化工热力学论文精选(九篇)

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第1篇：化工热力学论文范文

论文关键词：MCR，WebService，架构模式，数值计算，热力学数据库

 

1引言

随着Internet技术的不断发展。基于浏览器/Web服务器结构模型（即B/S结构模型）的热力学数据库得到了广泛的应用。在这种结构模型下，一部分事务逻辑在客户端浏览器实现，大部分事务逻辑在热力学数据库服务器端实现。然而，由于在热力学数据库的应用中涉及到大量的数值计算，会大量消耗服务器CPU和内存资源，从而导致热力学数据库服务器的负载加重，增大响应时间，因此，如不能很好地解决数值计算的速度问题，系统整体性能将受到较大的影响。

同时，在热力学数据库的开发过程中，开发人员不仅要集中精力将热力学数据库中的数学模型转换为计算机控制代码，而且还需要花费大量精力去实现、验证、优化数学模型中所涉及的数值计算方法。从而加大了热力学数据库的开发周期和难度。

本文针对Web热力学数据库数值计算的特点和对性能的要求。使用面向服务的架构思想，提出了基于MCR框架的Web热力学数据库架构模式，实现了Web热力学数据库计算模型控制与数值计算过程的分离，大大提高了系统数值计算能力和速度，同时简化了热力学数据库系统实现数值计算方法的过程。

2Web热力学数据库架构模式研究

随着计算机技术和网络技术的迅猛发展，Web热力学数据库已成为当前热力学数据库技术发展的主流并得到广泛应用。但是围绕着提高Web热力学数据库系统性能的研究依然没有停止。这些研究主要集中在两个方面，一方面是对热力学数学模型的理论研究[1][2]数值计算，目的在于建立解决特定热力学问题的正确、高效的数学模型。另一方面是对Web热力学数据库架构模式的研究[3][4]，目的在于降低系统开发难度和缩短系统开发周期，优化网络计算性能，提高应用系统的效率和共享能力，在这类研究中，普遍采用了多层架构模式思想，将系统不同类型的工作任务分配到不同的层中执行，这样不仅便于网络用户使用热力学数据库，同时也便于系统的协同开发，提高了系统代码的复用性，便于业务逻辑的共享、重组和系统的维护。

2.1 三层架构模式的Web热力学数据库

图1. Architecture ofthree-tiers

在图1所示的三层架构模式中，客户端采用浏览器作为的系统界面访问工具。数据库服务器提供高效、安全的数据存储操作。WebServer则实现整个系统的控制核心期刊。

三层架构模式主要解决了热力学数据库业务逻辑控制与数据存储控制的分离，实现了“瘦客户端”访问，便于用户使用，系统部署简单，维护成本低。从图1可以看出，热力学数据库系统的工作负载主要集中在Web Server，从而导致WebServer负载过重，成为影响系统性能的瓶颈。

2.2 n层架构模式的Web热力学数据库

图2. Architecture of n-tiers

为了减轻三层架构模式下Web热力学数据库系统Web Server的工作负载，系统架构师们提出了如图2所示的n层架构模式。其中，业务逻辑层负责热力学数据库的核心功能----计算模型控制和数值计算。表示层负责用户界面控制，数据访问层负责热力学数据库的访问并屏蔽使用数据库的细节信息。

采用n层架构模式使整个系统的工作负载分布到不同的服务器中，避免因某台服务器负载过重而成为影响系统性能的瓶颈，也便于系统的协同开发和维护，增加了系统部署的灵活性。例如，能够在业务逻辑层利用负载均衡技术构建应用服务器集群，解决复杂业务逻辑控制和大量用户并发访问的性能问题，在数据访问层引入中间件技术，解决高效访问数据库的问题。

3基于MCR框架的Web热力学数据库架构模式

虽然n层架构模式的Web热力学数据库具有很多优势，但是在具体实现架构模式中的核心层----业务逻辑层时，面临两个比较棘手的问题。

一是如何实现热力学数据库数学模型中的数值计算，例如积分、方程组求解等，这需要热力学数据库开发人员耗费大量的时间和精力去编程实现各种相关数值计算求解程序。如果能够在系统中直接引用目前成熟的科学计算软件来解决数值计算求解问题，将大大简化数值计算实现过程[5][6]。

二是如何提高数值计算的效率。数值计算往往会消耗计算机大量的内存和CPU资源，加重应用服务器的负载，从而导致系统的响应时间增长，成为影响系统性能的瓶颈。如果能够将数值计算过程从业务逻辑层中分离出来，将其转移到专用的数值计算服务器中数值计算，不仅能够减轻应用服务器的负载，而且专用的数值计算服务器能提供更好的执行效率，从而改善系统的性能[7][8]。

