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關(guān)鍵詞:化學(xué)工程;日常生活;化學(xué)工程技術(shù);污染;聯(lián)系
1概況
我國(guó)的化學(xué)工程在上世紀(jì)八十年代的改革開放后得到了經(jīng)濟(jì)、資源、人才的各方面政府性支持,從而得到了飛躍性的發(fā)展,逐漸的對(duì)我國(guó)的能源產(chǎn)業(yè)、人民生活的“衣”、“食”、“住”、“行”和環(huán)境保護(hù)方面產(chǎn)生重要的影響。我們的生活中其實(shí)就會(huì)遇到很多有關(guān)化學(xué)工程技術(shù)的問(wèn)題。首先,能夠解決資源浪費(fèi)問(wèn)題;其次,是指導(dǎo)各類化學(xué)實(shí)驗(yàn)的基本和需要,任何實(shí)驗(yàn)都依賴于堅(jiān)實(shí)的化學(xué)工程技術(shù)作為理論支持和指導(dǎo);最后,化學(xué)工程技術(shù)的發(fā)展能夠有效的改善我國(guó)能源供給不足的問(wèn)題,多種新能源的出現(xiàn)能夠保障我國(guó)的能源供應(yīng)量,以維護(hù)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。
2化學(xué)工程的涵義和特點(diǎn)
2.1化學(xué)工程的涵義
化學(xué)工程生產(chǎn)過(guò)程中包括化學(xué)工程和物理工程[1]?;瘜W(xué)工程是以多學(xué)科交叉進(jìn)行的技術(shù)研究,但由于其與社會(huì)經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)生活各方面有著緊密的聯(lián)系和積極的影響,因此成為社會(huì)進(jìn)步與發(fā)展的關(guān)鍵性產(chǎn)業(yè)。
2.2化學(xué)工程的特點(diǎn)
復(fù)雜性是化學(xué)工程最為顯著的特點(diǎn)?;瘜W(xué)工程作為一個(gè)學(xué)科,其輔學(xué)科是多樣化的;作為一項(xiàng)研究,其研究對(duì)象是復(fù)雜的;作為一種應(yīng)用型的技術(shù),其涉及到的社會(huì)生活領(lǐng)域是廣泛的。復(fù)雜性是化學(xué)工程技術(shù)的研究和發(fā)展過(guò)程中的能夠體現(xiàn)其特征的關(guān)鍵詞,研究過(guò)程自身具有復(fù)雜性、物系對(duì)象具有復(fù)雜性、流動(dòng)邊界具有復(fù)雜性等等。
3滲透到生活各領(lǐng)域的化學(xué)工程技術(shù)
生活領(lǐng)域中的化學(xué)工程技術(shù)是十分基礎(chǔ)并且廣泛的,涉及到“衣”、“食”、“住”、“行”和環(huán)境保護(hù)的方方面面?;瘜W(xué)工程作為一種現(xiàn)代學(xué)科,在研究其應(yīng)用領(lǐng)域的時(shí)候,只需要對(duì)比如今的生活與古人生活的不同之處便可以一目了然。
3.1衣——多樣化的服裝材料
化學(xué)工程技術(shù)在日常生活的“衣”方面的體現(xiàn),主要貢獻(xiàn)就是合成纖維。合成纖維不僅可以用于生產(chǎn)服裝、漁網(wǎng)、繩索等生活用品,還可以生產(chǎn)工業(yè)用織物、隔音、隔熱、電氣絕緣材料等,醫(yī)療用布等醫(yī)療用品[2]。古人在穿著方面多使用棉、麻、絲、綢、皮革等制品,在顏色、功能和韌上難以與如今的紡織用品相比較,這多虧了現(xiàn)代化學(xué)工程技術(shù)的發(fā)展。如今,以化學(xué)工程技術(shù)為技術(shù)支持的合成材料已經(jīng)在諸多領(lǐng)域代替了天然纖維,其地位也已經(jīng)早期超越了天然纖維,市場(chǎng)占有度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于棉麻等天然纖維,成為人們?nèi)粘I钪械谋匦杵贰?/p>
3.2食——便捷、美味的食物
人類對(duì)于美食的追求是自古便有的,但是古人多是把關(guān)注點(diǎn)放置在珍貴的食材和烹調(diào)技藝之上?,F(xiàn)代的人類通過(guò)化學(xué)工程技術(shù)的支持,人工性的合成了多種調(diào)味品為烹調(diào)增加口感,同時(shí)研發(fā)出的食品添加劑和防腐劑在保證食品色澤和口感的基礎(chǔ)上,還將食物的保鮮期大大的增長(zhǎng)了,研發(fā)出的例如方便面一類的方便食品為現(xiàn)代人類的快節(jié)奏生活提供了食物保障。結(jié)合了生物工程的化學(xué)工程技術(shù),提高了水稻和小麥等糧食作物的產(chǎn)量,解決了地球日益增長(zhǎng)的人口的飲食問(wèn)題,同時(shí)將外來(lái)植物種類進(jìn)行改良以適應(yīng)本地的氣候條件。人們能夠吃到來(lái)自地球另一邊的食材也有著化學(xué)工程的貢獻(xiàn)。
3.3住——提高居住質(zhì)量的材料
從現(xiàn)存的古代建筑就能夠知道,在沒(méi)有化學(xué)工程技術(shù)下的居住空間的建造,多用自然中能夠取得的材料,木材、石材、泥土、海草、竹子等。這些自然材料建造的建筑,由于技術(shù)條件限制,高層建筑很少,建筑的抗震性和耐用度成為了一個(gè)重要的問(wèn)題,越是堅(jiān)固的建筑,其建造周期都長(zhǎng)。在化學(xué)工程技術(shù)支持下,現(xiàn)代建筑有水泥、混凝土、鋼筋等等一系列的現(xiàn)代化建筑材料,在保證建筑質(zhì)量的情況下,能夠快速的建蓋起高層建筑,在城市化進(jìn)程快速發(fā)展的今天,能夠有效的提高土地利用率。
3.4行——改善交通設(shè)施使用性
交通是社會(huì)發(fā)展的催化劑。古人使用的交通工具都是人力或者畜力為動(dòng)力,而現(xiàn)代交通工具是以石油為原料,通過(guò)化學(xué)工程技術(shù)開發(fā)出各類供機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)的燃料,在舒適性、運(yùn)載能力、速度等各方面遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于古代交通工具。以石油為原料還生產(chǎn)出了能夠鋪路的瀝青,以橡膠為原料生產(chǎn)出了輪胎。在化學(xué)工程技術(shù)的幫助之下,現(xiàn)代社會(huì)的交通方式呈現(xiàn)多樣化、立體化、網(wǎng)絡(luò)式的發(fā)展,大大縮短了世界的距離感,加快了人們的生活速度和辦事效率。3.5綠色化學(xué)避免環(huán)境污染傳統(tǒng)能源不僅對(duì)環(huán)境危害力量極大,并且面臨著枯竭的危險(xiǎn),因此新能源的開發(fā)和利用就顯得尤為重要[3]。現(xiàn)代化學(xué)工程的發(fā)展方向就是在改良現(xiàn)有技術(shù)的同時(shí),不斷的與新型技術(shù)結(jié)合,研發(fā)新型能源。新型能源的出現(xiàn),不僅僅是能夠填補(bǔ)傳統(tǒng)能源的供應(yīng)缺口,還能夠有效的避免能源使用對(duì)環(huán)境造成的污染。
4結(jié)語(yǔ)
化學(xué)工程對(duì)于社會(huì)的貢獻(xiàn)是巨大的,對(duì)于每個(gè)人的日常生活也是息息相關(guān)的?;瘜W(xué)工程以其多學(xué)科交叉的研究方式,將其研究成果應(yīng)用于社會(huì)生活的各個(gè)角落,逐漸的改善人們的“衣”、“食”、“住”、“行”的質(zhì)量,同時(shí)為創(chuàng)造可持續(xù)發(fā)展的社會(huì)不斷努力。
參考文獻(xiàn):
[1]洪昆.試析化學(xué)工程學(xué)科未來(lái)的發(fā)展動(dòng)向[J].化工管理,2014,08:34.
[2]李文,張桐.分析化學(xué)工程與日常生活的聯(lián)系[J].科技資訊,2013,03:88.
化學(xué)工程與工藝專業(yè)的定位
1.化學(xué)工程與工藝專業(yè)的性質(zhì)及培養(yǎng)模式
化學(xué)工程與工藝專業(yè)屬于工科專業(yè),授予工學(xué)學(xué)士學(xué)位。由于化學(xué)工業(yè)的相關(guān)領(lǐng)域極為廣泛,化學(xué)工程與工藝專業(yè)涉及的專業(yè)方向也就非常多樣化,各高校的化學(xué)工程與工藝專業(yè)特點(diǎn)亦不盡相同。我校近年來(lái)根據(jù)社會(huì)經(jīng)濟(jì)、工業(yè)發(fā)展的需求趨勢(shì),兄弟院?;瘜W(xué)工程與工藝專業(yè)方向的設(shè)置,以及我校原有的相近專業(yè)優(yōu)勢(shì),設(shè)置了能夠體現(xiàn)我校特色的化學(xué)工程與工藝專業(yè)方向,逐步建立了適合我?;瘜W(xué)工程與工藝專業(yè)的教育培養(yǎng)模式。2008年,我校化學(xué)工程與工藝專業(yè)已有7屆本科畢業(yè)生,其學(xué)生就業(yè)形勢(shì)良好,社會(huì)反饋積極.在制定教學(xué)計(jì)劃的工作中加強(qiáng)教學(xué)內(nèi)容和課程體系的改革,加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié),目的在于進(jìn)一步提高教學(xué)質(zhì)量,培養(yǎng)適應(yīng)能力更強(qiáng)的化學(xué)工程與工藝人才。
2.化學(xué)工程與工藝專業(yè)的任務(wù)
根據(jù)化學(xué)工程與工藝專業(yè)的性質(zhì),化學(xué)工程與工藝專業(yè)的任務(wù)是培養(yǎng)學(xué)習(xí)化學(xué)工程學(xué)與化學(xué)工藝學(xué)等方面的基本理論和基本知識(shí),受到化學(xué)與化工實(shí)驗(yàn)技能、工程實(shí)踐、計(jì)算機(jī)應(yīng)用、科學(xué)研究與工程設(shè)計(jì)方法的基本訓(xùn)練.具有對(duì)現(xiàn)有企業(yè)的生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行模擬優(yōu)化、革新改造,對(duì)新過(guò)程進(jìn)行開發(fā)設(shè)計(jì)和對(duì)新產(chǎn)品進(jìn)行研制的基本能力。由于涉及化工的學(xué)科和領(lǐng)域很多,化學(xué)工程與工藝專業(yè)除了讓學(xué)生學(xué)習(xí)一般應(yīng)用化工的基本知識(shí)和基本技能外,還應(yīng)該結(jié)合本地區(qū)、本行業(yè)及本校的實(shí)際情況,重點(diǎn)學(xué)習(xí)化工在某個(gè)或某幾個(gè)領(lǐng)域中的具體應(yīng)用,以便形成不同高校應(yīng)用化工專業(yè)的特色專業(yè)方向.
