijkstra算法考虑人群的疏散交通需求，综合震害预测程序计算得到的建筑破坏与倒塌情况，进行震后应急疏散的研究等。学生可以充分利用熟悉的校园环境，采集所需数据，整合至震害预测程序中，进行各种有意义的学习探索，更好地掌握和运用防震减灾知识。
4结论与展望
化学工程与应用化学范文5
一、金属间化合物材料的概述和应用
金属间化合物是指以金属元素或类金属元素为主组成的二元或多元系合金中出现的中间相。金属间化合物主要指金属与金属间，金属与类金属之间按一定剂量比所形成的化合物，金属间化合物有的已是或将是重要的新型功能材料和结构材料。金属间化合物的历史由来已久，金属间化合物的研究已经成为材料科学研究的热点之一。人们发现许多金属间化合物的强度并不是随温度的升高而单调地下降，相反是先升高后降低。因为这一特性，掀起了新一轮金属间化合物的研究热潮，使金属间化合物具备了成为新型高温结构材料的基础。现在已研究出许多方法和措施，用来改善和提高金属间化合物的塑性，为将金属间化合物材料开发成为有实用价值的结构材料打下基础。金属间化合物是航空材料和高温结构材料领域内具有重要应用价值的新材料。金属间化合物强度高，抗氧化性能好和抗硫化腐蚀性能优良，优于不锈钢和钴基，镍基合金等传统的高温合金，而且具有较高的韧性，因此金属间化合物被公认为是航空材料和高温结构材料领域内具有重要应用价值的新材料。金属间化合物材料作为近20年内才发展起来的新材料，相对于传统金属材料具有特殊的优点和规律，广泛用于制备金属间化合物基复合材料。金属间化合物相对于金属材料为脆性材料，相对于其他材料则具有一定的韧性，并且具有相当高的塑性。某些金属间化合物还具有反常的强度-温度关系，在一定的温度范围内，强度随着温度的升高而升高，这对高温结构材料的开发和应用给予很大的希望。此外许多金属间化合物材料具有良好的抗氧化性能，耐腐蚀性能和耐磨损性能，如Ni-Al金属间化合物和Fe-Al金属间化合物材料。因此采用金属间化合物和其他材料相复合制备复合材料可以提高金属间化合物材料的力学性能。
金属间化合物具有一系列的优异性能是最具有吸引力的新一代高温结构材料和表面涂层材料。金属间化合物的种类非常多，近年来国内外主要研究集中于Ni-Al金属间化合物，Ti-Al金属间化合物，Fe-Al金属间化合物等含Al金属间化合物的研究。目前金属间化合物材料已经研究和开发的较为广泛。许多金属间化合物材料已经用于铸造，锻压和高温熔炼等。金属间化合物材料具有高温强度好，高温抗蠕变性能强，抗腐蚀性能好，抗氧化性能好等优点，且在一定的温度范围内金属间化合物的屈服强度随着温度的升高而升高。但是金属间化合物材料作为使用的结构材料，还存在硬度低，断裂韧性差以及高温强度低等缺点。将金属间化合物与其他材料进行复合制备金属间化合物基复合材料，以制备出兼具有二者优点的复合材料是当前的重要研究和发展方向。金属间化合物材料具有较高的加工硬化率和较特殊的高温性能，因而被认为是下一代高温结构材料和高温耐磨损材料之一，特别是在改善金属间化合物材料的塑性后，更是受到了广泛的重视和研究。为了进一步提高金属间化合物材料的综合性能，很多研究工作者在金属间化合物材料中加入强化相制备金属间化合物复合材料，即形成金属间化合物基复合材料。可以向金属间化合物中加入碳化物硬质相制备耐磨损的金属间化合物基复合材料。金属间化合物材料具有许多优秀的性能而被广泛的应用到工程领域中。
二、金属间化合物在材料科学与工程专业教学实践中的研究和应用
金属间化合物材料由于具有许多优异的性能而被广泛的应用在工程领域中，所以应该在材料科学与工程专业的课堂教学和实践教学中增加一些金属间化合物的知识和内容。金属间化合物材料主要包括Al系金属间化合物材料，主要有Fe-Al金属间化合物，Ni-Al金属间化合物，Ti-Al金属间化合物等，还有其他的如Cu-Al合金，Cu-Zn合金以及Ni-Ti合金体系等金属间化合物材料。由于一般常用的金属间化合物是由两种金属元素形成的化合物并具有典型的二元相图，所以可以通过认识和了解金属间化合物学习和掌握二元相图的知识内容。此外金属间化合物材料的制备工艺方法也有很多，主要有金属熔炼法，高温自蔓延反应合成法，机械合金化法，反应烧结法，粉末冶金工艺等多种方法。其中反应熔炼法是将不同种金属元素放到熔炼炉中进行熔化形成金属合金熔体使其均匀混合并冷却形成金属间化合物材料。