本文提出的基于MCR框架的Web热力学数据库架构模式能够很好的解决以上两个问题。该架构模式的核心思想是利用MCR框架构建高性能的、易于使用的热力学数据库数值计算引擎，避免了在热力学数据库的开发过程中直接编程实现数值计算算法，同时使热力学数据库计算模型控制与热力学数据库数值计算过程分离，从而达到简化热力学数据库的开发过程和提高系统性能的目的。

MCR（MATLAB CompilerRuntime）是建立在MATLAB基础上的一个独立的应用框架，能够执行MATLAB文件和函数。而MATLAB是世界上公认的功能强大、应用广泛的科学计算软件,具有丰富的数值计算工具和高效的数值计算效率，占据世界上数值计算软件的主导地位。利用MATLAB提供的MATLAB Builder NE编译工具，能够将MATLAB数值计算函数转换成MCR组件（.net类）。因此，在.net框架中安装MCR就能够实现.net应用调用MCR组件（.net类），进而可以在程序中直接使用MATLAB强大的数值计算功能。为此，本文扩展了n层架构模式，构建了如图3所示的基于MCR框架的Web热力学数据库架构模式。

图3. Architecture of Basedon MCR

从图3可以看出，数值计算引擎将数值计算功能从业务逻辑层中独立出来，数值计算引擎的构建采用了Service-OrientedArchitecture（面向服务体系架构）的思想，利用Web Service技术实现SOA。SOA 是一种IT体系结构样式，支持将业务作为链接服务或可重复业务任务进行集成，可在需要时通过网络访问这些服务和任务。SOA将应用程序的不同功能单元（称为服务）通过这些服务之间定义良好的接口和契约联系起来。接口是采用中立的基于XML的语言（也称为Web服务描述语言，Web Services Definition Language，WSDL）定义的，它独立于实现服务的硬件平台、操作系统和编程语言。这使得不同类型的业务逻辑层可以以一种统一和通用的方式与数值计算引擎进行交互，便于各种异构热力学数据库业务逻辑层与数值计算引擎的集成和复用，同时也能够利用服务群集技术构建数值计算引擎集群，动态均衡数值计算负载，满足网络高并发、高密集的数值计算需求，优化了系统性能，大大提高了Web热力学数据库数值计算引擎的计算能力和速度。

1)数值计算引擎接口

对外提供统一的热力学数值服务接口，例如焓、熵计算等。只要通信双方定义好服务契约，数值计算引擎可以为各种同构或者异构系统提供热力学数值计算服务，从而使数值计算引擎能够实现跨系统的业务集成和复用。

2)数值计算类

实现数值计算引擎接口定义的具体的热力学数值计算方法，这些方法封装了各种热力学基本计算公式的求解过程，例如求解焓、熵的基本积分公式等。并在方法中调用MCR组件（.net类）利用MATLAB完成具体的数值计算过程。例如定积分运算或矩阵运算等核心期刊。此外，数值计算类还要负责本地调用语言数据类型与MATLAB数据类型的转换，以及错误处理等辅助工作。

3)MCR

根据数值计算类的调用请求，执行相应的MATLAB函数。

4基于MCR框架的Web热力学数据库架构模式的优点

在基于MCR框架的Web热力学数据库架构模式中，建立数值计算引擎将数值计算功能从热力学数据库业务逻辑层中分离出来，具有以下优点。

1)采用SOA思想，实现了业务逻辑层与数值计算引擎之间的松耦合数值计算，便于各种异构热力学数据库共享数值计算引擎服务。

2)采用SOA思想，能够使用服务器集群技术建立数值计算服务器群，通过负载均衡技术分担各个数值计算引擎的工作负荷，支持高密集数值计算，可灵活的增减系统数值计算能力。

3)减轻了热力学数据库应用服务器的负载，有利于提高系统的整体性能。

4)热力学数据库的业务逻辑层只关注如何使用数值计算服务，而不关心如何实现数值计算，简化了业务逻辑层的实现过程，提高了热力学数据库系统开发效率。

5)能够充分利用MATLAB丰富的数值计算工具，屏蔽了使用MATLAB的复杂的过程。同时借助于MATLAB卓越的数值计算性能提高了数值计算效率。

6)可对数值计算引擎做进一步的优化。如直接利用MATLAB并行计算功能构建多核、多处理器并行计算服务器。或利用MATLAB分布式并行计算功能构建MATLAB分布式计算计算机集群。进一步提高数值计算引擎的数值计算速度。