3.化學(xué)工程與工藝專業(yè)的業(yè)務(wù)培養(yǎng)目標(biāo)
本專業(yè)培養(yǎng)具備化學(xué)工程與化學(xué)工藝方面的知識(shí),能在化工、煉油、冶金、能源、輕工、醫(yī)藥、環(huán)保和軍工等部門從事工程設(shè)計(jì)、技術(shù)開發(fā)、生產(chǎn)技術(shù)管理和科學(xué)研究等方面工作的工程技術(shù)人才。
4.化學(xué)工程與工藝專業(yè)的課程設(shè)置
為了使不同高校既有統(tǒng)一的規(guī)范,又有不同的專業(yè)特色,根據(jù)應(yīng)化學(xué)工程與工藝專業(yè)的任務(wù)和業(yè)務(wù)培養(yǎng)目標(biāo),化學(xué)工程與工藝專業(yè)的畢業(yè)生應(yīng)該具有較扎實(shí)的化工理論基礎(chǔ),較寬的化工應(yīng)用知識(shí)以及一定的工程技術(shù)基礎(chǔ),從而該專業(yè)的課程設(shè)置(公共課、基礎(chǔ)課除外)應(yīng)由基礎(chǔ)化學(xué)課、工程基礎(chǔ)課和專業(yè)方向課3部分組成。基礎(chǔ)化學(xué)課包括:無(wú)機(jī)化學(xué)、有機(jī)化學(xué)、分析化學(xué)、物理化學(xué)等。工程基礎(chǔ)課主要包括:化工儀表與自動(dòng)化、化學(xué)工程基礎(chǔ)、電工電子學(xué)等。專業(yè)方向課:可根據(jù)具體方向選擇專業(yè)化學(xué)課,如電化學(xué)工程方向可選理論電化學(xué)、化學(xué)電源工藝學(xué)、電解工程和電鍍工程等。精細(xì)化工方向可選擇化工工藝學(xué)、化工分離工程、化學(xué)反應(yīng)工程等。另外實(shí)踐性環(huán)節(jié)包括基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、綜合實(shí)驗(yàn)、提高實(shí)驗(yàn)、生產(chǎn)實(shí)習(xí)、畢業(yè)實(shí)習(xí)和畢業(yè)論文等。
我?;瘜W(xué)工程與工藝專業(yè)方向
就專業(yè)方向而言,化學(xué)工程與工藝專業(yè)的性質(zhì)是工科。化學(xué)工程與工藝專業(yè)應(yīng)該是培養(yǎng)具有較扎實(shí)及寬廣的化學(xué)工程理論基礎(chǔ)知識(shí),特別注意培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力及解決實(shí)際問(wèn)題的能力。教學(xué)計(jì)劃的總體設(shè)計(jì)中要體現(xiàn)應(yīng)用型人才所具備的工程技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí),重視實(shí)驗(yàn)、實(shí)踐、實(shí)習(xí)、畢業(yè)論文等環(huán)節(jié)。設(shè)置專業(yè)發(fā)展方向,結(jié)合廣西經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要,建立在合理利用廣西及學(xué)校的資源及適應(yīng)科技發(fā)展、注重社會(huì)需求基礎(chǔ)上。據(jù)此,我?;瘜W(xué)工程與工藝專業(yè)專業(yè)方向設(shè)定為:電化學(xué)工程與精細(xì)化工。
關(guān)鍵詞:化學(xué)工程技術(shù);化學(xué)生產(chǎn);應(yīng)用;分析
在我國(guó),科學(xué)技術(shù)一直是我們的一項(xiàng)重要的生產(chǎn)技術(shù),隨著科技的快速發(fā)展,在化學(xué)生產(chǎn)過(guò)程中也開始廣泛的采用化工技術(shù)。化學(xué)工程技術(shù)主要是一項(xiàng)研究化學(xué)生產(chǎn)過(guò)程中需要采用的相關(guān)技術(shù),其主要目的是對(duì)化學(xué)工程產(chǎn)品進(jìn)行開發(fā)、設(shè)計(jì)、制造和管理。由于化學(xué)工程技術(shù)能夠有效的提高產(chǎn)品的質(zhì)量,同時(shí)也能夠提升化學(xué)生產(chǎn)中的工作效率,因此我們對(duì)化學(xué)工程技術(shù)有了更廣泛的關(guān)注,并不斷的將其拓展到化學(xué)生產(chǎn)中的各個(gè)領(lǐng)域,使得化學(xué)工程技術(shù)能夠發(fā)展的更好,進(jìn)而不斷的推進(jìn)我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和科技發(fā)展,使我們的生活條件更加優(yōu)越。
1化學(xué)工程技術(shù)的技術(shù)概念闡述
現(xiàn)如今,化學(xué)產(chǎn)品已經(jīng)成為了人們生活中非常常見的物品,例如藥物、食品和日用品,還有農(nóng)業(yè)藥物和工廠生產(chǎn)所需的原料等等。因此化學(xué)工程技術(shù)變成為了一項(xiàng)炙手可熱的技術(shù),不斷的受到人們的關(guān)注?;瘜W(xué)工程技術(shù)是根據(jù)化學(xué)理論基礎(chǔ)與相關(guān)的技術(shù)相結(jié)合的一項(xiàng)應(yīng)用于化學(xué)生產(chǎn)中的技術(shù),利用化學(xué)設(shè)備,通過(guò)一系列的化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行產(chǎn)品的大量生產(chǎn)。在化學(xué)生產(chǎn)的過(guò)程中,化學(xué)的反應(yīng)物和設(shè)備對(duì)于工程的技術(shù)要求是非常高的,而化學(xué)工程技術(shù)的優(yōu)勢(shì)就在于能夠滿足化學(xué)反應(yīng)的要求,進(jìn)而提高了化學(xué)產(chǎn)品的質(zhì)量。除此之外,化學(xué)工程技術(shù)還有一項(xiàng)更大的優(yōu)勢(shì)就是對(duì)廢物的處理,這項(xiàng)技術(shù)能夠盡可能不對(duì)環(huán)境造成很大的影響,正符合我國(guó)當(dāng)前對(duì)生產(chǎn)的要求。
2化學(xué)工程技術(shù)在化學(xué)生產(chǎn)中的應(yīng)用
2.1超臨界流體技術(shù)在化學(xué)生產(chǎn)中的應(yīng)用
超臨界流體技術(shù)主要的內(nèi)容是,控制一定的溫度和壓力,使得需要的流體處于液體與氣體中間的狀態(tài)。這種流體的特點(diǎn)集合了氣液的優(yōu)點(diǎn),它的粘度低與氣體相似,它的密度很高與液體相似,這就導(dǎo)致它的擴(kuò)散能力很強(qiáng),介于氣體和液體之間。同時(shí)它還擁有很強(qiáng)的溶解能力和壓縮能力。將這種技術(shù)應(yīng)用于化學(xué)生產(chǎn)中,通過(guò)控制溫度與壓力,得到超臨界流體,利用其擁有的優(yōu)勢(shì)來(lái)達(dá)到節(jié)省能耗的目的?,F(xiàn)如今,我們將這種技術(shù)應(yīng)用于更過(guò)多領(lǐng)域,比如,高分子材料、復(fù)合材料、有機(jī)物材料和無(wú)機(jī)物材料。
2.2傳熱技術(shù)在化學(xué)生產(chǎn)中的應(yīng)用
化學(xué)工程之中的傳熱技術(shù)主要是分為兩方面,一方面是微細(xì)尺度傳熱技術(shù),另一方面是強(qiáng)化傳熱過(guò)程。首先微細(xì)尺度傳熱,是以熱對(duì)流、熱傳導(dǎo)、熱輻射為主要的內(nèi)容,從空間尺度和時(shí)間尺度微細(xì)進(jìn)行討論和研究的一項(xiàng)傳熱技術(shù)。這項(xiàng)技術(shù)在微米、納米科學(xué)中得到了廣泛的應(yīng)用,并取得了不錯(cuò)的成績(jī),因此人們更加關(guān)注它在化學(xué)生產(chǎn)中的應(yīng)用。強(qiáng)化傳熱過(guò)程,主要的重點(diǎn)是通過(guò)調(diào)試換熱器設(shè)備,不斷改進(jìn)生產(chǎn)過(guò)程中的傳熱系數(shù),使其能夠有能力不斷的對(duì)外放熱。為了強(qiáng)化傳熱過(guò)程,就要增加冷熱流體間的溫差,這就必須通過(guò)改變換熱的面積來(lái)提高傳熱系數(shù),從而來(lái)提高傳熱的效率,使得在化學(xué)生產(chǎn)的過(guò)程節(jié)能減耗。
2.3綠色化學(xué)反應(yīng)技術(shù)在化學(xué)生產(chǎn)中的應(yīng)用
通?;瘜W(xué)生產(chǎn)的產(chǎn)品一般對(duì)我們生活有一些影響的,因此我們就需要采用綠色化學(xué)反應(yīng)來(lái)防止化學(xué)生產(chǎn)的過(guò)程中對(duì)環(huán)境造成污染,這是從源頭來(lái)解決污染問(wèn)題的技術(shù)方法。綠色化學(xué)只得就是通過(guò)使用化學(xué)的技術(shù)與方法,結(jié)合相關(guān)的知識(shí)來(lái)解決化學(xué)對(duì)人們和環(huán)境造成的危害。主要要求就是,化學(xué)生產(chǎn)過(guò)程中用到的試劑、催化劑、反應(yīng)原料,和反應(yīng)完成后的產(chǎn)物與副產(chǎn)物都必須對(duì)人類和環(huán)境無(wú)危害,同時(shí)也要保證綠色環(huán)保。例如,采用綠色無(wú)毒的原料方面,可以將石油原料裝換成生物原料。像是在化學(xué)產(chǎn)品尼龍的生產(chǎn)過(guò)程中,原先采用的是含苯的石油化工原料,我們將可以其原料改換成生物原料,一樣也可以制成尼龍,不僅保護(hù)了環(huán)境,而且也保護(hù)了人體收到傷害。除此之外,這項(xiàng)技術(shù)在綠色食品生產(chǎn)中也起到了很大的作用,綠色食物是對(duì)人體很有益的,在其生產(chǎn)過(guò)程中一般禁止使用化學(xué)藥劑,這樣不僅減少了對(duì)人體的傷害,同時(shí)也減少了對(duì)環(huán)境的影響。然而生產(chǎn)綠色食品的代價(jià)就是成本高,為了可以降低成本又能夠有質(zhì)量,我們可以將化學(xué)技術(shù)與生物技術(shù)相結(jié)合,開發(fā)基因技術(shù),提高并促進(jìn)農(nóng)作物的產(chǎn)量和質(zhì)量,生物技術(shù)與化學(xué)反應(yīng)技術(shù)相結(jié)合可以在以下過(guò)程中充分的利用。
3現(xiàn)今化學(xué)工程技術(shù)存在的問(wèn)題
3.1化學(xué)工程技術(shù)需要進(jìn)一步的提高
現(xiàn)如今,我國(guó)的化學(xué)工程技術(shù)應(yīng)用的領(lǐng)域非常更廣泛,但是仍存在一些不足。滴狀冷凝在工業(yè)上的應(yīng)用仍然不能有很好的表現(xiàn),因?yàn)樵讷@得滴狀冷凝后,冷凝的液滴不能夠被長(zhǎng)久的保存,所以,我們應(yīng)該在這問(wèn)題上有進(jìn)一步的研究,從而來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。使得我國(guó)的化學(xué)工程技術(shù)能夠有更好的發(fā)展,人們能夠有更好的生活條件。
3.2化學(xué)工程技術(shù)的人才匱乏
在化學(xué)工程中存在的另一個(gè)嚴(yán)重的問(wèn)題就是技術(shù)人才問(wèn)題,只有用化學(xué)專業(yè)技術(shù)強(qiáng)的人才,才能夠更好的提高化學(xué)生產(chǎn)的質(zhì)量。而我國(guó)現(xiàn)在就存在這樣的問(wèn)題,化學(xué)領(lǐng)域的工作人員的普遍的技術(shù)能力和專業(yè)能力不強(qiáng),主要是由于我國(guó)的教育體制問(wèn)題,當(dāng)代的大學(xué)生理論要點(diǎn)掌握很好,但實(shí)際操作方面卻嚴(yán)重的匱乏,這就導(dǎo)致技術(shù)型人才的缺乏,從而影響了化學(xué)工程技術(shù)的進(jìn)步。
4對(duì)化學(xué)工程技術(shù)的發(fā)展提出對(duì)策
4.1不斷提升化學(xué)工程技術(shù)
隨著我國(guó)的科技不斷的發(fā)展,化學(xué)工程技術(shù)也會(huì)越來(lái)越進(jìn)步,我們應(yīng)該不斷的更新技術(shù),以此來(lái)適應(yīng)社會(huì)科技的發(fā)展。應(yīng)該在鞏固傳統(tǒng)的化學(xué)技術(shù)的同時(shí)不斷的添加新型技術(shù),并拋棄不利的部分,從而實(shí)現(xiàn)化學(xué)工程技術(shù)有更好的發(fā)展。
4.2培養(yǎng)化學(xué)技術(shù)人才
人才的重要性是我們有目共睹的,化學(xué)技術(shù)人才對(duì)于化學(xué)工程的發(fā)展有著至關(guān)重要的作用。因此為了化學(xué)工程技術(shù)能夠有更好的發(fā)展,我們重點(diǎn)培養(yǎng)化學(xué)技術(shù)人才,化學(xué)生產(chǎn)企業(yè)可以通過(guò)與相關(guān)專業(yè)的院校進(jìn)行合作,讓專業(yè)對(duì)口的大學(xué)生能夠有機(jī)會(huì)到生產(chǎn)工廠進(jìn)行相關(guān)的實(shí)習(xí)操作,從而來(lái)培養(yǎng)理論知識(shí)牢固并且有一定的操作能力的技術(shù)人才來(lái)工作。
5結(jié)語(yǔ)
化學(xué)工程技術(shù)在化學(xué)生產(chǎn)過(guò)程中的應(yīng)用廣泛,它不僅促進(jìn)了社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,更是提高了人們的生活水平,通過(guò)技術(shù)和人才的不斷涌進(jìn),我國(guó)的化學(xué)工程技術(shù)會(huì)有更好的發(fā)展。
參考文獻(xiàn):
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就其中的催化科學(xué)與工程而言,已經(jīng)成為當(dāng)今國(guó)際上最活躍的科技領(lǐng)域之一。據(jù)統(tǒng)計(jì),與催化有關(guān)的產(chǎn)值約占國(guó)民生產(chǎn)總值的25%;催化劑是目前更新?lián)Q代最快、經(jīng)濟(jì)產(chǎn)出比最大的技術(shù)產(chǎn)品之一。尤其是近年來(lái),材料物理、表面科學(xué)、計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)、綠色化學(xué)、生物化學(xué)和納米技術(shù)的進(jìn)步給催化科學(xué)與工程的發(fā)展帶來(lái)新的活力,使之成為解決資源、環(huán)境、生命和材料等領(lǐng)域中科技問(wèn)題的支柱科學(xué)技術(shù)。
培養(yǎng)目標(biāo):使畢業(yè)生適應(yīng)國(guó)家經(jīng)濟(jì)與科技發(fā)展的需求,成為具備寬厚的理論基礎(chǔ)知識(shí),通曉化工生產(chǎn)技術(shù)的專業(yè)原理、專業(yè)技能與研究方法,能夠從事過(guò)程工業(yè)領(lǐng)域的產(chǎn)品研制與開發(fā)、裝置設(shè)計(jì)、生產(chǎn)過(guò)程的控制以及企業(yè)經(jīng)營(yíng)管理等方面工作的高素質(zhì)科技人才。
主干學(xué)科:有機(jī)化學(xué)、物理化學(xué)、化工原理、化學(xué)反應(yīng)工程、化工機(jī)械、精細(xì)有機(jī)合成原理等。
主要課程:無(wú)機(jī)化學(xué)、分析化學(xué)、大學(xué)物理、有機(jī)化學(xué)、物理化學(xué)、化工原理、化學(xué)反應(yīng)工程和一門必選的專業(yè)方向課程。 另外輔修化工經(jīng)濟(jì)技術(shù)分析、電工電子等。
