化工熱力學論文精選(九篇)

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第1篇：化工熱力學論文范文

論文關鍵詞：MCR，WebService，架構模式，數值計算，熱力學數據庫

 

1引言

隨著Internet技術的不斷發展?；跒g覽器/Web服務器結構模型（即B/S結構模型）的熱力學數據庫得到了廣泛的應用。在這種結構模型下，一部分事務邏輯在客戶端瀏覽器實現，大部分事務邏輯在熱力學數據庫服務器端實現。然而，由于在熱力學數據庫的應用中涉及到大量的數值計算，會大量消耗服務器CPU和內存資源，從而導致熱力學數據庫服務器的負載加重，增大響應時間，因此，如不能很好地解決數值計算的速度問題，系統整體性能將受到較大的影響。

同時，在熱力學數據庫的開發過程中，開發人員不僅要集中精力將熱力學數據庫中的數學模型轉換為計算機控制代碼，而且還需要花費大量精力去實現、驗證、優化數學模型中所涉及的數值計算方法。從而加大了熱力學數據庫的開發周期和難度。

本文針對Web熱力學數據庫數值計算的特點和對性能的要求。使用面向服務的架構思想，提出了基于MCR框架的Web熱力學數據庫架構模式，實現了Web熱力學數據庫計算模型控制與數值計算過程的分離，大大提高了系統數值計算能力和速度，同時簡化了熱力學數據庫系統實現數值計算方法的過程。

2Web熱力學數據庫架構模式研究

隨著計算機技術和網絡技術的迅猛發展，Web熱力學數據庫已成為當前熱力學數據庫技術發展的主流并得到廣泛應用。但是圍繞著提高Web熱力學數據庫系統性能的研究依然沒有停止。這些研究主要集中在兩個方面，一方面是對熱力學數學模型的理論研究[1][2]數值計算，目的在于建立解決特定熱力學問題的正確、高效的數學模型。另一方面是對Web熱力學數據庫架構模式的研究[3][4]，目的在于降低系統開發難度和縮短系統開發周期，優化網絡計算性能，提高應用系統的效率和共享能力，在這類研究中，普遍采用了多層架構模式思想，將系統不同類型的工作任務分配到不同的層中執行，這樣不僅便于網絡用戶使用熱力學數據庫，同時也便于系統的協同開發，提高了系統代碼的復用性，便于業務邏輯的共享、重組和系統的維護。

2.1 三層架構模式的Web熱力學數據庫

圖1. Architecture ofthree-tiers

在圖1所示的三層架構模式中，客戶端采用瀏覽器作為的系統界面訪問工具。數據庫服務器提供高效、安全的數據存儲操作。WebServer則實現整個系統的控制核心期刊。

三層架構模式主要解決了熱力學數據庫業務邏輯控制與數據存儲控制的分離，實現了“瘦客戶端”訪問，便于用戶使用，系統部署簡單，維護成本低。從圖1可以看出，熱力學數據庫系統的工作負載主要集中在Web Server，從而導致WebServer負載過重，成為影響系統性能的瓶頸。

2.2 n層架構模式的Web熱力學數據庫

圖2. Architecture of n-tiers

為了減輕三層架構模式下Web熱力學數據庫系統Web Server的工作負載，系統架構師們提出了如圖2所示的n層架構模式。其中，業務邏輯層負責熱力學數據庫的核心功能----計算模型控制和數值計算。表示層負責用戶界面控制，數據訪問層負責熱力學數據庫的訪問并屏蔽使用數據庫的細節信息。

采用n層架構模式使整個系統的工作負載分布到不同的服務器中，避免因某臺服務器負載過重而成為影響系統性能的瓶頸，也便于系統的協同開發和維護，增加了系統部署的靈活性。例如，能夠在業務邏輯層利用負載均衡技術構建應用服務器集群，解決復雜業務邏輯控制和大量用戶并發訪問的性能問題，在數據訪問層引入中間件技術，解決高效訪問數據庫的問題。

3基于MCR框架的Web熱力學數據庫架構模式

雖然n層架構模式的Web熱力學數據庫具有很多優勢，但是在具體實現架構模式中的核心層----業務邏輯層時，面臨兩個比較棘手的問題。

一是如何實現熱力學數據庫數學模型中的數值計算，例如積分、方程組求解等，這需要熱力學數據庫開發人員耗費大量的時間和精力去編程實現各種相關數值計算求解程序。如果能夠在系統中直接引用目前成熟的科學計算軟件來解決數值計算求解問題，將大大簡化數值計算實現過程[5][6]。

二是如何提高數值計算的效率。數值計算往往會消耗計算機大量的內存和CPU資源，加重應用服務器的負載，從而導致系統的響應時間增長，成為影響系統性能的瓶頸。如果能夠將數值計算過程從業務邏輯層中分離出來，將其轉移到專用的數值計算服務器中數值計算，不僅能夠減輕應用服務器的負載，而且專用的數值計算服務器能提供更好的執行效率，從而改善系統的性能[7][8]。

本文提出的基于MCR框架的Web熱力學數據庫架構模式能夠很好的解決以上兩個問題。該架構模式的核心思想是利用MCR框架構建高性能的、易于使用的熱力學數據庫數值計算引擎，避免了在熱力學數據庫的開發過程中直接編程實現數值計算算法，同時使熱力學數據庫計算模型控制與熱力學數據庫數值計算過程分離，從而達到簡化熱力學數據庫的開發過程和提高系統性能的目的。

MCR（MATLAB CompilerRuntime）是建立在MATLAB基礎上的一個獨立的應用框架，能夠執行MATLAB文件和函數。而MATLAB是世界上公認的功能強大、應用廣泛的科學計算軟件,具有豐富的數值計算工具和高效的數值計算效率，占據世界上數值計算軟件的主導地位。利用MATLAB提供的MATLAB Builder NE編譯工具，能夠將MATLAB數值計算函數轉換成MCR組件（.net類）。因此，在.net框架中安裝MCR就能夠實現.net應用調用MCR組件（.net類），進而可以在程序中直接使用MATLAB強大的數值計算功能。為此，本文擴展了n層架構模式，構建了如圖3所示的基于MCR框架的Web熱力學數據庫架構模式。

圖3. Architecture of Basedon MCR

從圖3可以看出，數值計算引擎將數值計算功能從業務邏輯層中獨立出來，數值計算引擎的構建采用了Service-OrientedArchitecture（面向服務體系架構）的思想，利用Web Service技術實現SOA。SOA 是一種IT體系結構樣式，支持將業務作為鏈接服務或可重復業務任務進行集成，可在需要時通過網絡訪問這些服務和任務。SOA將應用程序的不同功能單元（稱為服務）通過這些服務之間定義良好的接口和契約聯系起來。接口是采用中立的基于XML的語言（也稱為Web服務描述語言，Web Services Definition Language，WSDL）定義的，它獨立于實現服務的硬件平臺、操作系統和編程語言。這使得不同類型的業務邏輯層可以以一種統一和通用的方式與數值計算引擎進行交互，便于各種異構熱力學數據庫業務邏輯層與數值計算引擎的集成和復用，同時也能夠利用服務群集技術構建數值計算引擎集群，動態均衡數值計算負載，滿足網絡高并發、高密集的數值計算需求，優化了系統性能，大大提高了Web熱力學數據庫數值計算引擎的計算能力和速度。

1)數值計算引擎接口

對外提供統一的熱力學數值服務接口，例如焓、熵計算等。只要通信雙方定義好服務契約，數值計算引擎可以為各種同構或者異構系統提供熱力學數值計算服務，從而使數值計算引擎能夠實現跨系統的業務集成和復用。