5结束语

在冶金、化工领域的生产和研究中，热力学数据库作为基本工具得到了越来越广泛的应用，对热力学数据库的计算性能要求也越来越高，而系统的架构模式是影响热力学数据库系统性能的关键因素之一，是热力学数据库系统软件开发的基础。本文分析了三层和n层架构模式的Web热力学数据库所存在的问题，根据热力学数据库数值计算的特点，在n层架构模式的基础上，提出了基于MCR框架的、多层、分布式计算的Web热力学数据库架构模式，可以方便的实现对MATLAB计算功能的调用而无需了解具体的技术细节，从而大大简化了Web热力学数据库开发过程中实现数值计算功能过程，同时也为Web热力学数据库在重负载网络环境下的应用和异构热力学数据库共享热力学数值计算服务提供了一种可行方案。

参考文献

[1]粟智.基于MATLAB热力学数据库及其应用系统的开发[J].理化检验：物理分册，2003，39(10): 525-527

[2]巨少华,唐谟堂,杨声海.用MATLAB编程求解ZN（Ⅱ）-NH4CL―NH3-H2O体系热力学模型[J].中南大学学报(自然科学版),2005,36(5):821-826

[3]魏静.热力学计算软件的研制[J]. 武汉科技大学学报(自然科学版),2003,26（4）:409-411

[4]陈占恒,邢献然,黄小卫,李红卫.稀土化合物热力学网络数据库的研究开发[J].稀土,2005,26(2):48-52

[5]罗炳华,高跃飞,刘荣华,赵鹏.基于MATLAB与C#的火炮CAD系统开发和优化设计[J].火炮发射与控制学报,2010, (2) :44-47

[6]袁泉,石昭祥.运用设计模式实现MATLAB与.NET交互编程[J].计算机应用与软件，2008，25(1) :140-142

[7]张婧婧.基于Web和 MATLAB的控制系统虚拟实验室的研究与实现[J].襄樊学院学报,2010,31(5): 61-64

[8]徐望明.基于B／S模式的MATLAB应用研究[J].计算机时代,2008，(6):57-59

第2篇：化工热力学论文范文

【关键词】跨专业研究生 培养管理 思考

1.引言

随着我国研究生教育的快速发展，各大院校的研究生在教育规模上大幅度扩大，跨专业报考研究生早已不是个别现象[1]，成为研究生培养中的一个不容忽视的问题摆在我们面前。跨专业研究生在培养的过程中存在着问题又有其独特的优势，如何克服存在的问题、更好地发挥跨专业优势是各高校研究生教学中亟待解决的问题。

所谓跨专业研究生即录取考生的硕士学位专业与其已获得的本科学位专业不同，按照原本科专业与研究生专业的跨度的大小，可以把跨专业研究生分为三类：

1.1平行跨越：原本科专业与研究生专业属于相同一级学科下的不同二级学科；如：油气井工程专业跨为油气储运专业；

1.2学科跨越：相同学科门类下的不同一级学科的跨越；如：土木工程专业跨为油气储运工程专业；

1.3门类跨越：不同学科门类下的跨越。如：数学或计算机专业跨为油气储运工程专业。

根据调查，辽宁石油化工大学（以下简称本校）油气储运工程专业（以下简称储运专业）的跨专业研究生均为（2）类和（3）类跨越，近三年来我校储运专业跨专业研究生的比率均高于50%以上，分为为2009年的58.3%、52.3%、53.3%，有一半以上是跨专业研究生。在如此大的跨专业比率下，跨专业研究生的管理工作一定要引起研究生学院、导师以及任课教师的高度关注，否则其培养质量将会大幅度下降，势必同时引起我校储运专业的就业率、招生率等的下降，形成恶性循环[2]。

2.跨专业研究生的特点

2.2专业基础知识的相对薄弱

储运专业的专业基础课程为：工程热力学、流体力学和传热学，这些课程是在本科阶段讲授的，第（2）类和第（3）类跨专业研究生由于未能系统的学习过（不包括研究生入学考试前的应试学习）以上课程，而到了研究生阶段学习的高等工程热力学、高等流体力学和高等传热学等课程学时又少、同时有需要具有工程热力学、流体力学等课程的基础，这样导致在研究生第一、二学期的课程学习环节中处于弱势，这些课程都是储运专业研究生的理论基础，贯穿于实验、论文和科研工作的始终，如何有效的学好这些课程决定研究生的进一步发展。

2.2科研工作开展慢

对于跨专业研究生，入学考试的专业课程即使本科阶段没有学过，但是考试前是应试学习，由于本身是跨专业考试下了很大的苦工，考试成绩较高。但是，入学后除学好专业基础课程后还要完成研究生导师给定方向的论文科研工作，由于缺乏专业课程：如：输油管道、输气管道、油气集输和油库设计等的了解，又存在着科研工作展开慢的特点。