主要專業(yè)實(shí)驗(yàn):有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)、無(wú)機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)、化工熱力學(xué)、化工傳遞過(guò)程、化學(xué)反應(yīng)工程、化工過(guò)程系統(tǒng)工程、工業(yè)催化和應(yīng)用化學(xué)等。
主要實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié):包括化學(xué)與化工基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)、生產(chǎn)實(shí)習(xí)、計(jì)算機(jī)應(yīng)用及上機(jī)實(shí)踐、課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)(計(jì)算機(jī)應(yīng)用要求較高)等。
專業(yè)發(fā)展方向:化學(xué)工程、化學(xué)工藝、精細(xì)化工。
1.華東理工大學(xué) 2.天津大學(xué) 3.北京化工大學(xué) 4.南京工業(yè)大學(xué) 5.大連理工大學(xué)
6.浙江大學(xué) 7.中國(guó)石油大學(xué) 8.華南理工大學(xué) 9.太原理工大學(xué) 10.四川大學(xué)
11.鄭州大學(xué) 12.湖南大學(xué) 13.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 14.西安交通大學(xué) 15.上海交通大學(xué)
16.江南大學(xué) 17.中南大學(xué) 18.南京理工大學(xué) 19.中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 20.湘潭大學(xué)
大連理工大學(xué)化工系創(chuàng)辦于1949年,1952年高等學(xué)校院系調(diào)整時(shí),一批著名化學(xué)家匯集大工,形成了具有雄厚實(shí)力的化工學(xué)科。改革開放后,化工各學(xué)科發(fā)展很快,師資隊(duì)伍和招生規(guī)模不斷擴(kuò)大,1984年發(fā)展為化工學(xué)院,學(xué)院設(shè)有化學(xué)、化學(xué)工程、生物工程、材料化工、化學(xué)工藝、工業(yè)催化、精細(xì)化工、高分子材料和化工機(jī)械等9個(gè)系,24個(gè)教研室?,F(xiàn)有本科生2410人,碩士生494人,博士生241人,博士后科研人員7人。教職工370人,其中中國(guó)工程院院士1人,雙聘院士3人,“長(zhǎng)江學(xué)者獎(jiǎng)勵(lì)計(jì)劃”特聘教授2人,博士生導(dǎo)師37人,教授53人,副教授80人,高級(jí)工程師17人。
化工學(xué)院現(xiàn)有化學(xué)工程與技術(shù)一級(jí)學(xué)科博士學(xué)位授予權(quán),覆蓋了其全部五個(gè)二級(jí)學(xué)科――化學(xué)工程、化學(xué)工藝、應(yīng)用化學(xué)、工業(yè)催化和生物化工,并設(shè)有化學(xué)工程與技術(shù)博士后科研流動(dòng)站。此外還有高分子材料、無(wú)機(jī)非金屬材料及化工過(guò)程機(jī)械博士點(diǎn)和3個(gè)理科化學(xué)碩士點(diǎn)。生物化工、應(yīng)用化學(xué)、環(huán)境學(xué)科設(shè)有“長(zhǎng)江學(xué)者獎(jiǎng)勵(lì)計(jì)劃”特聘教授崗位。學(xué)院擁有應(yīng)用化學(xué)國(guó)家重點(diǎn)學(xué)科,化學(xué)工程、工業(yè)催化和生物化工三個(gè)遼寧省重點(diǎn)學(xué)科,精細(xì)化工國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,分析中心及15個(gè)研究所,擁有400兆核磁共振,氣/液質(zhì)譜、飛行時(shí)間質(zhì)譜、X射線衍射儀等大型分析儀器40余臺(tái),成為我國(guó)培養(yǎng)化工高層次人才和科學(xué)研究的基地。
化工學(xué)院作為大連理工大學(xué)的重要學(xué)院,50年來(lái)為國(guó)家培養(yǎng)了2萬(wàn)名畢業(yè)生,其中許多人成為國(guó)家各部委和省市領(lǐng)導(dǎo),中科院院士,國(guó)家有突出貢獻(xiàn)的專家以及大專院校、科研院所和廠礦企業(yè)的廠長(zhǎng)、經(jīng)理、總工及業(yè)務(wù)骨干,為適應(yīng)社會(huì)需求培養(yǎng)了復(fù)合型、外向型高技術(shù)人才。
化工學(xué)院廣泛開展國(guó)際學(xué)術(shù)交流和技術(shù)合作,已經(jīng)與日本、韓國(guó)、美國(guó)、加拿大、澳大利亞、德國(guó)、奧地利、英國(guó)等國(guó)家的大學(xué)、研究機(jī)構(gòu)或公司建立科技合作和學(xué)術(shù)交流。
化工學(xué)院辦學(xué)宗旨是以人才為本、創(chuàng)新為先,辦學(xué)思路是以貢獻(xiàn)求支持,以改革促發(fā)展。重視面向社會(huì)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的重大關(guān)鍵技術(shù)的基礎(chǔ)研究和應(yīng)用基礎(chǔ)研究,每年都承擔(dān)一批國(guó)家、省市級(jí)科學(xué)基金和“973”“863”及“九五”重點(diǎn)攻關(guān)項(xiàng)目,同時(shí)與企業(yè)建立產(chǎn)、學(xué)、研三結(jié)合緊密型協(xié)作關(guān)系,解決技術(shù)難題及高新技術(shù)和新產(chǎn)品的開發(fā)工作,化工學(xué)院每年科學(xué)研究經(jīng)費(fèi)達(dá)3000萬(wàn)元以上,近兩年科技成果顯著,獲國(guó)家科技進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)一項(xiàng),省部級(jí)科技進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)三項(xiàng)、二等獎(jiǎng)三項(xiàng)。
問(wèn)題1:化學(xué)工程與工藝專業(yè)的學(xué)生應(yīng)掌握怎樣的知識(shí)和能力?
1.掌握化學(xué)工程、化學(xué)工藝、應(yīng)用化學(xué)等學(xué)科的基本理論、基本知識(shí);
2.掌握化工裝置工藝與設(shè)備設(shè)計(jì)方法,掌握化工過(guò)程模擬優(yōu)化方法;
3.具有對(duì)新產(chǎn)品、新工藝、新技術(shù)和新設(shè)備進(jìn)行研究、開發(fā)和設(shè)計(jì)的初步能力;
4.熟悉國(guó)家對(duì)于化工生產(chǎn)、設(shè)計(jì)、研究與開發(fā)、環(huán)境保護(hù)等方面的方針、政策和法規(guī);
5.了解化學(xué)工程學(xué)的理論前沿,了解新工藝、新技術(shù)與新設(shè)備的發(fā)展動(dòng)態(tài);
6.掌握文獻(xiàn)檢索、資料查詢的基本方法,具有一定的科學(xué)研究和實(shí)際工作能力。
問(wèn)題2:化學(xué)工程與工藝專業(yè)的學(xué)生就業(yè)方向?
本專業(yè)畢業(yè)生知識(shí)面寬,可到工業(yè)部門從事化工類產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、施工、生產(chǎn)管理、技術(shù)開發(fā)、應(yīng)用研究以及貿(mào)易等方面的工作,也可到科研、商貿(mào)、行政等部門從事與化學(xué)工程相關(guān)的工作。
也可在化工、煉油、冶金、能源、輕工、醫(yī)藥、環(huán)保和軍工等部門從事工程設(shè)計(jì)、技術(shù)開發(fā)、生產(chǎn)技術(shù)管理和科學(xué)研究等方面的工作。
還可以到化學(xué)工廠、大學(xué)、政府社團(tuán)、保健服務(wù)、中學(xué)、醫(yī)院、工業(yè)實(shí)驗(yàn)室、圖書館、醫(yī)藥公司、私人企業(yè)、實(shí)驗(yàn)研究所等從事相關(guān)的工作。
問(wèn)題3:化學(xué)工程與工藝專業(yè)方向的不同有差異么?
化學(xué)工藝包括能源化工、材料化工、有機(jī)化工、環(huán)境化工、高分子化工、無(wú)機(jī)化工等眾多領(lǐng)域,覆蓋面廣。它不僅涵蓋了傳統(tǒng)的基礎(chǔ)領(lǐng)域,同時(shí)與材料、能源、生物、醫(yī)藥、環(huán)境等學(xué)科滲透融合,不斷地培植出新的生長(zhǎng)點(diǎn)。它既是一個(gè)歷史悠久、曾作出重大貢獻(xiàn)的學(xué)科,又是一個(gè)新世紀(jì)不可缺少的充滿了生機(jī)與活力的學(xué)科。
化學(xué)工程是以化學(xué)工業(yè)及相關(guān)生產(chǎn)過(guò)程中所進(jìn)行的化學(xué)、物理過(guò)程為研究對(duì)象,探究其所用設(shè)備的設(shè)計(jì)原理與操作方法以及最終實(shí)現(xiàn)過(guò)程優(yōu)化所應(yīng)遵循的共性規(guī)律。本專業(yè)方向?qū)W生主要學(xué)習(xí)化工流體流動(dòng)與傳熱、化工傳質(zhì)與分離過(guò)程、化工熱力學(xué)、化學(xué)反應(yīng)工程、化工傳遞過(guò)程基礎(chǔ)、化工數(shù)學(xué)、化工分離過(guò)程、化工工藝學(xué)、化工過(guò)程分析與合成、化工設(shè)計(jì)等課程。為拓寬專業(yè)面,增加適應(yīng)性,還開設(shè)生化基礎(chǔ)、石油煉制工程、環(huán)境化工、化工機(jī)械基礎(chǔ)、ChemCAD等課程。
問(wèn)題4:與化學(xué)工程與工藝專業(yè)相近的專業(yè)是什么?
制藥工程(主要是化學(xué)制藥)。
問(wèn)題5:化學(xué)工程與工藝專業(yè)中的催化科學(xué)與工程具體是什么樣的學(xué)科?
它是催化化學(xué)、材料物理及化學(xué)工程之間的交叉學(xué)科,具有理工結(jié)合的特點(diǎn)。
培養(yǎng)德、智、體全面發(fā)展的具有開拓能力的高級(jí)工程技術(shù)人才,業(yè)務(wù)培養(yǎng)目標(biāo)為:培養(yǎng)具有催化科學(xué)技術(shù)基礎(chǔ)和掌握化學(xué)反應(yīng)工程理論,具備扎實(shí)的材料科學(xué)理論和技術(shù)知識(shí),熟悉現(xiàn)代化學(xué)物理研究方法和技能,了解現(xiàn)代科技現(xiàn)狀與發(fā)展前景,能勝任化工、能源、材料、醫(yī)藥、食品、環(huán)保等領(lǐng)域中相關(guān)的新工藝、新材料、新產(chǎn)品的研究、開發(fā)、設(shè)計(jì)和工業(yè)化的復(fù)合高等工程技術(shù)人才。
關(guān)鍵詞:化學(xué)工程設(shè)計(jì);計(jì)算機(jī)軟件;數(shù)據(jù)處理
化學(xué)工程設(shè)計(jì)的目的是利用化學(xué)方法和物理方法尋找工業(yè)生產(chǎn)的最佳過(guò)程,研究工業(yè)生產(chǎn)中的共同規(guī)律,從而使工業(yè)生產(chǎn)的效益最大化。計(jì)算機(jī)軟件在工業(yè)工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用已非常普遍,化學(xué)工程數(shù)學(xué)模型計(jì)算、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、工藝流程繪制等,都會(huì)用到計(jì)算機(jī)軟件,化學(xué)工程設(shè)計(jì)中最常見的應(yīng)用軟件有MATLAB、CAD、ORIGIN等,研究這些計(jì)算機(jī)軟件的應(yīng)用,能有效提高化學(xué)工程設(shè)計(jì)的效率,降低化學(xué)工程設(shè)計(jì)成本,使其設(shè)計(jì)結(jié)果更科學(xué)、更可靠。
1化學(xué)工程研究的內(nèi)容及手段
化學(xué)工程設(shè)計(jì)就是對(duì)產(chǎn)品生產(chǎn)的化學(xué)過(guò)程、物理過(guò)程進(jìn)行研究、設(shè)計(jì),使其能夠完成大規(guī)模的生產(chǎn)任務(wù),使化學(xué)科學(xué)能更好為工業(yè)生產(chǎn)服務(wù)。如石油精煉、食品加工、藥品生產(chǎn)、建筑材料生產(chǎn)等,這些都屬于化學(xué)工程研究的領(lǐng)域,化學(xué)工程設(shè)計(jì)要對(duì)工程的相關(guān)因素進(jìn)行充分的、全面的考慮,并結(jié)合裝置效應(yīng),解決生產(chǎn)過(guò)程中的各類問(wèn)題,確?;瘜W(xué)工程生產(chǎn)過(guò)程可靠、安全、有效。這一過(guò)程涉及物理、化學(xué)、數(shù)學(xué)等多個(gè)學(xué)科,結(jié)合生產(chǎn)過(guò)程開發(fā)和操作理論等研究工業(yè)生產(chǎn)的最佳形式,包括單元操作研究、化學(xué)反應(yīng)工程研究、傳遞過(guò)程研究等,是一項(xiàng)非常龐大且復(fù)雜的工程。一方面,化學(xué)工程本身比較復(fù)雜,它屬于多學(xué)科交互的研究范疇,有時(shí)物理現(xiàn)象和化學(xué)現(xiàn)象同時(shí)發(fā)生相互影響,研究起來(lái)比較復(fù)雜。此外,化學(xué)工程研究的物質(zhì)有氣體、液體與固體,多種形態(tài)共存,研究起來(lái)比較復(fù)雜。另一方面,化學(xué)工程研究的物系流動(dòng)時(shí)邊界比較復(fù)雜,這就導(dǎo)致其設(shè)備沒(méi)有固定的形態(tài)、構(gòu)造等,要結(jié)合不同的生產(chǎn)需要,靈活設(shè)計(jì)化學(xué)工程,致使其設(shè)計(jì)比較復(fù)雜、多變。化學(xué)工程的研究方法較多,早期,人們主要通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)研究化學(xué)工程的設(shè)計(jì),將實(shí)驗(yàn)的過(guò)程逐級(jí)擴(kuò)大,以探索工業(yè)生產(chǎn)的規(guī)律、工藝等,人們將其稱為經(jīng)驗(yàn)放大法。隨著化學(xué)科學(xué)在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用日益廣泛,進(jìn)入20世紀(jì)后,人們逐漸意識(shí)到化學(xué)工程研究的重要性,開始尋找新的方法對(duì)其進(jìn)行研究,這一時(shí)期就出現(xiàn)了因次分析、相似論,研究的具體做法就是將影響過(guò)程的眾多因素進(jìn)行分析歸納,尋找相似的變量,盡可使研究變得簡(jiǎn)便,然后再通過(guò)實(shí)驗(yàn)求得這些數(shù)據(jù)的關(guān)系,再設(shè)計(jì)化學(xué)過(guò)程。這一時(shí)期,將數(shù)學(xué)模型方法應(yīng)用于化學(xué)工程設(shè)計(jì)中的研究模式已初步形成,利用數(shù)學(xué)模型法,結(jié)合實(shí)驗(yàn)方法,取得重要的數(shù)據(jù),再通過(guò)實(shí)踐鑒別、驗(yàn)證這些數(shù)據(jù),進(jìn)而完善化學(xué)工程的設(shè)計(jì)。這一時(shí)期,化學(xué)工程設(shè)計(jì)面臨的最大問(wèn)題就是巨大的數(shù)據(jù)量與人繁重的工作之間的矛盾,而且人工計(jì)算、設(shè)計(jì)中易出錯(cuò)。計(jì)算機(jī)誕生后給各行各業(yè)的發(fā)展帶來(lái)了巨大的契機(jī),化學(xué)工程研究也迎來(lái)了新的局面,計(jì)算機(jī)在化學(xué)工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用將人從繁重的運(yùn)算、數(shù)據(jù)整理分析等工作中解放出來(lái),提高了人力資源的利用效率,同時(shí)節(jié)省了時(shí)間、研究成本。直到現(xiàn)在,計(jì)算機(jī)仍是化學(xué)工程設(shè)計(jì)的重要輔助工具,計(jì)算機(jī)軟件被廣泛應(yīng)用于化學(xué)工程設(shè)計(jì)當(dāng)中,成為化學(xué)工程發(fā)展的重要支柱。