2)數值計算類

實現數值計算引擎接口定義的具體的熱力學數值計算方法，這些方法封裝了各種熱力學基本計算公式的求解過程，例如求解焓、熵的基本積分公式等。并在方法中調用MCR組件（.net類）利用MATLAB完成具體的數值計算過程。例如定積分運算或矩陣運算等核心期刊。此外，數值計算類還要負責本地調用語言數據類型與MATLAB數據類型的轉換，以及錯誤處理等輔助工作。

3)MCR

根據數值計算類的調用請求，執行相應的MATLAB函數。

4基于MCR框架的Web熱力學數據庫架構模式的優點

在基于MCR框架的Web熱力學數據庫架構模式中，建立數值計算引擎將數值計算功能從熱力學數據庫業務邏輯層中分離出來，具有以下優點。

1)采用SOA思想，實現了業務邏輯層與數值計算引擎之間的松耦合數值計算，便于各種異構熱力學數據庫共享數值計算引擎服務。

2)采用SOA思想，能夠使用服務器集群技術建立數值計算服務器群，通過負載均衡技術分擔各個數值計算引擎的工作負荷，支持高密集數值計算，可靈活的增減系統數值計算能力。

3)減輕了熱力學數據庫應用服務器的負載，有利于提高系統的整體性能。

4)熱力學數據庫的業務邏輯層只關注如何使用數值計算服務，而不關心如何實現數值計算，簡化了業務邏輯層的實現過程，提高了熱力學數據庫系統開發效率。

5)能夠充分利用MATLAB豐富的數值計算工具，屏蔽了使用MATLAB的復雜的過程。同時借助于MATLAB卓越的數值計算性能提高了數值計算效率。

6)可對數值計算引擎做進一步的優化。如直接利用MATLAB并行計算功能構建多核、多處理器并行計算服務器。或利用MATLAB分布式并行計算功能構建MATLAB分布式計算計算機集群。進一步提高數值計算引擎的數值計算速度。

5結束語

在冶金、化工領域的生產和研究中，熱力學數據庫作為基本工具得到了越來越廣泛的應用，對熱力學數據庫的計算性能要求也越來越高，而系統的架構模式是影響熱力學數據庫系統性能的關鍵因素之一，是熱力學數據庫系統軟件開發的基礎。本文分析了三層和n層架構模式的Web熱力學數據庫所存在的問題，根據熱力學數據庫數值計算的特點，在n層架構模式的基礎上，提出了基于MCR框架的、多層、分布式計算的Web熱力學數據庫架構模式，可以方便的實現對MATLAB計算功能的調用而無需了解具體的技術細節，從而大大簡化了Web熱力學數據庫開發過程中實現數值計算功能過程，同時也為Web熱力學數據庫在重負載網絡環境下的應用和異構熱力學數據庫共享熱力學數值計算服務提供了一種可行方案。

參考文獻

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[2]巨少華,唐謨堂,楊聲海.用MATLAB編程求解ZN（Ⅱ）-NH4CL―NH3-H2O體系熱力學模型[J].中南大學學報(自然科學版),2005,36(5):821-826

[3]魏靜.熱力學計算軟件的研制[J]. 武漢科技大學學報(自然科學版),2003,26（4）:409-411

[4]陳占恒,邢獻然,黃小衛,李紅衛.稀土化合物熱力學網絡數據庫的研究開發[J].稀土,2005,26(2):48-52

[5]羅炳華,高躍飛,劉榮華,趙鵬.基于MATLAB與C#的火炮CAD系統開發和優化設計[J].火炮發射與控制學報,2010, (2) :44-47

[6]袁泉,石昭祥.運用設計模式實現MATLAB與.NET交互編程[J].計算機應用與軟件，2008，25(1) :140-142

[7]張婧婧.基于Web和 MATLAB的控制系統虛擬實驗室的研究與實現[J].襄樊學院學報,2010,31(5): 61-64

[8]徐望明.基于B／S模式的MATLAB應用研究[J].計算機時代,2008，(6):57-59

第2篇：化工熱力學論文范文

【關鍵詞】跨專業研究生 培養管理 思考

1.引言

隨著我國研究生教育的快速發展，各大院校的研究生在教育規模上大幅度擴大，跨專業報考研究生早已不是個別現象[1]，成為研究生培養中的一個不容忽視的問題擺在我們面前。跨專業研究生在培養的過程中存在著問題又有其獨特的優勢，如何克服存在的問題、更好地發揮跨專業優勢是各高校研究生教學中亟待解決的問題。

所謂跨專業研究生即錄取考生的碩士學位專業與其已獲得的本科學位專業不同，按照原本科專業與研究生專業的跨度的大小，可以把跨專業研究生分為三類：

1.1平行跨越：原本科專業與研究生專業屬于相同一級學科下的不同二級學科；如：油氣井工程專業跨為油氣儲運專業；

1.2學科跨越：相同學科門類下的不同一級學科的跨越；如：土木工程專業跨為油氣儲運工程專業；

1.3門類跨越：不同學科門類下的跨越。如：數學或計算機專業跨為油氣儲運工程專業。

根據調查，遼寧石油化工大學（以下簡稱本校）油氣儲運工程專業（以下簡稱儲運專業）的跨專業研究生均為（2）類和（3）類跨越，近三年來我校儲運專業跨專業研究生的比率均高于50%以上，分為為2009年的58.3%、52.3%、53.3%，有一半以上是跨專業研究生。在如此大的跨專業比率下，跨專業研究生的管理工作一定要引起研究生學院、導師以及任課教師的高度關注，否則其培養質量將會大幅度下降，勢必同時引起我校儲運專業的就業率、招生率等的下降，形成惡性循環[2]。

2.跨專業研究生的特點

2.2專業基礎知識的相對薄弱

儲運專業的專業基礎課程為：工程熱力學、流體力學和傳熱學，這些課程是在本科階段講授的，第（2）類和第（3）類跨專業研究生由于未能系統的學習過（不包括研究生入學考試前的應試學習）以上課程，而到了研究生階段學習的高等工程熱力學、高等流體力學和高等傳熱學等課程學時又少、同時有需要具有工程熱力學、流體力學等課程的基礎，這樣導致在研究生第一、二學期的課程學習環節中處于弱勢，這些課程都是儲運專業研究生的理論基礎，貫穿于實驗、論文和科研工作的始終，如何有效的學好這些課程決定研究生的進一步發展。

2.2科研工作開展慢

對于跨專業研究生，入學考試的專業課程即使本科階段沒有學過，但是考試前是應試學習，由于本身是跨專業考試下了很大的苦工，考試成績較高。但是，入學后除學好專業基礎課程后還要完成研究生導師給定方向的論文科研工作，由于缺乏專業課程：如：輸油管道、輸氣管道、油氣集輸和油庫設計等的了解，又存在著科研工作展開慢的特點。

2.3發揮原有專業優勢

跨專業研究生可以發揮其先前專業的優勢，有機地與現有專業結合在一起，在學術方向上和研究方法為儲運專業補充新鮮血液，將自己培養成復合型的高級人才。

3.培養管理的對策

3.1課程設置改革

我們在研究生課程設置中應考慮到跨專業研究生這個特殊群體的情況，針對跨專業研究生在本科階段的學習情況對現有的課程設置體系進行改革，這關系到能否切實加強基礎理論 、學科知識的學習，涉及到構建合理的知識結構，使學生具備進入學位論文階段所需要的知識與技能，并為今后工作、研究打下基礎。在新一輪《研究生培養管理方案》制定中，需要突出基礎理論課程的地位，基礎學科的授課時數應占50%。

3.2適當增加本碩貫通課程

在構建新的研究生課程體系時，對現有課程進行整合、優化，適當增加本碩貫通課程。可借鑒本科課程體系設置的思路，統籌考慮、突出重點，以彌補跨專業學生基礎知識和基本理論的欠缺。