2.3发挥原有专业优势

跨专业研究生可以发挥其先前专业的优势，有机地与现有专业结合在一起，在学术方向上和研究方法为储运专业补充新鲜血液，将自己培养成复合型的高级人才。

3.培养管理的对策

3.1课程设置改革

我们在研究生课程设置中应考虑到跨专业研究生这个特殊群体的情况，针对跨专业研究生在本科阶段的学习情况对现有的课程设置体系进行改革，这关系到能否切实加强基础理论 、学科知识的学习，涉及到构建合理的知识结构，使学生具备进入学位论文阶段所需要的知识与技能，并为今后工作、研究打下基础。在新一轮《研究生培养管理方案》制定中，需要突出基础理论课程的地位，基础学科的授课时数应占50%。

3.2适当增加本硕贯通课程

在构建新的研究生课程体系时，对现有课程进行整合、优化，适当增加本硕贯通课程。可借鉴本科课程体系设置的思路，统筹考虑、突出重点，以弥补跨专业学生基础知识和基本理论的欠缺。

3.3适当增加选修课

选修课可分为限定选修课和任意选修课。限定选修课可因不同培养方向设置，导师和学生可根据需要从中选择2～3门。任意选修课是为跨专业研究生安排的课程，由学生自行选修。

3.4适当调整课程时间安排

对与跨专业研究生在课程时间安排方面，可将第一学期部分课程安排在第二学期。第一学期留出一定时间安排跨专业学生补进行集中补专业基础必修课，或采取分班授课的教学方式，分别照顾专业 “跨度大”（2）类和（3）类的研究生跨专业研究生。

3.5对跨专业研究生的要求

要求跨专业的研究生在思想上要持之以恒，不怕麻烦；学校给研究生开设足够多的选修课、必修课，将其领入专业的大门；在研究生阶段要多看书、多听课，广泛涉猎专业知识，珍惜学校资源，打好基础、弥补不足，补好理论这一课。

跨专业研究生的培养管理是艰巨的任务，任重而又道远，需要研究生学院、任课教师和指导教师，更重要的是研究生本人付出努力。在引起足够重视的基础上，通过调整培养方案和模式调整，各大高校的跨专业研究生的培养质量将会上一个大大的台阶，势必会形成校、师、生三方互应的新局面。

参考文献：

[1]何云信，李美中.跨专业与本专业硕士研究生差异化培养研究[J].2010（1）.

[2]孙淑平.提高跨专业研究生培养质量的思考[J].东北电力大学学报.2009（29）.

第3篇：化工热力学论文范文

关键词：大学物理；教学改革

中图分类号：G712 文献标识码：A 文章编号：1671-0568（2012）23-0122-03

物理学是一门研究物质存在的基本形式、内部结构、相互作用及运动状态的基本规律的科学。回顾历史，物理学的起源和发展促进了自然科学各个领域各个学科的建立和发展，物理学是工程技术的基础，物理学研究的每一次重大突破，都导致生产技术的飞速发展。物理学是人类文化的精彩篇章，一方面它能为高职学生学习专业知识和参加工程实践打下必要的物理基础，另一方面学学物理的过程将会使学生逐步学会科学的思维方法和研究方法，从而培养学生分析问题解决问题的能力，激发他们探索和创新的精神，真正提高人才素质。提高大学生的科学素质，是高等教育的一项重要任务，物理学既是科学， 也是文化。高职大学物理可以培养学生的人文精神，一切有志于提高科学素养和文化层次的人都有必要学习、了解物理学。

大学物理作为理工科院校各专业的一门必修基础课，在高职院校课程设置上正面临着挑战。高等教育大众化的不断推进和高职规模的不断扩大，生源的质量参差不齐，整体质量也有所下降，这给高职的大学物理教学提出了巨大挑战，不断推进大学物理教学改革，提高大学物理课程的教学质量已成为当务之急。高等职业教育根本任务是培养高等技术应用性专门人才，工学结合，校企合作成为高职院校普遍采用的模式，根据这一人才培养模式，高职院校各专业教学计划，大幅度压缩基础课的学时，增加实践教学学时。大学物理课也不例外。物理课程的改革存在着两个误区：一是对物理课程内容狂删猛砍，甚至不开设此课程；二是物理课程本身的改革与建设与专业课程及相应职业岗位群的职业技能要求衔接不好，没有针对性，没有充分体现出物理课程在社会生产实践和职业教育人才培养中的重要作用。