2計(jì)算機(jī)軟件在化學(xué)工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用
2.1計(jì)算機(jī)軟件在化學(xué)工程設(shè)計(jì)中應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)
首先,計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和處理功能為化學(xué)工程研究帶來(lái)了方便,化學(xué)工程設(shè)計(jì)者不用再反復(fù)、重復(fù)收集、整理各類數(shù)據(jù),計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的資源共享性、計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)處理功能,使化學(xué)工程研究人員通過(guò)計(jì)算機(jī)應(yīng)用可以獲得更多的研究資源和設(shè)計(jì)資源,應(yīng)用軟件對(duì)掌握的資源進(jìn)行加工、分析,可以得到更準(zhǔn)確的結(jié)果,這種方法顯然比人工準(zhǔn)確、可靠、高效得多。例如,利用MATLAB軟件,可以迅速、準(zhǔn)確分析大量數(shù)據(jù),快速得到結(jié)果。例如,對(duì)某企業(yè)廢水中的一些有毒物質(zhì)進(jìn)行檢測(cè),檢測(cè)數(shù)據(jù)眾多,人工處理起來(lái)復(fù)雜、麻煩、易出錯(cuò),應(yīng)用MATLAB處理就簡(jiǎn)單得多了,輸入相關(guān)數(shù)據(jù),很快便能得到結(jié)果。其次,應(yīng)用計(jì)算機(jī)軟件可以使化學(xué)工程設(shè)計(jì)的過(guò)程更為直觀、簡(jiǎn)便。例如,應(yīng)用MATLAB軟件可以對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行圖像處理,將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為圖形,還可以在圖中添加文本,這樣能使化學(xué)工程研究更方便。又如,使用CAD軟件,可以繪制化學(xué)工藝流程,使化學(xué)工程設(shè)計(jì)的內(nèi)容更精確、美觀、具體,有利于設(shè)計(jì)者及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題,改變?cè)O(shè)計(jì)思路,使化學(xué)工程的設(shè)計(jì)更完美。再次,計(jì)算機(jī)軟件可以模擬化學(xué)工程實(shí)驗(yàn)和化學(xué)工程過(guò)程,使研究者和設(shè)計(jì)者更易得到準(zhǔn)確的數(shù)據(jù),也使化學(xué)工程的內(nèi)容和方法得到了豐富和完善。
2.2計(jì)算機(jī)軟件在化學(xué)工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用實(shí)例
化學(xué)工程設(shè)計(jì)中最常用的計(jì)算機(jī)軟件有MATLAB、CAD、ORIGIN、ASPEN、PROⅡ等,這些軟件應(yīng)用的主要目的是數(shù)學(xué)建模、化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、化學(xué)工藝流程繪制、數(shù)據(jù)處理及數(shù)據(jù)分析與化學(xué)工程分析、設(shè)計(jì)、核算等。例如,配備一定濃度的溶液,應(yīng)用計(jì)算機(jī)軟件依次輸入相關(guān)的數(shù)據(jù),就能夠得出固體的配置量,這樣大大地提高了化學(xué)工程設(shè)計(jì)的效率,使工程設(shè)計(jì)得到了優(yōu)化。又如,利用計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行化學(xué)制圖,應(yīng)用MATLAB、CAD都能完成。特別是CAD的三維圖,直觀、立體感強(qiáng),是現(xiàn)在化學(xué)工程研究必不可少的軟件,能夠?qū)⒒瘜W(xué)工藝流程真實(shí)、客觀地表現(xiàn)出來(lái),人們通過(guò)看圖就能掌握化學(xué)工程的概況,方便、快捷,即便不是化工的專業(yè)人士通過(guò)看圖也能夠了解化學(xué)工程的概況和生產(chǎn)流程。
2.3計(jì)算機(jī)軟件在化學(xué)工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用問(wèn)題
計(jì)算機(jī)軟件、硬件的發(fā)展都非???,軟硬件相互配合才能發(fā)揮出計(jì)算機(jī)應(yīng)用的最大價(jià)值。當(dāng)前,化學(xué)工程設(shè)計(jì)中計(jì)算機(jī)軟件的應(yīng)用存在的一大問(wèn)題就是大多數(shù)化學(xué)工程研究者、設(shè)計(jì)者,過(guò)于重視對(duì)計(jì)算機(jī)相關(guān)軟件的學(xué)習(xí)、應(yīng)用和研究,而忽視了對(duì)計(jì)算機(jī)相關(guān)硬件的學(xué)習(xí)和了解,在計(jì)算機(jī)應(yīng)用過(guò)程中,計(jì)算機(jī)硬件的一些小問(wèn)題就會(huì)阻礙工作的繼續(xù)進(jìn)行,甚至造成難以挽回的損失。例如,化學(xué)工程設(shè)計(jì)圖存儲(chǔ)不當(dāng),造成設(shè)計(jì)圖丟失、損毀、被盜等情況發(fā)生,影響了化學(xué)工程設(shè)計(jì)的進(jìn)度和效益。其次,一些化學(xué)工程設(shè)計(jì)者、研究者過(guò)于依賴計(jì)算機(jī)軟件,進(jìn)而忽視了自身對(duì)專業(yè)知識(shí)的掌握、應(yīng)用和研究,一旦離開計(jì)算機(jī)感覺什么事都做不好,這種依賴使其在化學(xué)工程設(shè)計(jì)中缺少創(chuàng)新和鉆研精神,不利于化學(xué)工程科學(xué)的持續(xù)發(fā)展。再次,化學(xué)工程研究中設(shè)計(jì)和操作優(yōu)化問(wèn)題一直都很突出,在研究過(guò)程中,大部分研究者也比較重視實(shí)踐研究,計(jì)算機(jī)軟件也能模擬部分的實(shí)驗(yàn)過(guò)程,且其處理分析數(shù)據(jù)的能力很強(qiáng),即便如此,將化學(xué)工程設(shè)計(jì)應(yīng)用到大型生產(chǎn)中還是存在諸多問(wèn)題,這就啟發(fā)我們需要進(jìn)一步研究化學(xué)工程設(shè)計(jì)的相關(guān)軟件,進(jìn)一步提高其模擬實(shí)驗(yàn)和處理數(shù)據(jù)的功能,更好解決化學(xué)工程研究中的各類問(wèn)題,最好能綜合不同軟件的應(yīng)用效果,使軟件的應(yīng)用更為方便、簡(jiǎn)潔、高效。
3結(jié)語(yǔ)
化學(xué)工程設(shè)計(jì)中應(yīng)用計(jì)算機(jī)軟件,首先應(yīng)重視計(jì)算機(jī)軟、硬件的協(xié)調(diào)發(fā)展,這樣才能使軟件更好發(fā)揮其作用。其次,化學(xué)工程研究的對(duì)象相當(dāng)復(fù)雜,計(jì)算機(jī)軟件作為化學(xué)工程設(shè)計(jì)的輔助工具,對(duì)于促進(jìn)化學(xué)工程研究、設(shè)計(jì)是很有幫助的,但歸根結(jié)底它只是化學(xué)工程研究和設(shè)計(jì)的輔助工具,因此,在化學(xué)工程研究設(shè)計(jì)中,更應(yīng)重視人的主動(dòng)行為,大膽開發(fā)和創(chuàng)新化學(xué)工程設(shè)計(jì),不斷完善化學(xué)工程,使其能更好為工業(yè)生產(chǎn)服務(wù)。
參考文獻(xiàn)
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關(guān)鍵詞:專業(yè)特色;課程體系;化學(xué)工程與工藝;電化學(xué)工程
哈爾濱工業(yè)大學(xué)電化學(xué)工程專業(yè)成立于1962年,是國(guó)內(nèi)最早建立的電化學(xué)工程專業(yè)之一。1999年我國(guó)大學(xué)本科專業(yè)目錄調(diào)整,原多個(gè)化工類專業(yè)(含電化學(xué)工程)統(tǒng)一合并為“化學(xué)工程與工藝”專業(yè),但各大學(xué)中的該專業(yè)側(cè)重方向與特色不同。我校保留了原來(lái)的“電化學(xué)工程”方向與特色,并被教育部認(rèn)定為第三批高等學(xué)校特色專業(yè)建設(shè)點(diǎn)。在特色專業(yè)的建設(shè)過(guò)程中,面對(duì)寬口徑的“化學(xué)工程與工藝”專業(yè),既要開設(shè)核心化工課程又要保持電化學(xué)工程專業(yè)方向的課程。2008年修訂培養(yǎng)方案時(shí),我們將化學(xué)工程與工藝專業(yè)分為“化學(xué)工藝”與“電化學(xué)工程”兩個(gè)專業(yè)方向進(jìn)行課程設(shè)置。對(duì)“化學(xué)工藝”專業(yè)方向的學(xué)生按“化學(xué)工程與工藝”專業(yè)規(guī)范要求構(gòu)建化工課程體系進(jìn)行培養(yǎng);而對(duì)于“電化學(xué)工程”方向,探索以滿足專業(yè)規(guī)范中核心知識(shí)要求為前提,依據(jù)專業(yè)特色的需要,通過(guò)以知識(shí)點(diǎn)為標(biāo)準(zhǔn)(不拘泥于課程名稱)協(xié)調(diào)專業(yè)規(guī)范要求與專業(yè)方向的關(guān)系,構(gòu)建彰顯專業(yè)特色的課程體系。2012年修訂培養(yǎng)方案時(shí),我們?cè)谙到y(tǒng)地分析總結(jié)前期實(shí)踐效果的基礎(chǔ)上,形成了新培養(yǎng)方案。本文重點(diǎn)介紹了我們構(gòu)建與“電化學(xué)工程”專業(yè)方向?qū)?yīng)的課程體系的一些做法,以期達(dá)到拋磚引玉之作用。
一、面向國(guó)家需求的專業(yè)特色定位與培養(yǎng)目標(biāo)
專業(yè)特色是特色專業(yè)的靈魂,特色定位準(zhǔn)確與否直接決定了特色專業(yè)建設(shè)的成敗。首先,專業(yè)特色的定位要以長(zhǎng)期形成的辦學(xué)理念以及在人才培養(yǎng)方面的積累為基礎(chǔ)。哈爾濱工業(yè)大學(xué)化學(xué)工程與工藝專業(yè)的“電化學(xué)工程”方向經(jīng)過(guò)半個(gè)多世紀(jì)的深厚積累,培養(yǎng)了大批我國(guó)電化學(xué)工程領(lǐng)域的中堅(jiān)力量。20世紀(jì)80年代,本專業(yè)王紀(jì)三教授的“發(fā)泡鎳電極”技術(shù),帶動(dòng)了我國(guó)電池行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步,胡信國(guó)教授的“一步法無(wú)氰電鍍銅”工藝引領(lǐng)了電鍍行業(yè)降低污染的技術(shù)革命,因此獲得了國(guó)家發(fā)明獎(jiǎng)。當(dāng)前,傳統(tǒng)石化類資源的日趨緊張及環(huán)境污染壓力,已成為限制我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的一大瓶頸,研發(fā)新型能源與電鍍清潔生產(chǎn)新工藝,是國(guó)家能源、環(huán)境的重大戰(zhàn)略需求,特色專業(yè)責(zé)無(wú)旁貸要擔(dān)當(dāng)起此方面人才培養(yǎng)的重任。我們認(rèn)為,特色定位不能脫離化工領(lǐng)域及化工學(xué)科,要根據(jù)國(guó)家對(duì)人才需求現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì),充分發(fā)揮自己已經(jīng)積累的特色基礎(chǔ)和教學(xué)資源優(yōu)勢(shì),有效利用外部環(huán)境中的有利因素和發(fā)展機(jī)遇進(jìn)行定位?;诖?,哈工大“化學(xué)工程與工藝”專業(yè)特色方向確定為化學(xué)電源和電化學(xué)表面處理,與電池及電鍍行業(yè)對(duì)應(yīng)。
本專業(yè)畢業(yè)的學(xué)生應(yīng)具有以下幾方面的知識(shí)和能力:(1)具有堅(jiān)實(shí)的自然科學(xué)基礎(chǔ),較好的人文、藝術(shù)和社會(huì)科學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)及較高的科學(xué)素養(yǎng);(2)具有較強(qiáng)的計(jì)算機(jī)和外語(yǔ)應(yīng)用能力;(3)較系統(tǒng)地掌握本專業(yè)領(lǐng)域的理論基礎(chǔ)知識(shí),了解學(xué)科前沿及最新的發(fā)展動(dòng)態(tài);(4)具有創(chuàng)新意識(shí)和獨(dú)立獲取知識(shí)的能力;(5)具有較強(qiáng)的分析解決問(wèn)題的能力及實(shí)踐技能,具有從事與本專業(yè)有關(guān)的產(chǎn)品研究、設(shè)計(jì)、開發(fā)以及組織管理的能力;(6)熟悉本專業(yè)領(lǐng)域相關(guān)的發(fā)展方針、政策和法規(guī)。
二、基于專業(yè)特色的內(nèi)涵和建設(shè)目標(biāo),明確課程設(shè)置的原則
專業(yè)特色是指充分體現(xiàn)學(xué)校辦學(xué)定位,經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期辦學(xué)實(shí)踐逐步積淀形成,優(yōu)于其他學(xué)校相關(guān)專業(yè)的獨(dú)特、穩(wěn)定和具有鮮明個(gè)性特點(diǎn)并為社會(huì)所承認(rèn)的專業(yè)風(fēng)格。開展專業(yè)特色建設(shè),旨在促進(jìn)高等學(xué)校人才培養(yǎng)工作與社會(huì)需求的緊密聯(lián)系,滿足國(guó)家經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展對(duì)多樣化、多類型和緊缺型人才的需求。通過(guò)專業(yè)特色建設(shè),探索專業(yè)建設(shè)實(shí)踐,豐富專業(yè)建設(shè)理論,形成專業(yè)建設(shè)、人才培養(yǎng)與經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展緊密結(jié)合的專業(yè)建設(shè)思路與人才培養(yǎng)方案,形成該專業(yè)建設(shè)內(nèi)容的相關(guān)參考規(guī)范,對(duì)國(guó)內(nèi)同類型專業(yè)建設(shè)起到示范和帶動(dòng)作用。