3.3適當增加選修課

選修課可分為限定選修課和任意選修課。限定選修課可因不同培養方向設置，導師和學生可根據需要從中選擇2～3門。任意選修課是為跨專業研究生安排的課程，由學生自行選修。

3.4適當調整課程時間安排

對與跨專業研究生在課程時間安排方面，可將第一學期部分課程安排在第二學期。第一學期留出一定時間安排跨專業學生補進行集中補專業基礎必修課，或采取分班授課的教學方式，分別照顧專業 “跨度大”（2）類和（3）類的研究生跨專業研究生。

3.5對跨專業研究生的要求

要求跨專業的研究生在思想上要持之以恒，不怕麻煩；學校給研究生開設足夠多的選修課、必修課，將其領入專業的大門；在研究生階段要多看書、多聽課，廣泛涉獵專業知識，珍惜學校資源，打好基礎、彌補不足，補好理論這一課。

跨專業研究生的培養管理是艱巨的任務，任重而又道遠，需要研究生學院、任課教師和指導教師，更重要的是研究生本人付出努力。在引起足夠重視的基礎上，通過調整培養方案和模式調整，各大高校的跨專業研究生的培養質量將會上一個大大的臺階，勢必會形成校、師、生三方互應的新局面。

參考文獻：

[1]何云信，李美中.跨專業與本專業碩士研究生差異化培養研究[J].2010（1）.

[2]孫淑平.提高跨專業研究生培養質量的思考[J].東北電力大學學報.2009（29）.

第3篇：化工熱力學論文范文

關鍵詞：大學物理；教學改革

中圖分類號：G712 文獻標識碼：A 文章編號：1671-0568（2012）23-0122-03

物理學是一門研究物質存在的基本形式、內部結構、相互作用及運動狀態的基本規律的科學?；仡櫄v史，物理學的起源和發展促進了自然科學各個領域各個學科的建立和發展，物理學是工程技術的基礎，物理學研究的每一次重大突破，都導致生產技術的飛速發展。物理學是人類文化的精彩篇章，一方面它能為高職學生學習專業知識和參加工程實踐打下必要的物理基礎，另一方面學學物理的過程將會使學生逐步學會科學的思維方法和研究方法，從而培養學生分析問題解決問題的能力，激發他們探索和創新的精神，真正提高人才素質。提高大學生的科學素質，是高等教育的一項重要任務，物理學既是科學， 也是文化。高職大學物理可以培養學生的人文精神，一切有志于提高科學素養和文化層次的人都有必要學習、了解物理學。

大學物理作為理工科院校各專業的一門必修基礎課，在高職院校課程設置上正面臨著挑戰。高等教育大眾化的不斷推進和高職規模的不斷擴大，生源的質量參差不齊，整體質量也有所下降，這給高職的大學物理教學提出了巨大挑戰，不斷推進大學物理教學改革，提高大學物理課程的教學質量已成為當務之急。高等職業教育根本任務是培養高等技術應用性專門人才，工學結合，校企合作成為高職院校普遍采用的模式，根據這一人才培養模式，高職院校各專業教學計劃，大幅度壓縮基礎課的學時，增加實踐教學學時。大學物理課也不例外。物理課程的改革存在著兩個誤區：一是對物理課程內容狂刪猛砍，甚至不開設此課程；二是物理課程本身的改革與建設與專業課程及相應職業崗位群的職業技能要求銜接不好，沒有針對性，沒有充分體現出物理課程在社會生產實踐和職業教育人才培養中的重要作用。

大學物理教學改革如果只是將教學內容在傳統教學的基礎上削減內容覆蓋面和知識點，簡化數學分析和推理過程，降低教學難度，缺乏對物理學重點內容的深入探討，缺少前沿性的內容和與現代技術的結合，結果將會導致物理課程內容枯燥乏味，學生難以掌握物理學在工程技術上的應用，這將使物理學在培養學生掌握科學的研究方法，提高創新能力方面受到影響。所以要對各專業學生人才培養方案中專業課進行分析，從而確定大學物理教材中哪些內容可以不講，哪些內容略講，哪些內容精講，以解決物理課內容多，課時少的問題。真正達到基礎課為專業課服務，進而為培養專業人才服務的目的，對提高教學質量和效果有重要意義。

為此，筆者對我院開設大學物理課的化工系、機電系、自動化系的8個專業進行了調研，重點考查分析了化工、機電（自動化）類各專業的專業課程與核心課程所需要的大學物理知識，見下表。

根據以上的調研，依據當前高職教育理論和職業教育改革發展趨勢，筆者認為高職大學物理教學改革主要在教學內容和教學方法上要搞好和專業課的銜接與整合，下面分別予以具體論述。

一、突出為專業課服務的功能

物理學與學生所學專業往往有著十分密切的聯系，應注意根據所面向的學生的具體專業情況將物理內容進行引申，與其他專業內容進行聯系和融合，充分發揮基礎物理學對于其他工科專業的“接口”功能。既要講一些聯系專業的“接口”性內容，還要有適當滲透近代物理思想的觀點的“窗口”性內容；不僅要把物理內容拓展到各專業領域甚至于把工科專業知識引入大學物理教學，還要通過與工科專業結合加深物理學的理論，從而使學生通過物理知識的理解和學習為專業知識的學習打下深厚的理論基礎，促進對專業知識的更深刻理解，體現出物理學的強大的服務功能。

二、根據不同的專業特點確定不同的教學內容

化工類及相關專業的課程與物理熱學知識有密切聯系，如化工原理、物理化學、化工熱力學等，在相關專業的教學中我們就要加強大學物理中熱學部分的內容，如熱力學第一定律、第二定律、封閉系統、開放系統、嫡、焓等內容要加深其理論深度。化學工程系開設的儀器分析課程就要求有物理學中電磁學、光學、原子物理學的內容作為基礎，尤其是其中的核磁共振、原子發光原理、光譜(發射和吸收光譜)知識對于這門課程的學習很有幫助。化工類專業可主要考慮安排下面的內容：運動和力、動量守恒、能量守恒、流體力學、熱力學基礎、熱量傳遞、靜電場、穩恒磁場、電磁感應、近代物理介紹。

機電（自動化）類各專業的大學物理需求基本相同，教學內容可確定為：運動和力、動量守恒、能量守恒、剛體的定軸轉動、流體力學、靜電場、穩恒磁場、電磁感應、機械振動與機械波、近代物理介紹?；ゎ悾哼\動和力、動量守恒、能量守恒、流體力學、熱力學基礎、熱量傳遞、靜電場、穩恒磁場、電磁感應、近代物理介紹。

三、教學內容與專業實例結合

在物理課教學的改革中教學內容與應用實例相結合，把教學重點更多地放在用物理學基本原理解釋當今先進科學技術上，將會使專業知識的學習和應用取得更好的效果，學生的學習積極性也會得到極大的提高?；A課程和專業技術課程教師歡迎大學物理內容的這種改革，是因他們在講授專業技術時找到了理論支撐。同時，學生認識到了物理學并不僅僅是空洞的理念，真正從思想上重視大學物理學習，重視理念與實際的結合，從而促進大學物理的教學。當然，大學物理的教學中要做這樣的內容處理，并且要取得良好的教學效果，需要經過大量的基礎性研究和大量素材的搜集，需要從事大學物理教學的教師投入極大的熱情和精力。

參考文獻：

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[2]徐禮明.高職院校大學物理內容選取和教學對策[J].科技創新導報,2009,(19).

[3]郭建軍.與專業相結合的大學物理特色教學初探[J].職業教育研究,2009,(08).