大学物理教学改革如果只是将教学内容在传统教学的基础上削减内容覆盖面和知识点，简化数学分析和推理过程，降低教学难度，缺乏对物理学重点内容的深入探讨，缺少前沿性的内容和与现代技术的结合，结果将会导致物理课程内容枯燥乏味，学生难以掌握物理学在工程技术上的应用，这将使物理学在培养学生掌握科学的研究方法，提高创新能力方面受到影响。所以要对各专业学生人才培养方案中专业课进行分析，从而确定大学物理教材中哪些内容可以不讲，哪些内容略讲，哪些内容精讲，以解决物理课内容多，课时少的问题。真正达到基础课为专业课服务，进而为培养专业人才服务的目的，对提高教学质量和效果有重要意义。

为此，笔者对我院开设大学物理课的化工系、机电系、自动化系的8个专业进行了调研，重点考查分析了化工、机电（自动化）类各专业的专业课程与核心课程所需要的大学物理知识，见下表。

根据以上的调研，依据当前高职教育理论和职业教育改革发展趋势，笔者认为高职大学物理教学改革主要在教学内容和教学方法上要搞好和专业课的衔接与整合，下面分别予以具体论述。

一、突出为专业课服务的功能

物理学与学生所学专业往往有着十分密切的联系，应注意根据所面向的学生的具体专业情况将物理内容进行引申，与其他专业内容进行联系和融合，充分发挥基础物理学对于其他工科专业的“接口”功能。既要讲一些联系专业的“接口”性内容，还要有适当渗透近代物理思想的观点的“窗口”性内容；不仅要把物理内容拓展到各专业领域甚至于把工科专业知识引入大学物理教学，还要通过与工科专业结合加深物理学的理论，从而使学生通过物理知识的理解和学习为专业知识的学习打下深厚的理论基础，促进对专业知识的更深刻理解，体现出物理学的强大的服务功能。

二、根据不同的专业特点确定不同的教学内容

化工类及相关专业的课程与物理热学知识有密切联系，如化工原理、物理化学、化工热力学等，在相关专业的教学中我们就要加强大学物理中热学部分的内容，如热力学第一定律、第二定律、封闭系统、开放系统、嫡、焓等内容要加深其理论深度。化学工程系开设的仪器分析课程就要求有物理学中电磁学、光学、原子物理学的内容作为基础，尤其是其中的核磁共振、原子发光原理、光谱(发射和吸收光谱)知识对于这门课程的学习很有帮助。化工类专业可主要考虑安排下面的内容：运动和力、动量守恒、能量守恒、流体力学、热力学基础、热量传递、静电场、稳恒磁场、电磁感应、近代物理介绍。

机电（自动化）类各专业的大学物理需求基本相同，教学内容可确定为：运动和力、动量守恒、能量守恒、刚体的定轴转动、流体力学、静电场、稳恒磁场、电磁感应、机械振动与机械波、近代物理介绍。化工类：运动和力、动量守恒、能量守恒、流体力学、热力学基础、热量传递、静电场、稳恒磁场、电磁感应、近代物理介绍。

三、教学内容与专业实例结合

在物理课教学的改革中教学内容与应用实例相结合，把教学重点更多地放在用物理学基本原理解释当今先进科学技术上，将会使专业知识的学习和应用取得更好的效果，学生的学习积极性也会得到极大的提高。基础课程和专业技术课程教师欢迎大学物理内容的这种改革，是因他们在讲授专业技术时找到了理论支撑。同时，学生认识到了物理学并不仅仅是空洞的理念，真正从思想上重视大学物理学习，重视理念与实际的结合，从而促进大学物理的教学。当然，大学物理的教学中要做这样的内容处理，并且要取得良好的教学效果，需要经过大量的基础性研究和大量素材的搜集，需要从事大学物理教学的教师投入极大的热情和精力。

参考文献：

[1]边静.地方工科院校大学物理教学内容改革探索[D].山东师范大学学位论文,2008.

[2]徐礼明.高职院校大学物理内容选取和教学对策[J].科技创新导报,2009,(19).

[3]郭建军.与专业相结合的大学物理特色教学初探[J].职业教育研究,2009,(08).

第4篇：化工热力学论文范文

关键词：专业特色；课程体系；化学工程与工艺；电化学工程

哈尔滨工业大学电化学工程专业成立于1962年，是国内最早建立的电化学工程专业之一。1999年我国大学本科专业目录调整，原多个化工类专业（含电化学工程）统一合并为“化学工程与工艺”专业，但各大学中的该专业侧重方向与特色不同。我校保留了原来的“电化学工程”方向与特色，并被教育部认定为第三批高等学校特色专业建设点。在特色专业的建设过程中，面对宽口径的“化学工程与工艺”专业，既要开设核心化工课程又要保持电化学工程专业方向的课程。2008年修订培养方案时，我们将化学工程与工艺专业分为“化学工艺”与“电化学工程”两个专业方向进行课程设置。对“化学工艺”专业方向的学生按“化学工程与工艺”专业规范要求构建化工课程体系进行培养；而对于“电化学工程”方向，探索以满足专业规范中核心知识要求为前提，依据专业特色的需要，通过以知识点为标准（不拘泥于课程名称）协调专业规范要求与专业方向的关系，构建彰显专业特色的课程体系。2012年修订培养方案时，我们在系统地分析总结前期实践效果的基础上，形成了新培养方案。本文重点介绍了我们构建与“电化学工程”专业方向对应的课程体系的一些做法，以期达到抛砖引玉之作用。