人才培養(yǎng)方案的制訂與優(yōu)化是專業(yè)特色建設(shè)的核心內(nèi)容,而課程體系的設(shè)計(jì)是實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)目標(biāo)的基礎(chǔ),是完成特色型人才培養(yǎng)的保證。課程體系構(gòu)建要根據(jù)人才培養(yǎng)目標(biāo)要求應(yīng)具備的知識(shí)、能力、素質(zhì),明確其應(yīng)具有的知識(shí)結(jié)構(gòu)進(jìn)而設(shè)置相應(yīng)課程,形成結(jié)構(gòu)合理能滿足專業(yè)特色需要的課程體系。我們認(rèn)為滿足專業(yè)特色的課程設(shè)置應(yīng)遵循如下原則:
1.通識(shí)教育和專業(yè)教育相結(jié)合的原則。課程設(shè)置上要處理好寬基礎(chǔ)與專業(yè)特色的關(guān)系,注重理學(xué)基礎(chǔ)教育,既要滿足特色的要求,又要為學(xué)生未來(lái)可持續(xù)發(fā)展和繼續(xù)學(xué)習(xí)打好基礎(chǔ)。通識(shí)教育和專業(yè)教育課程的有機(jī)結(jié)合,拓寬學(xué)生知識(shí)和視野,使學(xué)生在科學(xué)基礎(chǔ)、人文素養(yǎng)、專業(yè)素質(zhì)和能力等方面同步提升,促進(jìn)學(xué)生的全面發(fā)展。
2.堅(jiān)持在滿足“化學(xué)工程與工藝”專業(yè)規(guī)范要求前提下彰顯專業(yè)特色的原則。依據(jù)專業(yè)特色的需要,以知識(shí)點(diǎn)為標(biāo)準(zhǔn),構(gòu)建融會(huì)貫通、有機(jī)聯(lián)系的課程體系。應(yīng)以學(xué)生為本,不但要有與專業(yè)特色要求知識(shí)結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)的課程體系,還要通過(guò)增加選修課的方式,構(gòu)建與專業(yè)規(guī)范完全對(duì)應(yīng)的課程體系,以滿足本專業(yè)方向?qū)W生的自主選修。同時(shí)注意設(shè)置反映行業(yè)與產(chǎn)業(yè)形成的新知識(shí)、新成果、新技術(shù)和學(xué)科發(fā)展的課程。
3.加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)與創(chuàng)新能力培養(yǎng)的原則。單獨(dú)設(shè)置與實(shí)踐教學(xué)及創(chuàng)新意識(shí)培養(yǎng)對(duì)應(yīng)的課程,注重理論課與實(shí)驗(yàn)課的銜接與相互補(bǔ)充。增加實(shí)驗(yàn)教學(xué)比重,及時(shí)將教師的相關(guān)研究成果轉(zhuǎn)化為實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容,使我校的強(qiáng)勢(shì)科研力量轉(zhuǎn)化為優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源。并通過(guò)設(shè)置產(chǎn)學(xué)結(jié)合與創(chuàng)新類課程等,培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力及創(chuàng)新意識(shí)。
4.促進(jìn)本科教育國(guó)際化的原則。保證學(xué)生四年外語(yǔ)不斷線。在通識(shí)教育階段基礎(chǔ)上,參照國(guó)外同類專業(yè)課程體系,設(shè)置和建設(shè)系列化專業(yè)教育雙語(yǔ)課程,培養(yǎng)學(xué)生跨文化交流能力,提高學(xué)生的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力。
三、以滿足專業(yè)規(guī)范基本要求為前提,構(gòu)建彰顯專業(yè)特色的課程體系
高等教育大眾化的顯著特征之一是多樣化,但多樣化不是隨意化,不能沒(méi)有基本的人才培養(yǎng)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。專業(yè)規(guī)范就是專業(yè)人才培養(yǎng)的總體框架與規(guī)定,我們不能背離專業(yè)規(guī)范中的基本要求去追求所謂的專業(yè)特色,遵循專業(yè)規(guī)范而不拘泥于規(guī)范的專業(yè)特色才能日益彰顯。專業(yè)特色總體上呈現(xiàn)多樣性特征,而專業(yè)規(guī)范體現(xiàn)了統(tǒng)一性的特征,專業(yè)規(guī)范中的人才培養(yǎng)基本規(guī)格,核心知識(shí)領(lǐng)域等質(zhì)量要求標(biāo)準(zhǔn)是統(tǒng)一的,這是專業(yè)本身具有的特征。要協(xié)調(diào)好專業(yè)規(guī)范的統(tǒng)一性與專業(yè)特色多樣性的關(guān)系,以滿足專業(yè)規(guī)范基本要求為前提來(lái)彰顯專業(yè)特色。我們以“化學(xué)工程與工藝”專業(yè)規(guī)范中要求的知識(shí)點(diǎn)為標(biāo)準(zhǔn),圍繞“電化學(xué)工程”知識(shí)結(jié)構(gòu)的需要構(gòu)建課程體系?;咀龇ㄈ缦拢?/p>
1.在通識(shí)教育方面,強(qiáng)化數(shù)理基礎(chǔ),數(shù)學(xué)類課程278學(xué)時(shí)、物理課程177學(xué)時(shí),人文與社會(huì)科學(xué)基礎(chǔ)課177學(xué)時(shí),公共外語(yǔ)課200學(xué)時(shí)(前兩學(xué)年完成公共外語(yǔ)課后,大三開設(shè)雙語(yǔ)課有“化工熱力學(xué)”、“電化學(xué)測(cè)量”等,大四開設(shè)“表面工程”、“新型化學(xué)電源”、“電動(dòng)車能源系統(tǒng)”雙語(yǔ)課,保證四年外語(yǔ)不斷線),還設(shè)有文化素質(zhì)講座、全校任選課等;針對(duì)行業(yè)、學(xué)科發(fā)展的需求,在通識(shí)教育的基礎(chǔ)上,通過(guò)知識(shí)點(diǎn)不重復(fù)介紹來(lái)壓縮相應(yīng)課程的學(xué)時(shí),設(shè)置與電化學(xué)工程知識(shí)結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)的學(xué)科基礎(chǔ)課、專業(yè)核心課、專業(yè)選修課。為拓寬專業(yè)基礎(chǔ),將“工程制圖基礎(chǔ)”、“化工傳遞與單元操作”、“化工熱力學(xué)”、“化工綜合實(shí)驗(yàn)”、“專業(yè)導(dǎo)論課”、“化工安全概論”、“理論力學(xué)”、“材料力學(xué)”、“電工與電子技術(shù)”、“電工與電子技術(shù)綜合實(shí)驗(yàn)”、“高分子材料”、“新能源概論”、“無(wú)機(jī)材料制備方法”等定為學(xué)科基礎(chǔ)課。按教學(xué)目標(biāo)重組突出專業(yè)特色的主干課程體系,把“無(wú)機(jī)化學(xué)”、“有機(jī)化學(xué)”、“分析化學(xué)”、“物理化學(xué)”、“化工傳遞與單元操作”、“化工熱力學(xué)”、“電化學(xué)原理”、“電化學(xué)測(cè)量”、“化學(xué)電源工藝學(xué)”、“電鍍工藝學(xué)”10門課程作為專業(yè)主干課。
2.以知識(shí)點(diǎn)為標(biāo)準(zhǔn),通過(guò)必修與限選課來(lái)滿足專業(yè)規(guī)范的基本要求?!半婂冘囬g設(shè)計(jì)”、“化學(xué)電源設(shè)計(jì)”為實(shí)踐類必修課,同時(shí)設(shè)有“化工機(jī)械與設(shè)備”專業(yè)選修課,以此涵蓋化工設(shè)計(jì)的知識(shí)點(diǎn);“化學(xué)反應(yīng)工程”與“電化學(xué)反應(yīng)工程”2門課限定為至少二選一,另外在10門專業(yè)主干課程中,包含了電極過(guò)程動(dòng)力學(xué)、催化、反應(yīng)器等內(nèi)容,滿足了反應(yīng)工程知識(shí)點(diǎn)的要求。我們?cè)黾恿诉x修課門數(shù),并以知識(shí)點(diǎn)不重復(fù)介紹為原則壓縮每門課程的學(xué)時(shí),具體分為三類:第一類是設(shè)置了“結(jié)構(gòu)化學(xué)”、“化工設(shè)計(jì)”、“化工儀表及自動(dòng)化”、“化工分離工程”等化學(xué)、化工類課程及“材料分析測(cè)試方法”課程,使學(xué)生具備專業(yè)規(guī)范要求的化工知識(shí)體系,為有志于在化工行業(yè)就業(yè)及出國(guó)、考取外校研究生的學(xué)生打好基礎(chǔ);第二類是設(shè)置了“新型化學(xué)電源”、“固體電化學(xué)基礎(chǔ)”、“電動(dòng)車能源系統(tǒng)”、“綠色能源”、“電極材料結(jié)構(gòu)表征”等課程,供希望從事電池行業(yè)的學(xué)生選修;第三類是設(shè)置了“化工設(shè)備腐蝕與防護(hù)”、“表面工程”、“電化學(xué)加工技術(shù)”、“涂裝技術(shù)”等課程,供準(zhǔn)備從事電鍍行業(yè)的學(xué)生選修。從知識(shí)點(diǎn)看,既滿足了“化學(xué)工程與工藝”專業(yè)規(guī)范的要求,又構(gòu)建了適合專業(yè)特色的電化學(xué)工程知識(shí)結(jié)構(gòu)體系。同時(shí),不但滿足了學(xué)生的就業(yè)要求,還為學(xué)生職業(yè)發(fā)展和繼續(xù)學(xué)習(xí)奠定了基礎(chǔ)。
四、發(fā)揮學(xué)科優(yōu)勢(shì),設(shè)置加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)與創(chuàng)新能力培養(yǎng)的課程
本專業(yè)依托的哈工大化學(xué)工程與技術(shù)學(xué)科,具有一級(jí)學(xué)科博士學(xué)位授予權(quán),并建有化學(xué)工程與技術(shù)博士后流動(dòng)工作站,2012年哈工大的化學(xué)工程與技術(shù)學(xué)科排名進(jìn)入全國(guó)評(píng)估前八名。多年來(lái)面向國(guó)家、國(guó)防重大需求,形成了本學(xué)科的優(yōu)勢(shì)特色。在應(yīng)用電化學(xué)方向上,產(chǎn)學(xué)研特色突出,多項(xiàng)原創(chuàng)性成果為企業(yè)創(chuàng)造了顯著的效益。與本專業(yè)建立長(zhǎng)期穩(wěn)定的科研、教學(xué)合作關(guān)系的企業(yè)有十幾家,為產(chǎn)學(xué)結(jié)合的學(xué)生培養(yǎng)奠定了良好的基礎(chǔ)。我?;W(xué)科在“211工程”、“985工程”的支持下,形成了科研、教學(xué)硬件大平臺(tái),為學(xué)生的科研訓(xùn)練、課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))等提供良好的實(shí)踐平臺(tái)。在軟硬件方面,對(duì)電化學(xué)工程的專業(yè)特色方向建設(shè)起到了保障和促進(jìn)作用。另外,本專業(yè)正在逐步加大科研設(shè)備和科研實(shí)驗(yàn)室等資源向?qū)W生開放的力度,創(chuàng)造條件讓學(xué)生能夠較早進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室,參與教師的科研工作,在具體的科研活動(dòng)中培養(yǎng)實(shí)踐、創(chuàng)新能力。在專業(yè)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容上,鼓勵(lì)教師將適合于實(shí)驗(yàn)教學(xué)的科研成果轉(zhuǎn)化、更新為課程教學(xué)內(nèi)容,有利于將最新的學(xué)科知識(shí)、技能傳授給學(xué)生。
在實(shí)踐教學(xué)與創(chuàng)新意識(shí)培養(yǎng)方面,對(duì)于基本技能、方法類實(shí)驗(yàn),與四大化學(xué)相關(guān)的實(shí)驗(yàn)課為132學(xué)時(shí)、與化工基礎(chǔ)相關(guān)實(shí)驗(yàn)72學(xué)時(shí),與專業(yè)方向?qū)?yīng)的實(shí)驗(yàn)課100學(xué)時(shí)。特色專業(yè)是面向行業(yè)培養(yǎng)人才,在產(chǎn)學(xué)結(jié)合上,設(shè)置“國(guó)內(nèi)外專家講學(xué)”學(xué)科基礎(chǔ)課,還要求講授專業(yè)課的教師要理論聯(lián)系實(shí)際,注重啟發(fā)科研思路。專業(yè)定期從合作企業(yè)中邀請(qǐng)高級(jí)工程技術(shù)人員來(lái)校為學(xué)生進(jìn)行課堂教學(xué)或講座,聘請(qǐng)具有教學(xué)經(jīng)驗(yàn)的高級(jí)工程師參與本科教學(xué)活動(dòng);在創(chuàng)新能力培養(yǎng)方面,設(shè)置了“大一年度項(xiàng)目”、“創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃”、“創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)課”、“創(chuàng)新研修課”,要求學(xué)生在校期間至少完成2個(gè)學(xué)分,可通過(guò)選修創(chuàng)新研修課、創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)課、參加大一年度項(xiàng)目、大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃、學(xué)科知識(shí)競(jìng)賽、發(fā)表研究論文、申請(qǐng)專利等方式獲得。
自1999年本科專業(yè)目錄調(diào)整后,我們圍繞協(xié)調(diào)專業(yè)規(guī)范的統(tǒng)一性與專業(yè)特色多樣性的關(guān)系上,進(jìn)行了各方面的努力與探索,構(gòu)建了面向國(guó)家需求的化學(xué)工程與工藝特色專業(yè)課程體系。作為特色專業(yè)建設(shè),我們今后要為實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)具有前瞻性、綜合素質(zhì)高、創(chuàng)新能力強(qiáng)和具有國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的行業(yè)人才的目標(biāo)而繼續(xù)努力。
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【關(guān)鍵詞】:化學(xué)工程;系統(tǒng);和諧;辯證法
自然界中的和諧系統(tǒng)比比皆是,大至宇宙,小到原子;地球生態(tài)系統(tǒng)是和諧的,動(dòng)植物群落是和諧的,人類社會(huì)體系是和諧的,健康的人體更是一個(gè)絕妙的和諧體。所有這些和諧系統(tǒng)遵循著同樣的辯證綜合的規(guī)律,具體可以歸納出三條:1.統(tǒng)一律;2.層次律;3.進(jìn)化律;所有和諧系統(tǒng)具有同樣的性質(zhì):1.開放性;2.自組織性;3.非線性;4.無(wú)限發(fā)展性[1]。當(dāng)愛因斯坦把大半生致力于統(tǒng)一場(chǎng)論時(shí),其哲學(xué)上的需要相對(duì)物理學(xué)上而言或許要來(lái)得大,面對(duì)物理學(xué)的系統(tǒng)和諧,理論規(guī)則的分立是不能令他覺得滿意的。而化學(xué)工程的發(fā)展是不是因循同樣的哲學(xué)歷程呢?