第4篇：化工熱力學論文范文

關鍵詞：專業特色；課程體系；化學工程與工藝；電化學工程

哈爾濱工業大學電化學工程專業成立于1962年，是國內最早建立的電化學工程專業之一。1999年我國大學本科專業目錄調整，原多個化工類專業（含電化學工程）統一合并為“化學工程與工藝”專業，但各大學中的該專業側重方向與特色不同。我校保留了原來的“電化學工程”方向與特色，并被教育部認定為第三批高等學校特色專業建設點。在特色專業的建設過程中，面對寬口徑的“化學工程與工藝”專業，既要開設核心化工課程又要保持電化學工程專業方向的課程。2008年修訂培養方案時，我們將化學工程與工藝專業分為“化學工藝”與“電化學工程”兩個專業方向進行課程設置。對“化學工藝”專業方向的學生按“化學工程與工藝”專業規范要求構建化工課程體系進行培養；而對于“電化學工程”方向，探索以滿足專業規范中核心知識要求為前提，依據專業特色的需要，通過以知識點為標準（不拘泥于課程名稱）協調專業規范要求與專業方向的關系，構建彰顯專業特色的課程體系。2012年修訂培養方案時，我們在系統地分析總結前期實踐效果的基礎上，形成了新培養方案。本文重點介紹了我們構建與“電化學工程”專業方向對應的課程體系的一些做法，以期達到拋磚引玉之作用。

一、面向國家需求的專業特色定位與培養目標

專業特色是特色專業的靈魂，特色定位準確與否直接決定了特色專業建設的成敗。首先，專業特色的定位要以長期形成的辦學理念以及在人才培養方面的積累為基礎。哈爾濱工業大學化學工程與工藝專業的“電化學工程”方向經過半個多世紀的深厚積累，培養了大批我國電化學工程領域的中堅力量。20世紀80年代，本專業王紀三教授的“發泡鎳電極”技術，帶動了我國電池行業的技術進步，胡信國教授的“一步法無氰電鍍銅”工藝引領了電鍍行業降低污染的技術革命，因此獲得了國家發明獎。當前，傳統石化類資源的日趨緊張及環境污染壓力，已成為限制我國經濟發展的一大瓶頸，研發新型能源與電鍍清潔生產新工藝，是國家能源、環境的重大戰略需求，特色專業責無旁貸要擔當起此方面人才培養的重任。我們認為，特色定位不能脫離化工領域及化工學科，要根據國家對人才需求現狀和發展趨勢，充分發揮自己已經積累的特色基礎和教學資源優勢，有效利用外部環境中的有利因素和發展機遇進行定位?；诖?，哈工大“化學工程與工藝”專業特色方向確定為化學電源和電化學表面處理，與電池及電鍍行業對應。

本專業畢業的學生應具有以下幾方面的知識和能力：（1）具有堅實的自然科學基礎，較好的人文、藝術和社會科學基礎知識及較高的科學素養；（2）具有較強的計算機和外語應用能力；（3）較系統地掌握本專業領域的理論基礎知識，了解學科前沿及最新的發展動態；（4）具有創新意識和獨立獲取知識的能力；（5）具有較強的分析解決問題的能力及實踐技能，具有從事與本專業有關的產品研究、設計、開發以及組織管理的能力；（6）熟悉本專業領域相關的發展方針、政策和法規。

二、基于專業特色的內涵和建設目標，明確課程設置的原則

專業特色是指充分體現學校辦學定位，經過長期辦學實踐逐步積淀形成，優于其他學校相關專業的獨特、穩定和具有鮮明個性特點并為社會所承認的專業風格。開展專業特色建設，旨在促進高等學校人才培養工作與社會需求的緊密聯系，滿足國家經濟社會發展對多樣化、多類型和緊缺型人才的需求。通過專業特色建設，探索專業建設實踐，豐富專業建設理論，形成專業建設、人才培養與經濟社會發展緊密結合的專業建設思路與人才培養方案，形成該專業建設內容的相關參考規范，對國內同類型專業建設起到示范和帶動作用。

人才培養方案的制訂與優化是專業特色建設的核心內容，而課程體系的設計是實現培養目標的基礎，是完成特色型人才培養的保證。課程體系構建要根據人才培養目標要求應具備的知識、能力、素質，明確其應具有的知識結構進而設置相應課程，形成結構合理能滿足專業特色需要的課程體系。我們認為滿足專業特色的課程設置應遵循如下原則：

1.通識教育和專業教育相結合的原則。課程設置上要處理好寬基礎與專業特色的關系，注重理學基礎教育，既要滿足特色的要求，又要為學生未來可持續發展和繼續學習打好基礎。通識教育和專業教育課程的有機結合，拓寬學生知識和視野，使學生在科學基礎、人文素養、專業素質和能力等方面同步提升，促進學生的全面發展。

2.堅持在滿足“化學工程與工藝”專業規范要求前提下彰顯專業特色的原則。依據專業特色的需要，以知識點為標準，構建融會貫通、有機聯系的課程體系。應以學生為本，不但要有與專業特色要求知識結構對應的課程體系，還要通過增加選修課的方式，構建與專業規范完全對應的課程體系，以滿足本專業方向學生的自主選修。同時注意設置反映行業與產業形成的新知識、新成果、新技術和學科發展的課程。

3.加強實踐教學與創新能力培養的原則。單獨設置與實踐教學及創新意識培養對應的課程，注重理論課與實驗課的銜接與相互補充。增加實驗教學比重，及時將教師的相關研究成果轉化為實驗教學內容，使我校的強勢科研力量轉化為優質教學資源。并通過設置產學結合與創新類課程等，培養學生運用所學知識解決實際問題的能力及創新意識。

4.促進本科教育國際化的原則。保證學生四年外語不斷線。在通識教育階段基礎上，參照國外同類專業課程體系，設置和建設系列化專業教育雙語課程，培養學生跨文化交流能力，提高學生的國際競爭力。

三、以滿足專業規范基本要求為前提，構建彰顯專業特色的課程體系

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，不能沒有基本的人才培養質量標準。專業規范就是專業人才培養的總體框架與規定，我們不能背離專業規范中的基本要求去追求所謂的專業特色，遵循專業規范而不拘泥于規范的專業特色才能日益彰顯。專業特色總體上呈現多樣性特征，而專業規范體現了統一性的特征，專業規范中的人才培養基本規格，核心知識領域等質量要求標準是統一的，這是專業本身具有的特征。要協調好專業規范的統一性與專業特色多樣性的關系，以滿足專業規范基本要求為前提來彰顯專業特色。我們以“化學工程與工藝”專業規范中要求的知識點為標準，圍繞“電化學工程”知識結構的需要構建課程體系?；咀龇ㄈ缦拢?/p>

1.在通識教育方面，強化數理基礎，數學類課程278學時、物理課程177學時，人文與社會科學基礎課177學時，公共外語課200學時（前兩學年完成公共外語課后，大三開設雙語課有“化工熱力學”、“電化學測量”等，大四開設“表面工程”、“新型化學電源”、“電動車能源系統”雙語課，保證四年外語不斷線），還設有文化素質講座、全校任選課等；針對行業、學科發展的需求，在通識教育的基礎上，通過知識點不重復介紹來壓縮相應課程的學時，設置與電化學工程知識結構對應的學科基礎課、專業核心課、專業選修課。為拓寬專業基礎，將“工程制圖基礎”、“化工傳遞與單元操作”、“化工熱力學”、“化工綜合實驗”、“專業導論課”、“化工安全概論”、“理論力學”、“材料力學”、“電工與電子技術”、“電工與電子技術綜合實驗”、“高分子材料”、“新能源概論”、“無機材料制備方法”等定為學科基礎課。按教學目標重組突出專業特色的主干課程體系，把“無機化學”、“有機化學”、“分析化學”、“物理化學”、“化工傳遞與單元操作”、“化工熱力學”、“電化學原理”、“電化學測量”、“化學電源工藝學”、“電鍍工藝學”10門課程作為專業主干課。