一、面向国家需求的专业特色定位与培养目标

专业特色是特色专业的灵魂，特色定位准确与否直接决定了特色专业建设的成败。首先，专业特色的定位要以长期形成的办学理念以及在人才培养方面的积累为基础。哈尔滨工业大学化学工程与工艺专业的“电化学工程”方向经过半个多世纪的深厚积累，培养了大批我国电化学工程领域的中坚力量。20世纪80年代，本专业王纪三教授的“发泡镍电极”技术，带动了我国电池行业的技术进步，胡信国教授的“一步法无氰电镀铜”工艺引领了电镀行业降低污染的技术革命，因此获得了国家发明奖。当前，传统石化类资源的日趋紧张及环境污染压力，已成为限制我国经济发展的一大瓶颈，研发新型能源与电镀清洁生产新工艺，是国家能源、环境的重大战略需求，特色专业责无旁贷要担当起此方面人才培养的重任。我们认为，特色定位不能脱离化工领域及化工学科，要根据国家对人才需求现状和发展趋势，充分发挥自己已经积累的特色基础和教学资源优势，有效利用外部环境中的有利因素和发展机遇进行定位。基于此，哈工大“化学工程与工艺”专业特色方向确定为化学电源和电化学表面处理，与电池及电镀行业对应。

本专业毕业的学生应具有以下几方面的知识和能力：（1）具有坚实的自然科学基础，较好的人文、艺术和社会科学基础知识及较高的科学素养；（2）具有较强的计算机和外语应用能力；（3）较系统地掌握本专业领域的理论基础知识，了解学科前沿及最新的发展动态；（4）具有创新意识和独立获取知识的能力；（5）具有较强的分析解决问题的能力及实践技能，具有从事与本专业有关的产品研究、设计、开发以及组织管理的能力；（6）熟悉本专业领域相关的发展方针、政策和法规。

二、基于专业特色的内涵和建设目标，明确课程设置的原则

专业特色是指充分体现学校办学定位，经过长期办学实践逐步积淀形成，优于其他学校相关专业的独特、稳定和具有鲜明个性特点并为社会所承认的专业风格。开展专业特色建设，旨在促进高等学校人才培养工作与社会需求的紧密联系，满足国家经济社会发展对多样化、多类型和紧缺型人才的需求。通过专业特色建设，探索专业建设实践，丰富专业建设理论，形成专业建设、人才培养与经济社会发展紧密结合的专业建设思路与人才培养方案，形成该专业建设内容的相关参考规范，对国内同类型专业建设起到示范和带动作用。

人才培养方案的制订与优化是专业特色建设的核心内容，而课程体系的设计是实现培养目标的基础，是完成特色型人才培养的保证。课程体系构建要根据人才培养目标要求应具备的知识、能力、素质，明确其应具有的知识结构进而设置相应课程，形成结构合理能满足专业特色需要的课程体系。我们认为满足专业特色的课程设置应遵循如下原则：

1.通识教育和专业教育相结合的原则。课程设置上要处理好宽基础与专业特色的关系，注重理学基础教育，既要满足特色的要求，又要为学生未来可持续发展和继续学习打好基础。通识教育和专业教育课程的有机结合，拓宽学生知识和视野，使学生在科学基础、人文素养、专业素质和能力等方面同步提升，促进学生的全面发展。

2.坚持在满足“化学工程与工艺”专业规范要求前提下彰显专业特色的原则。依据专业特色的需要，以知识点为标准，构建融会贯通、有机联系的课程体系。应以学生为本，不但要有与专业特色要求知识结构对应的课程体系，还要通过增加选修课的方式，构建与专业规范完全对应的课程体系，以满足本专业方向学生的自主选修。同时注意设置反映行业与产业形成的新知识、新成果、新技术和学科发展的课程。

3.加强实践教学与创新能力培养的原则。单独设置与实践教学及创新意识培养对应的课程，注重理论课与实验课的衔接与相互补充。增加实验教学比重，及时将教师的相关研究成果转化为实验教学内容，使我校的强势科研力量转化为优质教学资源。并通过设置产学结合与创新类课程等，培养学生运用所学知识解决实际问题的能力及创新意识。