高温自蔓延反应合成方法是通过反应放出大量的热量维持反应继续进行最终形成所需要的金属合金材料。机械合金化工艺过程是利用高能球磨机把两种纯金属粉末放入球磨罐中并加入适量的添加剂进行球磨，粉末的制备由机械合金化过程完成，块体的制备则由烧结过程实现，机械合金化工艺是一种固态反应的过程。机械合金化技术是近年来发展起来的一种材料制备方法，机械合金化工艺通过对粉末反复的破碎，焊合来达到合金化的目的，由于合金化过程中引入大量的应变，缺陷以及纳米级的微结构，机械合金化制备的材料具有一些与传统方法制备材料不同的特性。通过机械合金化工艺就可以制备出金属间化合物粉末。粉末冶金技术是制备金属间化合物材料比较常用的一种方法。以单质或合金粉末为原料，一般是先用塑性加工的方法把粉末制备成所需要的复合材料制件，然后在烧结同时实现了制件的成型。反应烧结法是将不同种金属元素粉末通过热压烧结工艺或者常压烧结工艺形成金属间化合物块体材料。金属间化合物材料的制备通常采用粉末冶金工艺进行制备。
由于金属间化合物材料原料成本较低，制备工艺不复杂，所以对于金属间化合物材料的制备和性能的研究工作可以引入到材料科学与工程专业的实验教学工作中。可以在实验教学的课程中增加金属间化合物材料的制备和性能的研究内容，例如通过反应熔炼法，机械合金化方法和粉末冶金法等制备金属间化合物材料，并对金属间化合物材料的结构和性能进行研究。通过以上实验教学过程可以锻炼学生的实践能力和分析能力，还可以加深学生对材料科学与工程专业知识内容的认识和了解。在上述实验方法中，其中机械合金化工艺是比较实用并且能够在实验室里进行的。机械合金化工艺是将两种不同的金属粉末混合并经过高能球磨过程制成金属间化合物粉末，并通过烧结过程制备金属间化合物块材。机械合金化工艺可以在实验室里进行，可以安排学生通过机械合金化工艺制备金属间化合物材料。此外在本科学生的专业课程设计和毕业设计期间也可以安排学生进行金属间化合物材料的制备和性能的研究工作。通过对金属间化合物材料的制备和性能的研究工作，使得学生充分的认识和了解金属间化合物材料的性能特点，并加深学生对所学习的材料科学与工程专业课程知识内容的认识和了解，使得学生对材料科学与工程专业的课程内容有一定的掌握和熟悉，并通过实验教学过程提高了学生的实践能力和分析问题解决问题的能力，扩展了学生的知识面。所以本文作者认为应该在材料科学与工程专业的实践教学过程中增加一些关于金属间化合物材料的实验课程，并以金属间化合物材料的制备和性能的研究内容作为实验教学课程，这将有助于提高学生的实践能力并扩展了学生的知识面，这为本科学生以后学习材料科学与工程专业的知识内容打下坚实的实验基础。
三、金属间化合物材料未来的研究方向和发展趋势
化学工程与应用化学范文6
[关键词]应用型本科 电气工程及其自动化 顶岗
一、应用型本科人才培养的特点
应用型本科教育的任务是培养面向生产、工程、管理和服务等一线的高级应用型专门人才，它既不是基于技能的职业型教育，也不是基于理论的研究型教育，而是培养介于技能应用型和工程研究型之间的工程应用型人才。专业建设围绕“重基础、宽口径、强实践、擅应用”的应用型人才培养目标，通过加强师资队伍建设和实验室建设，加强产学合作，将其建成特色明显的应用型工程技术专业，培养具有较强实践能力和创新精神的应用型高级工程技术人才。
二、实践教学在电气工程专业人才培养中的重要性
1．目标定位
应用型本科实践教学必须是专业技术应用能力和专业技术理论有机的结合。因为是针对高科技部门、技术密集产业培养高级技术应用型人才，故要求具有一定的基础知识理论、具有较高的综合素质、具有较强的实践能力和适应性，具有一定创新潜力的技术和技术开发能力，具备解决工程实际问题能力的现场工程师。除此之外，实践教学在培养过程中还可拓宽专业面和知识面，加强学生创新能力和实际工作能力的培养，实现后续发展。
2．学科特色
我校电气工程及其自动化专业是湖南省普通高等学校重点专业，其二级学科电机与电器是湖南工程学院重点建设学科。电气工程学科专业坚持培养应用型工程技术人才，在全国电机、电器行业享有较高知名度和声誉。本学科专业的二级学科电机与电器，在湖南省高校中处于优势地位。在全国高校同类专业中，也有自己的特色，那就是始终坚持培养面向全国电机电器行业从事设计与制造的高级工程技术人才。
3．出现的问题