2.以知識點為標準，通過必修與限選課來滿足專業規范的基本要求。“電鍍車間設計”、“化學電源設計”為實踐類必修課，同時設有“化工機械與設備”專業選修課，以此涵蓋化工設計的知識點；“化學反應工程”與“電化學反應工程”2門課限定為至少二選一，另外在10門專業主干課程中，包含了電極過程動力學、催化、反應器等內容，滿足了反應工程知識點的要求。我們增加了選修課門數，并以知識點不重復介紹為原則壓縮每門課程的學時，具體分為三類：第一類是設置了“結構化學”、“化工設計”、“化工儀表及自動化”、“化工分離工程”等化學、化工類課程及“材料分析測試方法”課程，使學生具備專業規范要求的化工知識體系，為有志于在化工行業就業及出國、考取外校研究生的學生打好基礎；第二類是設置了“新型化學電源”、“固體電化學基礎”、“電動車能源系統”、“綠色能源”、“電極材料結構表征”等課程，供希望從事電池行業的學生選修；第三類是設置了“化工設備腐蝕與防護”、“表面工程”、“電化學加工技術”、“涂裝技術”等課程，供準備從事電鍍行業的學生選修。從知識點看，既滿足了“化學工程與工藝”專業規范的要求，又構建了適合專業特色的電化學工程知識結構體系。同時，不但滿足了學生的就業要求，還為學生職業發展和繼續學習奠定了基礎。

四、發揮學科優勢，設置加強實踐教學與創新能力培養的課程

本專業依托的哈工大化學工程與技術學科，具有一級學科博士學位授予權，并建有化學工程與技術博士后流動工作站，2012年哈工大的化學工程與技術學科排名進入全國評估前八名。多年來面向國家、國防重大需求，形成了本學科的優勢特色。在應用電化學方向上，產學研特色突出，多項原創性成果為企業創造了顯著的效益。與本專業建立長期穩定的科研、教學合作關系的企業有十幾家，為產學結合的學生培養奠定了良好的基礎。我校化工學科在“211工程”、“985工程”的支持下，形成了科研、教學硬件大平臺，為學生的科研訓練、課程設計、畢業論文（設計）等提供良好的實踐平臺。在軟硬件方面，對電化學工程的專業特色方向建設起到了保障和促進作用。另外，本專業正在逐步加大科研設備和科研實驗室等資源向學生開放的力度，創造條件讓學生能夠較早進入實驗室，參與教師的科研工作，在具體的科研活動中培養實踐、創新能力。在專業實驗內容上，鼓勵教師將適合于實驗教學的科研成果轉化、更新為課程教學內容，有利于將最新的學科知識、技能傳授給學生。

在實踐教學與創新意識培養方面，對于基本技能、方法類實驗，與四大化學相關的實驗課為132學時、與化工基礎相關實驗72學時，與專業方向對應的實驗課100學時。特色專業是面向行業培養人才，在產學結合上，設置“國內外專家講學”學科基礎課，還要求講授專業課的教師要理論聯系實際，注重啟發科研思路。專業定期從合作企業中邀請高級工程技術人員來校為學生進行課堂教學或講座，聘請具有教學經驗的高級工程師參與本科教學活動；在創新能力培養方面，設置了“大一年度項目”、“創新創業訓練計劃”、“創新實驗課”、“創新研修課”，要求學生在校期間至少完成2個學分，可通過選修創新研修課、創新實驗課、參加大一年度項目、大學生創新創業訓練計劃、學科知識競賽、發表研究論文、申請專利等方式獲得。

自1999年本科專業目錄調整后，我們圍繞協調專業規范的統一性與專業特色多樣性的關系上，進行了各方面的努力與探索，構建了面向國家需求的化學工程與工藝特色專業課程體系。作為特色專業建設，我們今后要為實現培養具有前瞻性、綜合素質高、創新能力強和具有國際競爭力的行業人才的目標而繼續努力。

參考文獻：

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第5篇：化工熱力學論文范文

論文摘要：介紹了超聲降解水體中有機污染物的降解機理。從超聲的系統因素包括頻率和聲強；化學因素包括溶解氣體、pH值、反應溫度等的多個方面介紹了影響降解效率的因素。  

超聲波是一種高頻機械波，具有波長較短，能量集中的特點，它的應用主要是按照能量大，沿直線傳播這兩個特點展開的。20世紀90年代初，國外等一些學者開始研究超聲降解水中有機污染物。超聲波技術具有簡便、高效、無污染或少污染的特點，是近年來發展的一項新型水處理技術。它集高級氧化、熱解、超臨界氧化等技術于一體，且降解速度快、能將水體中有害有機物轉變成CO2 、H2O、無機離子或比原有機物毒性小易降解的有機物，因而在處理難生物降解有機污染物方面具有顯著的優越性。  

1. 基本理論和機理  

在空化效應作用下，有機物的降解過程可以通過高溫分解或自由基反應兩種歷程進行。  

1.1 空化理論  

超聲波在介質中的傳播過程中存在著一個正負壓強的交變周期。在正壓相位時,超聲波對介質分子擠壓，增大了液體介質原來的密度；而在負壓相位時，介質的密度則減小。當用足夠大振幅的超聲波作用于液體介質時，在負壓區內介質分子間的平均距離會超過使液體介質保持不變的臨界分子距離,液體介質就會發生斷裂，形成微泡，微泡進一步長大成為空化氣泡。在緊接著的壓縮過程中，這些空化氣泡被壓縮，其體積縮小，有的甚至完全消失。當脫出共振相位時，空化氣泡就不再穩定了，這時空化氣泡內的壓強已不能支撐其自身的大小，即開始潰陷或消失，這一過程稱為空化作用，或孔蝕作用。  

由于空化作用所引起的反應條件的變化，導致了化學反應的熱力學變化，使化學反應的速度和產率得以提高。  

1.2 自由基理論  

在超聲空化產生的局部高溫、高壓環境下，水被分解產生H和OH自由基：  

H2O →HO•+ H•  

H•+ H•→H2  

HO• + HO•→H2O2  

H•+HO•→H2O  

另外溶解在溶液中的空氣(N2和O2)也可以發生自由基裂解反應產生N和O自由基：  

N2→2N•  

N•+HO•→NO+ H•  

NO + HO•→HNO3  

   影響超聲降解的主要因素  

影響超聲降解的主要因素包括溶解氣體、pH值、反應溫度、超聲功率強度和超聲波頻率等。  1 溶解氣體  

溶解氣體的存在可提供空化核、穩定空化效果、降低空化閾，對超聲降解速率和降解程度的影響主要有兩個方面的原因：(1)溶解氣體對空化氣泡的性質和空化強度有重要的影響；(2) 溶解氣體如N2O2產生的自由基也參與降解反應過程，因此，影響反應機理和降解反應的熱力學和動力學行為。  2 pH值  

對于有機酸堿性物質的超聲降解，溶液pH值具有較大影響。當溶液pH值較小時，有機物質在水溶液中以分子形式存在為主，容易接近空化泡的氣液界面，并可以蒸發進入空化泡內，在空化泡內直接熱解；同時又可以在空化泡的氣液界面上和本體溶液中同空化產生的自由基發生氧化反應，降解效率高。當溶液pH值較大時,有機物質發生電離以離子形式存在于溶液中，不能蒸發進入空化泡內，只能在空化泡的氣液界面上和本體溶液中同自由基發生氧化反應，降解效率較低超聲降解發生在空化核內或空化氣泡的氣-液界面處，離子不易接近氣-液界面，很難進入空化泡內，因此，溶液的pH值調節應盡量有利于有機物以中性分子的形態存在并易于揮發進入氣泡核內部。 3 溫度  

溫度對超聲空化的強度和動力學過程具有非常重要的影響，從而造成超聲降解的速率和程度的變化。不同溫度下，實驗表明溫度提高有利于加快反應速度，但超聲誘導降解主要是由于空化效應而引起的反應，溫度過高時，在聲波負壓半周期內會使水沸騰而減小空化產生的高壓，同時空化泡會立即充滿水汽而降低空化產生的高溫，因而降低降解效率。一般聲化學效率隨溫度的升高呈指數下降，因此，低溫(小于20℃)較為有利于超聲降解實驗,一般都在室溫下進行。多數研究也表明，溶液溫度低對超聲降解有利。  4 超聲波頻率  