4.促进本科教育国际化的原则。保证学生四年外语不断线。在通识教育阶段基础上，参照国外同类专业课程体系，设置和建设系列化专业教育双语课程，培养学生跨文化交流能力，提高学生的国际竞争力。

三、以满足专业规范基本要求为前提，构建彰显专业特色的课程体系

高等教育大众化的显著特征之一是多样化，但多样化不是随意化，不能没有基本的人才培养质量标准。专业规范就是专业人才培养的总体框架与规定，我们不能背离专业规范中的基本要求去追求所谓的专业特色，遵循专业规范而不拘泥于规范的专业特色才能日益彰显。专业特色总体上呈现多样性特征，而专业规范体现了统一性的特征，专业规范中的人才培养基本规格，核心知识领域等质量要求标准是统一的，这是专业本身具有的特征。要协调好专业规范的统一性与专业特色多样性的关系，以满足专业规范基本要求为前提来彰显专业特色。我们以“化学工程与工艺”专业规范中要求的知识点为标准，围绕“电化学工程”知识结构的需要构建课程体系。基本做法如下：

1.在通识教育方面，强化数理基础，数学类课程278学时、物理课程177学时，人文与社会科学基础课177学时，公共外语课200学时（前两学年完成公共外语课后，大三开设双语课有“化工热力学”、“电化学测量”等，大四开设“表面工程”、“新型化学电源”、“电动车能源系统”双语课，保证四年外语不断线），还设有文化素质讲座、全校任选课等；针对行业、学科发展的需求，在通识教育的基础上，通过知识点不重复介绍来压缩相应课程的学时，设置与电化学工程知识结构对应的学科基础课、专业核心课、专业选修课。为拓宽专业基础，将“工程制图基础”、“化工传递与单元操作”、“化工热力学”、“化工综合实验”、“专业导论课”、“化工安全概论”、“理论力学”、“材料力学”、“电工与电子技术”、“电工与电子技术综合实验”、“高分子材料”、“新能源概论”、“无机材料制备方法”等定为学科基础课。按教学目标重组突出专业特色的主干课程体系，把“无机化学”、“有机化学”、“分析化学”、“物理化学”、“化工传递与单元操作”、“化工热力学”、“电化学原理”、“电化学测量”、“化学电源工艺学”、“电镀工艺学”10门课程作为专业主干课。

2.以知识点为标准，通过必修与限选课来满足专业规范的基本要求。“电镀车间设计”、“化学电源设计”为实践类必修课，同时设有“化工机械与设备”专业选修课，以此涵盖化工设计的知识点；“化学反应工程”与“电化学反应工程”2门课限定为至少二选一，另外在10门专业主干课程中，包含了电极过程动力学、催化、反应器等内容，满足了反应工程知识点的要求。我们增加了选修课门数，并以知识点不重复介绍为原则压缩每门课程的学时，具体分为三类：第一类是设置了“结构化学”、“化工设计”、“化工仪表及自动化”、“化工分离工程”等化学、化工类课程及“材料分析测试方法”课程，使学生具备专业规范要求的化工知识体系，为有志于在化工行业就业及出国、考取外校研究生的学生打好基础；第二类是设置了“新型化学电源”、“固体电化学基础”、“电动车能源系统”、“绿色能源”、“电极材料结构表征”等课程，供希望从事电池行业的学生选修；第三类是设置了“化工设备腐蚀与防护”、“表面工程”、“电化学加工技术”、“涂装技术”等课程，供准备从事电镀行业的学生选修。从知识点看，既满足了“化学工程与工艺”专业规范的要求，又构建了适合专业特色的电化学工程知识结构体系。同时，不但满足了学生的就业要求，还为学生职业发展和继续学习奠定了基础。

四、发挥学科优势，设置加强实践教学与创新能力培养的课程

本专业依托的哈工大化学工程与技术学科，具有一级学科博士学位授予权，并建有化学工程与技术博士后流动工作站，2012年哈工大的化学工程与技术学科排名进入全国评估前八名。多年来面向国家、国防重大需求，形成了本学科的优势特色。在应用电化学方向上，产学研特色突出，多项原创性成果为企业创造了显著的效益。与本专业建立长期稳定的科研、教学合作关系的企业有十几家，为产学结合的学生培养奠定了良好的基础。我校化工学科在“211工程”、“985工程”的支持下，形成了科研、教学硬件大平台，为学生的科研训练、课程设计、毕业论文（设计）等提供良好的实践平台。在软硬件方面，对电化学工程的专业特色方向建设起到了保障和促进作用。另外，本专业正在逐步加大科研设备和科研实验室等资源向学生开放的力度，创造条件让学生能够较早进入实验室，参与教师的科研工作，在具体的科研活动中培养实践、创新能力。在专业实验内容上，鼓励教师将适合于实验教学的科研成果转化、更新为课程教学内容，有利于将最新的学科知识、技能传授给学生。