工科院校人才培养计划中的实践教学环节一般都有随课的实验教学、课程设计、毕业实习和毕业设计。这些实践教学环节大多为具体的理论课程服务，没有形成体系，整体优化程度低，模式比较单一，综合性实践教学环节较缺乏；部分实践教学的培养目标不明确或教学内容与培养目标脱节；设计性的实践教学大多停留在书本上、图纸上，而结合工程实际的内容较少，实施性差；针对实际应用的实践环节对象陈旧，脱离实际；学生一般处于被动学习状态，创造性难以得到发挥等。
三、顶岗实践教学的实施方案
1．基本思路
顶岗实践教学环节与其它实践环节不同。其一是所处学习阶段特别，执行时间一定要在学生已学完公共基础课、专业基础课，而专业课已开设一段时间后。其二是教学环境特别，执行场所一定要在专业对口的企业进行，学生在工作岗位上与工程技术人员或工人一起工作、学习，真实地进行工程综合能力训练。其三是学习目的特别，执行的目的一定是针对实际工作对象解决实际问题，面对的是立体的事物、交叉的技术，而不是平面的、单一理论上的问题。因此，顶岗实践教学的教学形式、内容、方法和手段都要进行相应的改革。顶岗实践教学的总体思路是：根据人才培养目标要求，以实践技能训练为手段，充分利用社会资源，结合理论知识，培养学生的工程综合素质和创新能力，以达到学以致用的目的。
2．组织保证
（1）学校在四年制电气工程及其自动化专业本科生的人才培养计划中设置顶岗实习教学环节。顶岗实践教学设置为2～4周，一般安排在三年级至四年级的暑假或三年级下半学期。这个阶段的学生既修完了公共基础课、专业基础课，又学习了一定的专业知识，是结合已学专业基础理论理解、消化专业知识的最佳时期，既有理性认识，又可增强感性认识。
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（2）学校应与企业建立长期互利的合作关系。学校在企业创建实习基地，签订长期产学合作的协议，一方面企业为学校提供顶岗实习基地，委派有经验、能胜任的工程技术人员或高级技术工人给学生集中讲课，指导学生现场操作，形成良好的“师徒”关系。另一方面，学校为企业提供强大的技术支持，帮助企业解决生产中的技术攻关课题。再一方面，企业可以在实习的学生中择优挑选满意的学生作为企业的后备人才，提高了学校的一次就业率，同时也提高了企业的知名度。
3．顶岗实践教学过程中的具体执行办法
我校在各企业都建有实习基地，针对学生所学专业方向的不同，把学生分散到企业的各个分厂和车间，采用岗位轮换的办法，安排学生从事技术、管理、生产等不同的工作岗位，按每个岗位的性质不同，定期轮换，在指导教师的指导下参与实际工作，提高动手能力和解决实际问题的能力，实现真正意义上的顶岗。
2004级的学生在湘潭电机集团顶岗实践教学期间，电机专业方向的学生不仅要在生产电机零部件的结构件分公司下料车间、零件车间、线圈车间、模具车间顶岗实习，而且还要在电机事业部的大电机生产车间、中型电机生产车间从事电机局部装配、整装、调试以及型式或出厂试验等工作。对于电器专业的学生来说，电器结构的表面现象不难理解，而为什么要采用不同的结构形式，结构形式对产品的性能有何影响就不那么容易掌握了，尤其是触头电弧的燃烧过程与电弧熄灭需采用的措施，抽象的书本知识是很难理解透彻的。通过顶岗实践教学，学生亲手安装触头、灭弧室，调整触头结构参数，进行出厂试验，在生产过程中与企业技术人员沟通交流，再对照书本上讲过的理论知识，从理论到实际，从浅到深，从表面到内涵，从知其然不知其所以然到完全理解，学生从真正意义上掌握了所学知识，学以致用。
四、顶岗实践教学的实施效果
通过顶岗实践教学后培养出来的学生，用人单位普遍反映：（1）学生的综合素质明显提高。（2）竞争意识、质量意识、创新意识明显提升。（3）自信心明显增强。经过各个岗位的轮换后，学生还清楚地了解到自己真正适合什么样的工作，毕业时有目的地寻找适合自己的工作岗位，明确了自己奋斗的目标，最大程度地实现自我价值。
应用型本科院校毕业生在顶岗实践教学环节中的收获不仅体现在专业知识的拓展、专业技能的提高上，而且还塑造出了胆大心细，不迷信书本，实践出真知的创新意识。在人际方面，毕业生还充分认识到与人为善、尊重他人、宽容的为人之道。
参考文献
[1]夏建国，刘晓保.应用型本科教育:背景与实质[J].高等工程教育研究，2007，(3).
[2]倪伟，马从国.电气信息类专业应用型本科人才培养模式的探索[J].中国电气教育，2007，(11).