研究表明，并非頻率越高降解效果越好。超聲頻率與有機污染物的降解機理有關，以自由基為主的降解反應存在一個最佳頻率；以熱解為主的降解反應，當超聲聲強大于空化閾值時，隨著頻率的增大，聲解效率增大。

2.5 超聲功率強度  

超聲功率強度是指單位聲發射端面積在單位時間內輻射至反應系統中的總聲能，一般以單位輻照面積上的功率來衡量。一般來說，超聲功率強度越大越有利于降解反應，但過大時又會使空化氣泡產生屏蔽，可利用超聲功率強度能量減少，降解速度下降。  

   結語  

超聲處理是一個極其復雜的過程。不同物化性質的有機污染物，因降解機理不同，超聲降解的效果也存在差異。利用超聲空化技術，只有針對具體的有機污染物，優化反應操作條件才能獲得最佳的超聲降解效果。今后有關超聲空化技術的研究方向是，針對實際多組分難降解物系在降解機理、物質平衡、反應動力學、反應器設計放大等方面進行深入的研究，使其最終成為一種適用、高效和低成本的水處理技術。  

參考文獻  

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第6篇：化工熱力學論文范文

上下求索，鼎彝學界

與催化領域結緣，宋永吉經過了幾次轉折。從1981年進入大連工學院學習煤化工專業學習，到進入大連理工大學化學工程系化學工程研究所以傳熱為主要研究方向，再到獲得博士學位后進入中國石化總公司遼陽石化高等專科學校，期間分別在中科院大連化學化學物理研究所作為高級訪問學者和在香港科技大學作為博士后研究學者從事新材料的熱化學性質和熱驅動MEMS研究，宋永吉積累了從基礎研究到應用性研究的豐富經驗，并在35歲時破格晉升為教授。2000年，進入北京石油化工學院工作后，根據學?？茖W研究工作的定位，宋永吉更注重應用型研究，開始主攻催化燃燒。

2003年，在北京市自然科學基金“納米復合物催化劑催化燃燒消除有機廢氣污染”資助下，宋永吉領導的課題組開始了催化燃燒方向的深入研究。2005年，他帶領團隊申請到首個國家自然科學基金項目“逆微乳液合成新型天然氣燃燒催化劑研究”，在六鋁酸鹽型耐高溫催化燃燒催化劑方面取得了長足進展。隨著研究不斷深入，他將其應用逐漸擴展到石化工業污染物――氧化亞氮的催化減排上，收效顯著。

在工業催化方向深耕10多年，宋永吉在科研上成績斐然，在國內外學術刊物上發表學術論文100多篇，獲得國家發明專利10余項。從1997年起，他的科研事業迎來了高峰期，曾多次參加國韌餼侔斕難術會議，多次參加世界流體力學、傳熱學及熱力學大會等重要國際會議。持續的學術交流給科研工作注入了新鮮活力，更讓他對科研有了更深刻的領悟：“我覺得一個人的最大成就，就是把自己的工作做好，這需要在不斷學習、不斷實踐中豐富自己的知識?！?/p>

潤物無聲，以德為先

科研工作雖然繁重，但對宋永吉來說，他更看重自己的另一重身份――人民教師。

自進入北京石油化工學院工作以后，他就一直擔任“化工原理”“化工傳遞過程”等本科生理論和實踐課程的教學工作。為本科生授課在許多人看來似乎占用了科研的時間，但在宋永吉看來不是負擔，反而是教學相長的過程。他說：“雖然我工作以后一直主要教授這兩門課程，但是每次備課時都會有新的想法。做老師是個良心活兒，老師付出的不一樣，學生得到的就不一樣”。

多年來不管多忙、多累，宋永吉始終堅持親自批改作業的習慣，他說：“雖然可以讓研究生幫著改作業，但是他們改完，我不知道學生們哪個地方不懂，哪些地方需要我的幫助，只有我親自批改作業，才能更好地了解我的學生?！彼斡兰母冻霰粚W生看在眼中，讓他成為學生心目中的良師益友，也讓自己收獲累累碩果。2006年，他所在的“化工原理”課程教學團隊獲得北京市精品課程稱號，他還主編和參編教材4部、專著1部，培養研究生10余人。

第7篇：化工熱力學論文范文

關鍵詞：有機朗肯循環 變工況特性 余熱發電 熱力系統

中圖分類號：TB69 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）07（b）-0251-04

有機朗肯循環系統是利用低品位熱源發電的新型技術，作為中、低溫余熱回收的有效方式在節能環保領域具有廣闊的前景。中國是一個能源消耗大國，余熱資源非常豐富，不管是廢氣還是廢水，在各工廠內都隨處可見。如此多的余熱資源組成了一個龐大的資源庫，其中的余熱資源隨工廠類別、地域、生產工藝的不同而不同，就算是同一個余熱資源，其相關參數也是不斷變化的。不管是熱源還是冷源的變化都會導致有機朗肯循環系統內部參數的改變，從而導致發電系統長期運行在非額定工況系統熱效率低。因此為了有效解決余熱資源的變化給有機朗肯循環系統所帶來的負面影響，就必須對有機朗肯循環系統進行變工況分析，一方面能夠提高系統的整體適應性，另一方面能提高熱效率和輸出功率。

1 有機朗肯循環系統簡介

有機朗肯循環系統由加壓泵、蒸發器、汽輪機、冷凝器四個主要裝置組成，理想狀態下有機工質在這四個裝置中分別經歷絕熱壓縮、等壓吸熱、絕熱膨脹和等壓放熱四個過程。等壓吸熱過程是有機工質在蒸發器內吸收熱源放出的熱量而蒸發成汽態，等壓放熱過程是有機工質在冷凝器內放出熱量而凝結成液態，這兩個過程中循環工質分別與熱源和冷源相互作用，與外界環境有著緊密聯系，時刻因外界環境的變化而受到影響。

余熱資源的參數變化主要體現在兩個方面，即熱源和冷源的變化。熱源的變化主要是指熱源的溫度和流量隨生產工藝的變化。熱源的變化直接影響著蒸發器內的等壓吸熱過程，熱源溫度高，機組輸出功率大，溫度低，機組輸出功率小。冷源的變化主要是指冷源的溫度隨晝夜或季節的變化。冷源的變化直接影響著凝汽器內的等壓放熱過程，冷卻溫度高，機組輸出功率小，冷卻溫度低，機組輸出功率大。

該文從蒸發器、凝汽器換熱模型著手，來分析有機朗肯循環系統的變工況特性。 為了計算分析方便，該文在模型建立過程中所采用的計算輸入條件如下：

熱源：80 ℃熱水；空氣干球溫度：20 ℃，相對濕度：55%，大氣壓：101.325 kPa；冷卻水溫度：25 ℃；有機工質：R245fa。

2 蒸發器換熱模型

蒸發器作為有機朗肯循環系統中的關鍵設備，其主要任務就是使有機工質通過相變從熱源中吸收熱量。有機工質在蒸發器內吸收熱源放出的熱量成為具有一定壓力和溫度的氣體，蒸發器內發生的過程主要包含二個階段：預熱和蒸發，其熱力過程如圖1所示。

圖1中的節點溫差是指蒸發段熱源出口溫度與工質飽和壓力下所對應的飽和溫度之差。蒸發器內節點溫差越小，效率越高，可以回收更多的熱量。但是，節點溫差小會使換熱面積增大，一方面增大投資成本，另一方面增加排氣阻力。因此應該從循環的效率和經濟性能全面考慮，選擇合適的節點溫差。圖2所示為蒸發器相對總投資費用和相對單位熱回收費用與節點溫差變化的關系，由圖可知節點溫差為5～10℃是比較合理的。