在化學(xué)工程作為學(xué)科開始被重視之前,化學(xué)工業(yè)已具有了相當(dāng)?shù)囊?guī)模,各種具體的工程與工藝都被獨(dú)立開來(lái),在認(rèn)識(shí)上是被分為各門特殊的知識(shí),因此,當(dāng)國(guó)外高等院校在十九世紀(jì)末開始設(shè)置"化學(xué)工程學(xué)"時(shí),開設(shè)的課程大多是學(xué)習(xí)當(dāng)時(shí)化學(xué)工業(yè)的各種工藝學(xué),"化學(xué)工程"的概念在當(dāng)時(shí)還是相當(dāng)模糊的,在理論上充其量是化學(xué)與機(jī)械的一種混合(amalgam)。然而這種理論混合的模式在德國(guó)人看來(lái)卻是很正統(tǒng)的,即使在今天,他們也避免專論"化學(xué)工程",而是稱之為"過(guò)程工程"(Process Engineering),這一名稱實(shí)際上要比"化學(xué)工程"的范疇更廣,甚至更為準(zhǔn)確,凡是涉及一定流程與工藝的領(lǐng)域都是適用的。但我們習(xí)慣上還是沿用"化學(xué)工程"的名稱。
二十世紀(jì)開始,化學(xué)工業(yè)迅猛發(fā)展,在社會(huì)經(jīng)濟(jì)中占的比重越來(lái)越大,客觀上需要化學(xué)工程學(xué)科的發(fā)展和支持。隨著生產(chǎn)力的發(fā)展,人們對(duì)事物運(yùn)動(dòng)規(guī)律性的認(rèn)識(shí)也愈來(lái)愈深化,愈來(lái)愈有概括性。伴隨著其他領(lǐng)域科學(xué)技術(shù)的快速進(jìn)步,人們逐漸認(rèn)識(shí)到化學(xué)工業(yè)中各門看似不相干的工程和工藝中存在著共同的物理特性。1901年,美G.E.的Davis《化學(xué)工程手冊(cè)》的發(fā)表,初步提出了"化工物理過(guò)程"的原理。1900年始,以合成氨、純堿、燃料等為代表的近代化工廠出現(xiàn),如1913年,德哈勃-博施法高壓合成氨技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化,星火燎原的,化學(xué)工業(yè)呈現(xiàn)出巨大的發(fā)展前景。到了二十年代,美MIT的一些學(xué)者提出:不管化工生產(chǎn)的工藝如何千差萬(wàn)別,它們?cè)诒姸嗟牡湫驮O(shè)備中進(jìn)行著原理相同的物理過(guò)程。1920年,美MIT成立了第一個(gè)嚴(yán)格意義上的化工系,時(shí)W.K.Lewis任系主任。1922年美國(guó)化工學(xué)會(huì)認(rèn)同了新的見解,引出了"單元操作"(Unit Operation)的概念,這一概念在蘇聯(lián)時(shí)期和我國(guó)則廣泛稱為"化工原理"。
1900年始的"分離工程"研究使"單元操作"的概念日趨成熟。被稱為單元操作的過(guò)程主要有流體流動(dòng)、傳熱、干燥、吸收、蒸發(fā)、萃取、結(jié)晶和過(guò)濾等,以這些單元操作作為研究和學(xué)習(xí)的主要內(nèi)容,是化學(xué)工程學(xué)科在二十世紀(jì)前半期發(fā)展的核心,其理論迅速成為發(fā)展化學(xué)工業(yè)的重要基石。這種把千變?nèi)f化、千差萬(wàn)別的過(guò)程和工藝概括成"單元操作"是生產(chǎn)力發(fā)展到一定水平的反映,是化學(xué)工程學(xué)從"個(gè)性"到"共性"的第一個(gè)哲學(xué)性概括,是在一個(gè)系統(tǒng)整體性把握的高度上建立了一門技術(shù)科學(xué),體現(xiàn)了系統(tǒng)科學(xué)發(fā)展的和諧統(tǒng)一規(guī)律。
隨著"單元操作"概念的確定,另一方面,化學(xué)工程學(xué)科中重要支柱之一的"反應(yīng)工程"亦逐漸浮出水面。從最初的德Winkler流化床煤氣化爐的應(yīng)用到德Bergim-Pier三相液化床煤液化工藝的開發(fā),又到1931年丁納橡膠和氯丁橡膠的投產(chǎn),化學(xué)工業(yè)上發(fā)展的高峰持續(xù)不絕,1940年美國(guó)FCC煉油開發(fā)成功,成為石油化工的起點(diǎn)。直到1957年,歐洲第一屆反應(yīng)工程會(huì)議,明確提出"反應(yīng)工程"的概念,成為化學(xué)工程學(xué)科的重要組成部分,是化學(xué)工程學(xué)的進(jìn)一步和諧統(tǒng)一。"反應(yīng)工程"的建立,乃至今日仍備受困擾的"過(guò)程放大效應(yīng)"問(wèn)題,及從"逐級(jí)放大"到"數(shù)模放大"的研究都帶動(dòng)了"化工過(guò)程系統(tǒng)工程"的發(fā)展,并共同體現(xiàn)了系統(tǒng)科學(xué)發(fā)展的和諧層次律。
就在"反應(yīng)工程"發(fā)展的同時(shí),"單元操作"得到了更加深刻的認(rèn)識(shí),人們發(fā)現(xiàn)各單元操作之間存在著更為普遍的原理,"過(guò)濾只是流體傳動(dòng)的一個(gè)特例;蒸發(fā)不過(guò)是傳熱的一種形式;吸收和萃取都包含著質(zhì)量的傳遞;干燥與蒸餾則是傳熱加傳質(zhì)的操作……"[2]于是單元操作可以看成是傳熱、傳質(zhì)及流體動(dòng)量傳遞的特殊情況或特定的組合。這種認(rèn)識(shí)的深化過(guò)程并沒(méi)有停止,人們進(jìn)一步又發(fā)現(xiàn)了動(dòng)量傳遞、熱量傳遞和質(zhì)量傳遞之間的類似性。于是從二十世紀(jì)50年代開始,人們綜合了以往的成果,開始用統(tǒng)一的觀點(diǎn)來(lái)研究三種傳遞過(guò)程。1960年,美威斯康辛大學(xué)(Univ. Wiscosin)的R.B.Bird教授出版了《Transport Phenomena》一書,系統(tǒng)地采用統(tǒng)一的方法來(lái)處理三種傳遞現(xiàn)象,從此化學(xué)工程學(xué)科的核心過(guò)渡到了"三傳一反"的系統(tǒng)性概念。"三傳"的研究是系統(tǒng)科學(xué)和諧進(jìn)化律的又一體現(xiàn),使化學(xué)工程學(xué)達(dá)到了一個(gè)新的整體性高度,這種高度的和諧統(tǒng)一是對(duì)客觀世界本質(zhì)性的認(rèn)識(shí),并在學(xué)科上反映出了系統(tǒng)科學(xué)的基本原理和性質(zhì),其影響力是普遍性的,是跨學(xué)科的,不僅使"傳遞原理"成為化學(xué)工程學(xué)的重要基礎(chǔ),同時(shí)在生物工程、機(jī)械、航天和土木建筑等工程學(xué)科上也具有重要意義,并日益成為工程專業(yè)共有的一門技術(shù)基礎(chǔ)課,只是側(cè)重點(diǎn)有所差異而已。
至此化學(xué)工程學(xué)科自身經(jīng)歷了一系列的演化和發(fā)展,并在短短的一個(gè)世紀(jì)中達(dá)到了一個(gè)前所未有的高度,涵括了眾多的生產(chǎn)和應(yīng)用領(lǐng)域,如醫(yī)藥、化肥、能源、材料、航天、冶金、日用化學(xué)品等,每年為社會(huì)提供數(shù)以億噸計(jì)的千百萬(wàn)種產(chǎn)品,是人們衣、食、住、行須臾不可離開的物質(zhì)基礎(chǔ),為社會(huì)繁榮作出了巨大貢獻(xiàn)。然而事物總是一分為二的,從人類發(fā)展最為激動(dòng)人心的口號(hào)"征服自然"到今天龐大的工業(yè)化進(jìn)程,地球自然生態(tài)系統(tǒng)遭遇了前所未有的嚴(yán)峻局面,這之中,化學(xué)工業(yè)是造成大規(guī)模環(huán)境污染及惡性重復(fù)污染的主要過(guò)程之一,化學(xué)工程學(xué)科需要肩負(fù)起新的使命。1990年,"生態(tài)化工"(Eco-Chemical Engineering)的概念提出來(lái)了,相應(yīng)在化工生產(chǎn)和過(guò)程工藝中提出了"清潔化工"和"綠色化工"的概念,因時(shí)應(yīng)勢(shì),化學(xué)工程學(xué)開始了系統(tǒng)科學(xué)的自組織過(guò)程,這也是和諧系統(tǒng)對(duì)立統(tǒng)一發(fā)展的需要。在系統(tǒng)科學(xué)看來(lái),自組織是和諧系統(tǒng)的基本性質(zhì)之一,只有自組織系統(tǒng)能通過(guò)外部和自身內(nèi)部的不斷協(xié)調(diào)、整合,在適應(yīng)環(huán)境的同時(shí)保持自己的特性并產(chǎn)生新的功能。從自發(fā)到自覺地,化學(xué)工程學(xué)吸收了自組織的理論,不斷在廣度和深度上充實(shí)、完善和發(fā)展。
隨著新世紀(jì)的到來(lái),世界正發(fā)生著全球性的變化,經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、環(huán)境和技術(shù)等領(lǐng)域都面臨著新范疇新理念的變更和沖擊[3]?;瘜W(xué)工程學(xué)科需要因應(yīng)時(shí)展而改變傳統(tǒng)的限制,不斷有新的概念提出來(lái),如化學(xué)工程應(yīng)是伺機(jī)而待的專業(yè)(a profession in waiting);化學(xué)工程師必須"be steeped in technology",能夠創(chuàng)新、開發(fā)、變換、調(diào)控和適應(yīng)取代;化學(xué)工程學(xué)科要從"Process Engineering"達(dá)到"Product Engineering"再到"Formulation Engineering"。進(jìn)一步的綜合認(rèn)為,化學(xué)工程學(xué)關(guān)注著同時(shí)發(fā)生在非常廣泛的時(shí)空跨度內(nèi)的現(xiàn)象,必須具備多尺度、多目標(biāo)的方法來(lái)達(dá)到過(guò)程的總體優(yōu)化。涵括了五個(gè)方面[4,5]:
轉(zhuǎn)貼于 ① Nanoscale(納觀尺度):研究量子化學(xué)、分子過(guò)程與分子模擬等。
② Microscale(微觀尺度):研究微粒、氣泡、液滴、控制界面膠束和微流力學(xué)規(guī)律等。
③ Mesoscale(介觀尺度):研究換熱設(shè)備、反應(yīng)設(shè)備、塔器以及傳統(tǒng)的"單元操作"和"三傳一反"等。
④ Macroscale(宏觀尺度):研究生產(chǎn)裝置和生產(chǎn)過(guò)程等。
⑤ Megascale(兆觀尺度):研究環(huán)境過(guò)程和大氣生態(tài)過(guò)程等。
于是化學(xué)工程學(xué)的核心轉(zhuǎn)變到了"多尺度、多目標(biāo)擇優(yōu)"的概念,化學(xué)工程學(xué)科又到達(dá)一個(gè)新的和諧統(tǒng)一的高度,進(jìn)入了更高層次的系統(tǒng)工程領(lǐng)域。
新的發(fā)展的深度促使化學(xué)工程學(xué)科作出了一定尺度的"分化",然而這還遠(yuǎn)未結(jié)束,人們對(duì)世界的認(rèn)識(shí)還在不斷探索不斷深入,一個(gè)更深刻更普遍也更一般的問(wèn)題已經(jīng)觸到了化學(xué)工程學(xué)科的神經(jīng),觸到了化學(xué)工程學(xué)的認(rèn)識(shí)本質(zhì),并促使化學(xué)工程學(xué)需要有新的"融合"。這一問(wèn)題就是"非線性及其包涵的混沌原理",相對(duì)于"線性"是人類認(rèn)識(shí)客觀世界的基本工具,"非線性"則是客觀世界的本質(zhì)特征,是"線性"反映的目的,是從科學(xué)角度看待世界的一種和諧統(tǒng)一;而在對(duì)"混沌發(fā)展"的研究表明,"混沌運(yùn)動(dòng)的普遍存在,揭示了自然界中實(shí)際系統(tǒng)發(fā)展演化的新行為,混沌態(tài)的自相似性使這種時(shí)間演化表現(xiàn)為一種空間結(jié)構(gòu),而且以其不同空間尺度上的相似性,揭示了系統(tǒng)復(fù)雜運(yùn)動(dòng)的統(tǒng)一性。這種統(tǒng)一性是一個(gè)觀察"整體"的問(wèn)題,只有在長(zhǎng)時(shí)間范圍(因?yàn)榛煦邕\(yùn)動(dòng)是一種長(zhǎng)時(shí)間行為)和更高層次復(fù)雜性中才能顯現(xiàn)出來(lái)。"[6,7]這一問(wèn)題涵蓋了自然科學(xué)和人文社會(huì)科學(xué)的眾多領(lǐng)域,具有重大的科學(xué)價(jià)值和深刻的哲學(xué)方法論意義。馬克思曾經(jīng)預(yù)言:"自然科學(xué)往后將會(huì)把關(guān)于人類的科學(xué)總括在自己下面,正如關(guān)于人類的科學(xué)把自然科學(xué)總括在自己下面一樣:它們將成為一個(gè)科學(xué)。"從這一角度上,"非線性"問(wèn)題是這種過(guò)程一體化的契合點(diǎn)以及整體認(rèn)識(shí)論上的共性[8]。當(dāng)站在這種整體性的高度上,化學(xué)工程學(xué)科獲得了全新的視野和更強(qiáng)大的分析解決問(wèn)題的能力,并最終具有了學(xué)科融合的基礎(chǔ)。
在整個(gè)化學(xué)工程學(xué)科的孕育、誕生和發(fā)展過(guò)程中,始終交織著學(xué)科的"分化"與"融合",除了上述尺度(scale)上的分化以外還有著所謂的石油化工、精細(xì)化工、高分子化工等專業(yè)上的分化;另一方面,作為近代工程技術(shù),它又是自然科學(xué)(化學(xué)、物理等)和技術(shù)科學(xué)(機(jī)械、材料等)的融合。正如物理學(xué)家普朗克(Planck)所指出的:"科學(xué)是內(nèi)在的整體,它被分解為單獨(dú)的部分不是取決于事物的本身,而是取決于人類認(rèn)識(shí)能力的局限性,實(shí)際上存在著從物理到化學(xué),通過(guò)生物學(xué)和人類學(xué)到社會(huì)學(xué)的連續(xù)的鏈條,這是任何一處都不能被打斷的鏈條。"事實(shí)上,當(dāng)化學(xué)工程學(xué)科的核心發(fā)展到"非線性混沌系統(tǒng)"時(shí),實(shí)現(xiàn)科學(xué)的融合已是其客觀系統(tǒng)性的需要,它需要強(qiáng)有力的非線性解算能力和綜合分析能力。基于人工智能和神經(jīng)生物學(xué)的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(Artificial Neural Networks)技術(shù)為這種系統(tǒng)性的融合提供了新的思路和途徑。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)特有的信息處理能力在愈來(lái)愈多的領(lǐng)域中展現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景,它具有如下特點(diǎn)[9,10]:
① 學(xué)習(xí):神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可以根據(jù)外界環(huán)境修改自身行為,這使它比其他任何方法接受自身感興趣的外界信息更敏感。
② 概括:經(jīng)過(guò)學(xué)習(xí)訓(xùn)練后,神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的響應(yīng)在某種程度上能夠?qū)ν饨缧畔⒌纳倭縼G失或自身組織的局部缺損不再很敏感,反映了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的健壯性(魯棒性),即工程上說(shuō)的"容錯(cuò)"能力。
③ 抽取:神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有抽取外界輸入信息特征的特殊功能,在某種意義上可以說(shuō)它能"創(chuàng)造"出未見的事物。
④ 模擬:神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)由眾多的神經(jīng)元組成,以并行的方式處理信息,大大加快了運(yùn)行速度,可以逼近任意復(fù)雜的非線性系統(tǒng)。
當(dāng)然,神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)并非十全十美,其自身的發(fā)展就曾經(jīng)歷過(guò)相當(dāng)曲折的過(guò)程,但是,人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(ANNs)特性的融合將是化學(xué)工程學(xué)科發(fā)展到非線性核心系統(tǒng)的自組織適應(yīng)和需要。例如采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng),適應(yīng)性、穩(wěn)定性和智能性均較好,能處理復(fù)雜工藝過(guò)程的控制問(wèn)題,也使得化學(xué)工程師不但也是機(jī)械工程師,還首先是系統(tǒng)工程師,并能從最一般的非線性原理出發(fā),解決實(shí)際過(guò)程的創(chuàng)新、應(yīng)用、開發(fā)、生產(chǎn)等問(wèn)題。
生產(chǎn)力的不斷發(fā)展,科學(xué)技術(shù)的持續(xù)進(jìn)步,人類認(rèn)識(shí)自然和改造自然的不斷深化,化學(xué)工程學(xué)科必將不斷"分化"和"融合",體現(xiàn)出和諧系統(tǒng)的無(wú)限發(fā)展性質(zhì)。
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從廣義上說(shuō),分離強(qiáng)化首先是對(duì)設(shè)備的強(qiáng)化,然后是對(duì)生產(chǎn)工藝的強(qiáng)化,綜合起來(lái)說(shuō)就是只要能將設(shè)備變小、將能量轉(zhuǎn)化效率提高的技術(shù)都是化工分離技術(shù)強(qiáng)化的結(jié)果,有利于實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展,這也是化工分離技術(shù)的主要趨勢(shì)之一。古老的化工分離技術(shù)原理:利用沸點(diǎn)的不同,將不同的組分從分離塔里分離出來(lái)。隨著科技的發(fā)展及國(guó)內(nèi)外的分工合作共同研究除了大量新的分離技術(shù),具有廣闊的發(fā)展前景,但是這些在應(yīng)用中同樣也存在著很多問(wèn)題,那就是:此項(xiàng)研究對(duì)相關(guān)分子蒸餾的基礎(chǔ)理論探究比較少,沒(méi)有在理論上充分說(shuō)明和指導(dǎo),對(duì)設(shè)計(jì)刮膜式分子蒸餾器也沒(méi)有深入的研究。隨著信息技術(shù)的不斷進(jìn)步,分離技術(shù)也不斷得到改善,取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步,逐漸信息技術(shù)引入到分離技術(shù)的研究與開發(fā)上,例如在研究熱力學(xué)和傳遞的性質(zhì)、多相流等方面,這些都是信息技術(shù)發(fā)生功效的主要分離技術(shù),再如分子模擬大大提高了預(yù)測(cè)熱力學(xué)平衡和傳遞性質(zhì)的水平。對(duì)分子的設(shè)計(jì)加速了可以加速分離,因此對(duì)研究和開發(fā)新的高效的分離劑有深遠(yuǎn)的意義。信息技術(shù)的引進(jìn)有利于新的分離過(guò)程的深入,提高工作效率。
一、傳熱過(guò)程的一些新的研究進(jìn)展和方向
1.微細(xì)尺度傳熱學(xué)研究進(jìn)展
微細(xì)尺度是從空間尺度和時(shí)間尺度微細(xì)的探討和研究傳熱學(xué)規(guī)律,現(xiàn)在在傳熱學(xué)中已經(jīng)自成一個(gè)分支,發(fā)展前景廣闊。當(dāng)物體的特征尺寸遠(yuǎn)大于載體粒子的平均尺寸即連續(xù)介質(zhì)時(shí)假定依然會(huì)成立,但是由于尺度的微細(xì),原來(lái)的假設(shè)的影響因素也會(huì)相對(duì)的發(fā)生變化,這就導(dǎo)致了流動(dòng)和傳入規(guī)律發(fā)生著惟妙惟肖的變化。目前,微米、納米科學(xué)已經(jīng)取得長(zhǎng)足的進(jìn)步,受到人們的廣泛關(guān)注,諸多領(lǐng)域都是圍繞微細(xì)尺度傳熱學(xué)進(jìn)行研究的。其中高集成度電子設(shè)備、微型熱管、多空介質(zhì)流動(dòng)傳熱等多項(xiàng)研究都是微熱尺度傳熱學(xué)研究取得的豐碩成果。
2.傳熱設(shè)備研究進(jìn)展
通過(guò)近十年的研究,利用翅片可以達(dá)到促進(jìn)和增強(qiáng)傳熱的效果
3.強(qiáng)化傳熱過(guò)程的研究進(jìn)展
這項(xiàng)研究主要是從改進(jìn)換熱器設(shè)備的形式入手,提高傳熱的效率,并想辦法改進(jìn)設(shè)備使其持續(xù)對(duì)外放熱,這種改進(jìn)包括發(fā)明新的傳熱材料和改進(jìn)生產(chǎn)工藝,將過(guò)去的設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化等方法。
4.傳熱理論研究進(jìn)展
近年來(lái),傳熱研究者一直都致力于滴狀冷凝在工業(yè)生產(chǎn)上的應(yīng)用,但至今仍未能很好的實(shí)現(xiàn),主要問(wèn)題是如何獲得實(shí)現(xiàn)滴狀冷凝,并且使其冷凝表面壽命延長(zhǎng)。改變冷凝界面的性質(zhì),將滴狀冷凝應(yīng)用到工業(yè)上進(jìn)行傳熱改造是傳播熱學(xué)研究的主要熱點(diǎn)之一。沸騰的傳熱方式不僅在機(jī)械、動(dòng)力和石油化工等傳統(tǒng)的工業(yè)之中廣泛使用,而且在航空航天技術(shù)等高科技領(lǐng)域也廣泛的應(yīng)用著。長(zhǎng)期以來(lái),人們都在對(duì)液體發(fā)生核態(tài)沸騰的原因和具有高換熱強(qiáng)度的機(jī)理進(jìn)行著深入的探究。由于沸騰的現(xiàn)象是復(fù)雜和多變的,這些都導(dǎo)致了我們不能利用常規(guī)的計(jì)算方法來(lái)計(jì)算出沸騰所能傳輸?shù)臒崃?。到現(xiàn)在為止,加熱器表面受到水沸騰時(shí)產(chǎn)生的氣泡的影響,這一問(wèn)題是最需要得到解決的,也是研究的重點(diǎn)所在,對(duì)沸騰傳熱進(jìn)行計(jì)算大都采用機(jī)理模型,這種方法存在嚴(yán)重的缺陷就是計(jì)算的準(zhǔn)確率很低,而且需要大量的實(shí)驗(yàn)做基礎(chǔ),所以目前應(yīng)用的范圍較窄,目前沒(méi)有能較準(zhǔn)確計(jì)算沸騰傳熱的計(jì)算式,因此我們有另辟蹊徑,從新的角度來(lái)探究和研究問(wèn)題,從基本理論出發(fā),提出新的理論與計(jì)算方法或研究出新的模型,將數(shù)學(xué)與之相結(jié)合計(jì)算出沸騰所傳出的熱量,這將成為今后研究的重中之重。
5.與計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合
計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步使化學(xué)中大量的計(jì)算問(wèn)題和數(shù)據(jù)采集分析的問(wèn)題得到了解決,同時(shí)解決了人力物力和財(cái)力,也增加了數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度與精確度,主要表現(xiàn)在計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)計(jì)算流體力學(xué)和數(shù)值傳熱學(xué)上的主要貢獻(xiàn),其主要的研究方法是數(shù)值模擬法。這種方法的特點(diǎn)是需要大量的數(shù)據(jù)計(jì)算,而且需要大量的實(shí)驗(yàn)作為補(bǔ)充,采用計(jì)算機(jī)進(jìn)行分析和計(jì)算,有利于將數(shù)據(jù)直觀的表現(xiàn)出來(lái),方式更加靈活多變,費(fèi)用更加低廉,并且得出結(jié)論的周期比較短,對(duì)于應(yīng)對(duì)此類問(wèn)題計(jì)算機(jī)技術(shù)是最好的選擇。
二、化學(xué)工程學(xué)科未來(lái)的發(fā)展動(dòng)態(tài)
1.將化工過(guò)程與系統(tǒng)過(guò)程研究相結(jié)合
化學(xué)變化是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程,這是因?yàn)樾再|(zhì)決定的,其非對(duì)稱性和不平衡性打破了人們的慣性思維,使其控制因素增多,結(jié)構(gòu)尺度變多,其中結(jié)構(gòu)是對(duì)過(guò)程工程研究的中心問(wèn)題,主要解決辦法是簡(jiǎn)化其結(jié)構(gòu),使復(fù)雜的結(jié)構(gòu)變得簡(jiǎn)單,更具有使用價(jià)值;首先研究特殊系統(tǒng),然后推理出一般性的結(jié)論,進(jìn)而推而廣之,這些都為解決結(jié)構(gòu)問(wèn)題打下了良好的基礎(chǔ),解決了復(fù)雜系統(tǒng)不容易被分析的問(wèn)題,采用整體法和還原法研究復(fù)雜的系統(tǒng)有利于把握系統(tǒng)的主要變換方向,多尺度的思考問(wèn)題的方式可以將過(guò)程問(wèn)題轉(zhuǎn)換成平時(shí)的時(shí)間和空間問(wèn)題,對(duì)研究化學(xué)工程的復(fù)雜結(jié)構(gòu)有好處。化學(xué)工程的這一轉(zhuǎn)變趨勢(shì)預(yù)示著化學(xué)正在向著應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)行擴(kuò)張,更加注重其實(shí)用性和價(jià)值性,而非學(xué)科本身理論的研究。這也在化學(xué)課堂上出現(xiàn)了明顯的改革,從只有實(shí)驗(yàn)和理論兩個(gè)過(guò)程的化學(xué)轉(zhuǎn)換成有實(shí)驗(yàn)、有計(jì)算最后才產(chǎn)生結(jié)論的過(guò)程,這就需要化學(xué)與數(shù)學(xué)物理等相結(jié)合,甚至與計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)化學(xué)過(guò)程的更好研究。
2.將化學(xué)工程與材料科學(xué)研究相結(jié)合
科學(xué)的進(jìn)步使大量新的技術(shù)和產(chǎn)品能源不斷涌現(xiàn),并且在先進(jìn)技術(shù)的引導(dǎo)下得到了廣泛的應(yīng)用,這就為化學(xué)工程的研究提出了新的問(wèn)題那就是如何為新的產(chǎn)業(yè)的形成和發(fā)展提供良好的服務(wù)并不斷形成新的完整的理論,化學(xué)工程的發(fā)展就此進(jìn)入老人一個(gè)新的發(fā)展階段。在學(xué)科研究的方法上更多的注重學(xué)科的交叉,更多的研究材料其中包括信息和化學(xué)、生物與化學(xué)、能源與化學(xué)、環(huán)境與化學(xué)相結(jié)合的工程學(xué)科,這些都為化學(xué)工程的發(fā)展提出了新的發(fā)展方向和研究課題,為化學(xué)的發(fā)展做了良好的鋪墊。
3.將化學(xué)工程與信息工程研究相結(jié)合
化學(xué)工程技術(shù)的熱點(diǎn)是將化學(xué)工程與信息工程研究相結(jié)合,隨著信息技術(shù)的發(fā)展,信息技術(shù)已經(jīng)深入各行各業(yè),通過(guò)計(jì)算機(jī)技術(shù)可以收集大量信息,并對(duì)此進(jìn)行精細(xì)的計(jì)算,隨著大量的數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)和分析,可以得出很多重要的規(guī)律和結(jié)論,這些規(guī)律可以用來(lái)作為提高效率和生產(chǎn)效益的理論依據(jù),同時(shí)可以預(yù)見,將化學(xué)工程和材料科學(xué)結(jié)合起來(lái)進(jìn)行分析必將是化學(xué)工程領(lǐng)域的重點(diǎn)研究課題,必將成為引領(lǐng)化學(xué)研究的主要方向。
化工類工程教育人才培養(yǎng)體系改革的基礎(chǔ)