考慮到經濟性能以及計算方便，本文選定蒸發器內的節點溫差，根據圖1分別對預熱段和蒸發段建立能量平衡方程如下：

蒸發段：

預熱段：

由以上方程及相關參數設定得出熱源出口溫度與工質蒸發溫度的關系如圖3所示：

由圖3可知，熱源的出口溫度與蒸發溫度近似為線性關系，為了分析方便，定義出口溫差為熱源出口溫度與蒸發溫度的差值，兩者之間的關系如圖4所示。由圖4可知出口溫差與工質蒸發溫度近似為拋物線關系，出口溫差最小點出現在蒸發溫度為58 ℃處 。

3 冷凝器換熱模型

有機工質在汽輪機內不可能把能量完全轉化成功，而是有一大部分能量儲存在乏汽中。從汽輪機排放出來的乏汽需要在冷凝器內冷凝成液態，這一過程是定壓過程，且釋放出大量的汽化潛熱，然后通過冷卻水傳熱給外界環境。有機工質在凝結時放熱給冷卻水，冷卻水因被加熱溫度由TL3升高至TL2。由熱力學第二定律可知，熱量在傳遞時是需要有溫差的，即蒸汽的凝結溫度TL1總是要比冷卻水的最高溫度TL2大，由此我們可以得出如下關系：。冷卻水的溫升需要根據實際情況合理選取。增大，則冷卻水量將減少，水泵所消耗的功率相應減少。但是在冷卻水進口溫度不變的情況下，凝結溫度將會增加，朗肯循環所利用的溫度區間變小，發電量減小，通過計算通常的取值范圍為5～10 ℃。同樣冷凝器端差也需要合理選取，越小，凝結溫度越低，發電量越大，但是冷凝器對數溫差越小，傳熱面積增大，通過計算通常的取值范圍為3～7 ℃。

假設冷凝器內R245fa的質量流量為m1，冷卻水的質量為m2，稱為循環倍率，循環倍率反應了冷卻水的循環量大小。根據能量平衡方程：

即

式中：為R245fa在溫度為TL1時的汽化潛熱；為水的定壓比熱，=4.2。

根據上式可以得出循環倍率與冷卻水溫升、冷凝器端差之間的關系，如圖6所示。由于R245fa的汽化潛熱隨著溫度的變化比較小，所以對m的影響非常小，m主要受的影響，且其關系可近似成反比例（圖7）。

4 變工況特性分析

換熱器是組成有機朗肯循環系統的最重要部件之一，換熱器直接跟熱源與冷源接觸，熱源和冷源的變化是必然存在的，因此在不同的余熱資源條件下，有機朗肯循環系統有著不同的最佳熱力參數。以某一特定狀態（表1）為例，將單位熱源凈發電量作為評判指標對有機朗肯循環系統進行熱力計算。

計算結果得出在該特定狀態下最佳蒸發溫度為59 ℃，最佳凝結溫度為36 ℃（冷卻水溫升6 ℃）。采用同樣的計算方法，通過改變熱源溫度和冷卻水進口溫度得出一系列不同狀態下的最佳蒸發溫度和最佳凝結溫度，其結果如圖8所示。由圖可以得出最佳蒸發溫度、最佳凝結溫度與熱源進口溫度、冷卻水進口溫度之間的關系：

與、二者都有聯系，但是只與有關，且冷卻水溫升都是6 ℃。

5 結語

本文將R245fa為工質的有機朗肯循環系統作為研究對象，采取不同的熱源溫度和冷卻水溫度，分別計算出循環凈發電量最大時的蒸發溫度和凝結溫度。計算結果表明：最佳的蒸發溫度與熱源溫度和冷卻水溫度都有關聯，；最佳的凝結溫度只與冷卻水溫度有關聯，即且冷卻水溫升都是6℃。在不同的熱源溫度和冷卻水溫度下，為了使得循環的凈發電功率最大，我們可以適當地調節工質泵的揚程與冷卻循環泵的流量來控制蒸發溫度和凝結溫度，使其變化到該狀態點的最佳值。

參考文獻

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第8篇：化工熱力學論文范文

[關鍵詞] 林業廢棄物 氧氣-水蒸氣氣化 Aspen Plus模擬

[中圖分類號] X72 [文獻標識碼] A [文章編號] 1003-1650 （2013）05-0098-01

林業廢棄物氣化利用是解決現階段下環境危急以及能源危機的重要方法之一，常規氣化方式投入少、操作簡單，但是其應用范圍有限，近些年來，隨著科技水平的發展，氧氣-水蒸氣氣化以其能量轉化率高、焦油含量少等種種優點引起了相關專家和學者的廣泛關注，一些專家也進行了相關的實驗，分析影響氣化過程的因素。但是，由于各種客觀因素的顯著，這些實驗存在成本高、設備復雜、誤差大、周期長的缺陷，而模擬方法就可以在一定程度上彌補這些實驗的不足，能夠對氧氣-水蒸氣氣化的熱力學特征、反應機理等規律進行深入的研究。Aspen Plus作為一種常用的化工設計和模擬軟件，已經在煤燃燒氣化模擬中得到了廣泛的應用，但是在林業廢棄物的氣化模擬方面還尚未得到普遍應用，為了更好的對林業廢棄物氧氣-水蒸氣氣化實驗進行模擬，本文基于Aspen Plus軟件基礎上進行林業廢棄物氧氣-水蒸氣氣化的模擬實驗。

一、氣化模型

由于林業廢棄物中氧氣-水蒸氣的反應機理十分復雜，因此，其化學動力學的模型也較為復雜，通用性不足，但是其反應的過程中包含著較多的多相平衡和化學平衡，那么就可以利用自由能量最小化原則來建立氣化模型。基于模擬方法的特征，需要假設廢棄物的顆粒均勻不存在溫度的梯度、反應器中溫度恒定，可以穩定的運行，且不存在壓力損失，反應可以在短時間內達到化學平衡、原料灰分和氣化床料不會參與化學反應、氣化的產物不包括焦油組分，系統內化學反應轉化完全，不會對氣化反應產生影響。

林業廢棄物氧氣-水蒸氣氣化的模擬圖如圖1，廢棄物的顆粒在會從裂解模塊到分離模塊再到氣化模塊中，反應的顆粒粒徑位于0.25到1.0mm范圍內，反應器能夠將原料分解為單分子灰分和組分，氣化模塊采用RGibbs反應器，該反應器能夠運行水蒸氣和氧氣的氣化反應，并可以將剩余能量的一部分排除，將另外一部分能量分流至裂解模塊之中，以便達到裂解所需要的溫度。

在模型中考慮的反應主要有以下幾種：

C+O2=CO2

C+CO2=2CO

C+H2O=CO+H2

C+2H2O=CO2+2H2

CO+H2O=CO2+H2

CH4+H2O=CO+3H2

二、 模型的驗證

為了驗證模型的可靠性，下面使用S/F表示氣化時水蒸氣參與反應廢棄物的質量比，其中，氣化效率的計算方式為：

根據分析可以得出，模擬氣體產率、產氣組分以及氣化效率會隨著S/F的變化趨勢產生變化，其中CO和CO2模擬結果的吻合度良好，H2在S/F較高的情況下吻合度良好，此外，整個模型對于氣體的產率有著較好的預測度，由于模型中不會考慮到焦油的組分，但是在實際的反應過程中焦油的氣化會導致CH4和H2產量減少，這就在一定程度上導致模型對CH4和H2預測度偏高，尤其是在S/F較小的情況下，焦油的產量會更高，模擬誤差就會更大，在相關的文獻報道中也出現過類似的情況，雖然經過簡單的模擬可以真實的反應出裝置中的工作情況，但是從多相平衡和化學平衡的角度來看，模擬實驗能夠更好的反應出實際情況的變化，能夠用于研究林業廢棄物的氣化規律中。