浙江工業(yè)大學(xué)化材學(xué)院,經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展,已基本建成數(shù)個(gè)高水平的學(xué)科平臺(tái)和化工、材料類國(guó)家、省級(jí)特色專業(yè)。學(xué)院設(shè)有化學(xué)工程等7個(gè)學(xué)科,其中工業(yè)催化為國(guó)家重點(diǎn)學(xué)科(培育),3個(gè)浙江省重中之重學(xué)科,1個(gè)浙江省重點(diǎn)學(xué)科。學(xué)院建有1個(gè)一級(jí)學(xué)科博士點(diǎn),下設(shè)7個(gè)二級(jí)學(xué)科博士點(diǎn)和1個(gè)博士后流動(dòng)站,還有11個(gè)碩士學(xué)位點(diǎn)。學(xué)院建有綠色化學(xué)合成技術(shù)省部共建國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室培育基地等。學(xué)院建有化學(xué)工程與工藝、應(yīng)用化學(xué)等2個(gè)國(guó)家特色專業(yè),材料科學(xué)與工程省重點(diǎn)專業(yè)等4個(gè)本科專業(yè)?;瘜W(xué)工程與工藝專業(yè)是學(xué)校設(shè)立的第一批本科專業(yè)之一。該專業(yè)所依托的學(xué)科水平高,擁有一級(jí)學(xué)科博士學(xué)位授予權(quán),并設(shè)有一級(jí)學(xué)科博士后流動(dòng)站,已形成了包括學(xué)士、碩士、博士、博士后在內(nèi)的完整的人才培養(yǎng)體系。建有浙江省化工實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心、浙江省化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心、浙江省化學(xué)工程研究生實(shí)驗(yàn)室?!痘A(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)》國(guó)家級(jí)精品課程,《物理化學(xué)》國(guó)家級(jí)雙語(yǔ)示范課程,《基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)》、《無(wú)機(jī)與分析化學(xué)》、《有機(jī)化學(xué)》、《化工原理》、《化學(xué)工藝學(xué)》和《化學(xué)反應(yīng)工程》等6門省級(jí)精品課程。學(xué)院經(jīng)過(guò)多年的專項(xiàng)建設(shè),在化工專業(yè)建設(shè)與人才培養(yǎng)、科研教學(xué)良好互動(dòng)方面擁有較為優(yōu)越的條件。由武漢大學(xué)中國(guó)科學(xué)評(píng)價(jià)研究中心和中國(guó)科教評(píng)價(jià)網(wǎng)共同研發(fā),由邱均平等編著的《中國(guó)大學(xué)及學(xué)科專業(yè)評(píng)價(jià)報(bào)告》中的排名如下:2008年在所有201所建有化學(xué)工程與工藝專業(yè)的高校中排名在第16;2009年在所有201所學(xué)校中排名第18;2010年在所有224所學(xué)校中排名第18。
化工類工程教育人才培養(yǎng)體系改革的目標(biāo)
工程教育人才培養(yǎng)體系改革應(yīng)基于高等工程教育改革指導(dǎo)思想和人才培養(yǎng)素質(zhì)特征定位、教育培養(yǎng)體系特征和工程實(shí)踐與工程創(chuàng)新能力培養(yǎng)途徑等開展研究、實(shí)踐和反思,明確以高素質(zhì)創(chuàng)新人才培養(yǎng)三要素理論為指導(dǎo)的化工卓越人才培養(yǎng)體系優(yōu)化的改革實(shí)踐總目標(biāo)。高素質(zhì)工程創(chuàng)新人才培養(yǎng)具備三個(gè)要素:意識(shí)、機(jī)會(huì)與能力。首先是意識(shí),即學(xué)生要有成為創(chuàng)新人才的意識(shí)和動(dòng)力,它包括遠(yuǎn)大的理想抱負(fù)、寬廣的視野及對(duì)科學(xué)的熱愛;其次機(jī)會(huì)指為創(chuàng)新人才成長(zhǎng)提供必要的平臺(tái)和載體;最后是創(chuàng)新能力,主要是指工程創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。高等工程教育改革的內(nèi)涵在于提升大學(xué)生的工程實(shí)踐與創(chuàng)新能力,教育培養(yǎng)體系的構(gòu)建必須遵循工程的實(shí)踐、集成與創(chuàng)新的特征,以強(qiáng)化學(xué)生的工程實(shí)踐能力、工程設(shè)計(jì)能力與工程創(chuàng)新能力為核心,將工程教育人才培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)細(xì)化為知識(shí)能力大綱,重構(gòu)課程體系和教學(xué)內(nèi)容,將知識(shí)能力大綱落實(shí)到具體的課程和教學(xué)環(huán)節(jié)?;瘜W(xué)工程與工藝專業(yè)建設(shè)的目標(biāo)必須符合過(guò)程工業(yè)科技創(chuàng)新及化工學(xué)科發(fā)展規(guī)律、高等工程教育發(fā)展趨勢(shì)、經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展特別是地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需求,而這也是新形勢(shì)下化工專業(yè)的工程教育改革的基本指導(dǎo)思想?;瘜W(xué)工程與工藝專業(yè)特色建設(shè)主要體現(xiàn)在人才培養(yǎng)模式、人才素質(zhì)特征和質(zhì)量保障體系等三方面,也是工程教育培養(yǎng)體系改革與專業(yè)建設(shè)的最終目標(biāo)追求。堅(jiān)持厚基礎(chǔ)、寬口徑、重實(shí)踐、強(qiáng)創(chuàng)新的理念,不斷拓展專業(yè)內(nèi)涵,形成寬口徑辦學(xué)和培養(yǎng)復(fù)合型人才的多模塊模式。通過(guò)知識(shí)、能力、素質(zhì)的協(xié)調(diào)發(fā)展,培養(yǎng)的學(xué)生具有較強(qiáng)的專業(yè)實(shí)驗(yàn)技能、工程實(shí)踐與創(chuàng)新能力和國(guó)際化視野,能夠成為面向和引領(lǐng)未來(lái)的卓越工程師;通過(guò)公共基礎(chǔ)課、學(xué)科基礎(chǔ)課以及專業(yè)課程體系的設(shè)置、課程的講授、實(shí)驗(yàn)實(shí)習(xí)等實(shí)踐環(huán)節(jié)安排、畢業(yè)設(shè)計(jì)綜合訓(xùn)練、各種人文素質(zhì)及科技講座、各種競(jìng)賽等環(huán)節(jié),構(gòu)建創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力培養(yǎng)的質(zhì)量保障體系?,F(xiàn)代工程教育培養(yǎng)的創(chuàng)新型工程科技人才應(yīng)該是在四個(gè)層面達(dá)到預(yù)定目標(biāo),即:學(xué)生能夠掌握更扎實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí),領(lǐng)導(dǎo)新產(chǎn)品、過(guò)程和系統(tǒng)的建造與運(yùn)行,理解研究和技術(shù)發(fā)展對(duì)社會(huì)的重要性和戰(zhàn)略影響。因此,在培養(yǎng)計(jì)劃制訂、教學(xué)方法改革等過(guò)程中必須始終強(qiáng)調(diào)實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)知識(shí)厚、工程實(shí)踐能力強(qiáng)、創(chuàng)新意識(shí)濃和適應(yīng)能力佳等全面發(fā)展的綜合素質(zhì)的養(yǎng)成。
化工類工程教育人才培養(yǎng)體系改革的實(shí)踐
采用理論研究———實(shí)踐———總結(jié)———再實(shí)踐———再理論研究的思路,推進(jìn)化工類工程教育人才培養(yǎng)體系改革的實(shí)踐。把工程教育內(nèi)涵提升的指導(dǎo)思想和人才培養(yǎng)目標(biāo)的準(zhǔn)確定位相結(jié)合,建立具有較強(qiáng)的工程實(shí)踐和創(chuàng)新特征的教育培養(yǎng)體系;把“卓越工程師培養(yǎng)計(jì)劃”的體系優(yōu)勢(shì)轉(zhuǎn)化為基于工程實(shí)踐與創(chuàng)新的化工類專業(yè)培養(yǎng)優(yōu)勢(shì),通過(guò)國(guó)家特色專業(yè)平臺(tái)建設(shè)更加有效地提高化工高級(jí)人才培養(yǎng)的質(zhì)量和效率。
(一)化學(xué)工程與工藝專業(yè)等化工類專業(yè)特色凝聚
化學(xué)工程與工藝專業(yè)等化工類專業(yè)的特色主要體現(xiàn)在三方面。一是復(fù)合的專業(yè)培養(yǎng)模式:堅(jiān)持厚基礎(chǔ)、寬口徑、重實(shí)踐、強(qiáng)創(chuàng)新的理念,根據(jù)現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展要求,不斷拓展專業(yè)內(nèi)涵,形成寬口徑辦學(xué)和培養(yǎng)復(fù)合型人才的有效模式。形成多模塊、復(fù)合化和卓工班相融合的專業(yè)培養(yǎng)體系和課程體系。二是卓越的人才素質(zhì)特征:立足浙江、面向全國(guó),通過(guò)知識(shí)、能力、素質(zhì)的協(xié)調(diào)發(fā)展,培養(yǎng)的學(xué)生具有較強(qiáng)的專業(yè)實(shí)驗(yàn)技能、工程實(shí)踐與創(chuàng)新能力和國(guó)際化視野,綜合素質(zhì)高、工程能力強(qiáng)、能夠成為面向和引領(lǐng)未來(lái)的卓越工程師。三是完善的質(zhì)量保障體系:通過(guò)公共基礎(chǔ)課、學(xué)科基礎(chǔ)課以及專業(yè)課程體系的設(shè)置、課程的講授、實(shí)驗(yàn)實(shí)習(xí)等實(shí)踐環(huán)節(jié)安排、畢業(yè)設(shè)計(jì)綜合訓(xùn)練、各種人文素質(zhì)及科技講座、各種競(jìng)賽等環(huán)節(jié),構(gòu)建培養(yǎng)學(xué)生工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力的質(zhì)量保障體系,保證學(xué)生的知識(shí)、能力和素質(zhì)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。由此確立的化學(xué)工程與工藝專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)為:培養(yǎng)立足浙江、面向全國(guó),知識(shí)、能力、素質(zhì)協(xié)調(diào)發(fā)展;具有國(guó)際化視野,具有創(chuàng)新意識(shí)和工程創(chuàng)新、創(chuàng)業(yè)能力;“下得去、用得上、干得好、上得來(lái)”的具有成長(zhǎng)為高級(jí)化工科技和管理人才、企業(yè)家和知名學(xué)者的潛力。
(二)專業(yè)特色模塊和課程體系構(gòu)建
浙江是資源小省、經(jīng)濟(jì)大省,尤以民營(yíng)經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)為主要特征,目前正大力發(fā)展臨江化工和精細(xì)化工,在這些領(lǐng)域有相當(dāng)大的人才需求。而化學(xué)工程學(xué)科當(dāng)前以過(guò)程工程和產(chǎn)品工程為導(dǎo)向,強(qiáng)調(diào)在多尺度的復(fù)雜大系統(tǒng)環(huán)境進(jìn)行過(guò)程優(yōu)化和研發(fā)綠色化學(xué)化工過(guò)程。據(jù)此,化學(xué)工程與工藝專業(yè)的模塊設(shè)置上應(yīng)實(shí)現(xiàn)這兩方面的有效結(jié)合,除設(shè)置傳統(tǒng)的化學(xué)工程、化學(xué)工藝模塊外,還應(yīng)設(shè)置適應(yīng)浙江經(jīng)濟(jì)特色和化學(xué)工程學(xué)科發(fā)展的一體化復(fù)合雙專業(yè)。自2010級(jí)始,根據(jù)教育部“卓越工程師培養(yǎng)計(jì)劃”試點(diǎn)要求,我們?cè)O(shè)置了化學(xué)工程與工藝專業(yè)“卓越工程師”試點(diǎn)班,重點(diǎn)落實(shí)“卓越工程師培養(yǎng)計(jì)劃”與培養(yǎng)體系優(yōu)化的實(shí)踐探索。課程體系設(shè)置要服務(wù)于專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)、滿足預(yù)期的畢業(yè)生能力要求。行業(yè)企業(yè)是畢業(yè)生的終端用戶,成立的校企合作委員會(huì),吸納省內(nèi)外化工龍頭企業(yè)或行業(yè)專業(yè)人士參與人才培養(yǎng)模式和方案的制訂;根據(jù)用人單位的反饋意見,完善課程體系。目前的培養(yǎng)計(jì)劃著力加強(qiáng)學(xué)科和專業(yè)基礎(chǔ)課程、確保專業(yè)核心課程,這類課程學(xué)分約占40%,并精煉專業(yè)模塊特色課程,保留2-3門特色課程,鼓勵(lì)模塊之間交叉選課,實(shí)現(xiàn)了寬口徑和個(gè)性化有機(jī)統(tǒng)一。上述舉措在夯實(shí)大學(xué)畢業(yè)生的工程基礎(chǔ)的同時(shí)也滿足了行業(yè)企業(yè)對(duì)大學(xué)生素質(zhì)和能力的需求,極大增強(qiáng)了工程教育的內(nèi)涵。
級(jí)別:北大期刊
榮譽(yù):Caj-cd規(guī)范獲獎(jiǎng)期刊
級(jí)別:省級(jí)期刊
榮譽(yù):中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù)(CJFD)
級(jí)別:SCI期刊
榮譽(yù):中國(guó)優(yōu)秀期刊遴選數(shù)據(jù)庫(kù)
級(jí)別:北大期刊
榮譽(yù):Caj-cd規(guī)范獲獎(jiǎng)期刊
級(jí)別:統(tǒng)計(jì)源期刊
榮譽(yù):Caj-cd規(guī)范獲獎(jiǎng)期刊