三、模擬結果和分析

1.氣化溫度對結果的影響

在量比為0.22，0.1MPa，S/F為0.435時，模擬結果顯示，在氣化溫度的升高下，CO和H4的含量會逐漸增加，CH4和CO4的含量會逐漸減少，氣化效率和氣體產率也會逐漸增加，這就在一定程度上加劇Boudouard反應，烴類和半焦裂解的程度也會加深，CO4和CH4會逐漸轉化為H4和CO，雖然水煤氣反應能夠生成CO4，但是生成CO4和CO反應平衡常數有著一些不同之處，溫度升高時更多的水煤氣會生成CO，這就導致氣體產率和熱值升高，氣化的效率也會不斷的增加。在800℃時，氣化效率、氣體產率、H4的產量會達到最大值，隨著溫度的繼續升高，氣化的效率不會發生太大的變化。

2.氣化壓力對結果的影響

氣化壓力會對氣化過程產生重要的影響，在量比為2.22，溫度為800℃，S/F在0.435時，模擬結果顯示，在壓力的增加下，CO2、CH4含量會逐漸增大，H2、CO含量會逐漸減小，同時氣化的效率和氣體產率也會有所下降，這與其他專家學者研究的結果不謀而合，根據相關的原理，CH4水蒸氣的反應是一種體積增加的過程，在壓力增加時，CO和H2會不斷的生成CH4，求其根本原因是由于在加壓時，Boudouard反應受到了一定程度的抑制，這就會減少CO2的消耗，同時，水煤氣的反應雖然能夠生成CO2和CO，但是在加壓的過程中，生成更多的是CO2，CO的生成會受到一定程度的抑制，根據相關的定理，在加壓時，CO2可以全部溶在水中，此時，CH4濃度就會逐漸的升高，氣體的熱值也會增加，從這一層面可以說明，加壓可以在一定程度上提升廢棄物氣化產物中CH4的含量。

參考文獻

[1]牛淼淼，黃亞繼，金保，昇孫宇，王昕曄.林業廢棄物氧氣- 水蒸氣氣化的Aspen Plus 模擬[期刊論文]，東南大學學報（ 自然科學版），2013（01）.

第9篇：化工熱力學論文范文

【關鍵詞】化學反應工程；改革；創新能力

化學反應工程已成為化工類本科教育的一門專業課程，它以物理化學、化工原理、化工熱力學等化工專業基礎課為先修課程[1]，但由于課程涉及大量的數學模型的建立、理論的推導，大多數學生在學習時普遍感到理論抽象，且在實際問題面前束手無策的高分低能現象。為適應新形勢國民經濟的發展和要求，我?；瘜W反應工程課程體系在逐漸發生變化，探索出一種適合我校學生特點的新的專業課，為提高工程人才的培養質量、推動高等工程教育改革具有重要意義。

一、改革與具體研究方法

結合反應工程理論教學與學生工程實踐能力培養的特點，我?；瘜W反應工程課程教學團隊認為該課程體系的改革，應從單向傳授知識向互動性教學體系轉變，建立系統傳授與探索和創新研究相結合的新教學體系，具體如下：

1.課程體系“1+x”模塊化建設：課程體系“1+x”模塊化建設[2]，深化反應工程理論的工業應用，直接關系到學生反應工程基本原理學習程度以及反應器設計與分析等工程能力的培養質量，不僅能增強理解理論知識的準確性和科學性，也擴展了反應器應用與新能源電容器、燃料電池等領域的應用，提高學生把握科技創新發展的命脈，鍛煉學生的科研思維，為其在將來就業后能獨立工作打下一定的基礎。

將化學反應工程課程體系進行“1+x”模塊化整合。其中，“1”指化學反應的基礎理論知識及理想反應器，“x”指化工不同專業方向的非理想反應器及特色反應器。根據我?；瘜W工程與工藝、應用化學、工業催化、制藥工程等專業方向的特色，分別設置非理想反應器、催化反應設備、聚合反應器和制藥反應設備，并將催化反應設備與結合當代新能源領域電池、電容器研究相結合，幫助學生擴展知識應用范圍。根據學生情況及當代新能源研究熱點，建立師生互動欄目、網絡課堂和自測考試、qq群等，豐富學生第二課堂生活，擴展知識范圍。

2. “啟發互動式”教學法，充分調動學生學習思考的積極性，多媒體課件與實際工廠設備相結合[3]，有助于提高學生感觀認識；模擬反應器操作的仿真動畫，使學生加深對這些理論、概念的認識、理解，增強學生綜合運用知識解決問題的能力。

精心策劃授課內容，培養學生的創新能力：要求課程教學團隊精心策劃、設計授課內容，合理運用多媒體與傳統板書相結合的教學手段，多采用 “啟發互動式”教學法，充分調動學生學習思考的積極性。比如：我校教學中采用多媒體技術模擬反應器操作的仿真動畫，結合生產實際操作中各種反應器的影像資料，不僅解決了傳統教學中老師難教、學生難懂的難題，而且大大提高了教學效率和授課效果，豐富了課堂教學內容，同時也培養了學生的學習創新能力；采用flas進行圖文并茂，生動形象的影放化工過程和化工設備的實際運轉實況，并輔以實驗與理論的緊密結合，有助于教學質量跨上一個新臺階。

3. 建設化學反應工程精品課程：精品課程要求具有一流教師隊伍、一流教學內容、一流教學方法、一流教材等特點的示范性課程。近年來，我校匯聚了一些化學反應工程的研究人才，如來自于新加坡南洋理工、南京大學、中科院大連化學物理研究所等著名學府，其組建的反應工程教學團隊將圍繞反應工程課程建設和當今新能源領域研究熱點進行大量的教學改革，通過課程網站建立師生互動欄目、多媒體課件、網絡課堂和自測考試、qq群等交流平臺，使課堂整體教學與網絡教學相互補充，并將課堂教學延伸到教室外，給學生增添更多的自主學習機會，進而動了學生的學習積極性。

4. 精選國外經典教材，為實施雙語教學做準備：雙語教育正成為中國課程改革中的一個熱門話題，是21世紀實現創新教育的一種重要教學方式。為了提升我校本科人才培養專業素質，提高學生專業英語的理解與應用水平，擬實施部分雙語教學在課程的考核中，專業術語用英文來表述，英文閱讀和答題占試卷的60%以上。

二、改革目標

課程教學方法改革與創新有效提高學生的學習興趣和教學質量，確定一套適合我校學生特點的靈活多變的教學方法，建立具有我校特點的化學反應工程實踐教學內容和培養方案，進一步提高我?；瘜W反應工程課程的教學質量，為學生今后順利完成畢業論文和畢業設計，以及科研能力的培養奠定扎實基礎。同時，使學生掌握基本的理論外，注重培養學生起對工程問題的分析和解決能力，使學生能運用所學知識解決化工及相關領域的實際問題。

三、結論

化學反應工程已成為化工類本科教育的一門專業課程，隨著化學工業的快速發展和環境污染問題的日益突出，新型反應設備與技術顯得越來越重要，反應要從實驗室放大到工業生產以及工業反應器的設計等一系列重要的化學工程問題都離不開化學反應工程的指導，為了適應新世紀知識經濟時代的發展、國家及我校創新高素質人才培養目標的要求，進一步深化化學反應工程課程改革，想方設法調動學生的學習興趣，豐富教學內容，培養學生分析、解決工程問題的創新能力，形成適合新時代人才發展的教學方式具有劃時代的深遠意義。

參考文獻：

[1]劉其海，周新華，尹國強. 化學反應工程課程教學方法創新探討[J]. 廣州化工，2010， 38（7）： 256-258.