在实践教学与创新意识培养方面，对于基本技能、方法类实验，与四大化学相关的实验课为132学时、与化工基础相关实验72学时，与专业方向对应的实验课100学时。特色专业是面向行业培养人才，在产学结合上，设置“国内外专家讲学”学科基础课，还要求讲授专业课的教师要理论联系实际，注重启发科研思路。专业定期从合作企业中邀请高级工程技术人员来校为学生进行课堂教学或讲座，聘请具有教学经验的高级工程师参与本科教学活动；在创新能力培养方面，设置了“大一年度项目”、“创新创业训练计划”、“创新实验课”、“创新研修课”，要求学生在校期间至少完成2个学分，可通过选修创新研修课、创新实验课、参加大一年度项目、大学生创新创业训练计划、学科知识竞赛、发表研究论文、申请专利等方式获得。

自1999年本科专业目录调整后，我们围绕协调专业规范的统一性与专业特色多样性的关系上，进行了各方面的努力与探索，构建了面向国家需求的化学工程与工艺特色专业课程体系。作为特色专业建设，我们今后要为实现培养具有前瞻性、综合素质高、创新能力强和具有国际竞争力的行业人才的目标而继续努力。

参考文献：

[1] 赵祖平. 以专业特色建设促专业发展——以中国劳动关系学院行政管理专业为例[J]. 中国高教研究，2012（3）：104-106.

[2] 周嘉，蒋玉龙，任俊彦等. 复旦大学微电子学专业特色的挖掘与拓展[J]. 中国大学教学，2012（4）：35-36，60.

[3] 张灵，禹奇才，张俊平. 专业特色建设的几个基本问题[J]. 中国大学教学，2012（9）：28-30.

[4] 徐定华，关勤，楼盛华. 论高校专业规范与专业特色的内涵及关系[J]. 中国高等教育，2010（8）：57-58.

[5] 杨新海，徐宗宁，付保川等. 高校本科特色专业建设的路径探析[J]. 教育理论与实践，2011（12）：17-19.

第5篇：化工热力学论文范文

论文摘要：介绍了超声降解水体中有机污染物的降解机理。从超声的系统因素包括频率和声强；化学因素包括溶解气体、pH值、反应温度等的多个方面介绍了影响降解效率的因素。  

超声波是一种高频机械波，具有波长较短，能量集中的特点，它的应用主要是按照能量大，沿直线传播这两个特点展开的。20世纪90年代初，国外等一些学者开始研究超声降解水中有机污染物。超声波技术具有简便、高效、无污染或少污染的特点，是近年来发展的一项新型水处理技术。它集高级氧化、热解、超临界氧化等技术于一体，且降解速度快、能将水体中有害有机物转变成CO2 、H2O、无机离子或比原有机物毒性小易降解的有机物，因而在处理难生物降解有机污染物方面具有显着的优越性。  

1. 基本理论和机理  

在空化效应作用下，有机物的降解过程可以通过高温分解或自由基反应两种历程进行。  

1.1 空化理论  

超声波在介质中的传播过程中存在着一个正负压强的交变周期。在正压相位时,超声波对介质分子挤压，增大了液体介质原来的密度；而在负压相位时，介质的密度则减小。当用足够大振幅的超声波作用于液体介质时，在负压区内介质分子间的平均距离会超过使液体介质保持不变的临界分子距离,液体介质就会发生断裂，形成微泡，微泡进一步长大成为空化气泡。在紧接着的压缩过程中，这些空化气泡被压缩，其体积缩小，有的甚至完全消失。当脱出共振相位时，空化气泡就不再稳定了，这时空化气泡内的压强已不能支撑其自身的大小，即开始溃陷或消失，这一过程称为空化作用，或孔蚀作用。  

由于空化作用所引起的反应条件的变化，导致了化学反应的热力学变化，使化学反应的速度和产率得以提高。  

1.2 自由基理论  

在超声空化产生的局部高温、高压环境下，水被分解产生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气(N2和O2)也可以发生自由基裂解反应产生N和O自由基：  

N2→2N•  

N•+HO•→NO+ H•  

NO + HO•→HNO3  

   影响超声降解的主要因素  

影响超声降解的主要因素包括溶解气体、pH值、反应温度、超声功率强度和超声波频率等。  1 溶解气体  

溶解气体的存在可提供空化核、稳定空化效果、降低空化阈，对超声降解速率和降解程度的影响主要有两个方面的原因：(1)溶解气体对空化气泡的性质和空化强度有重要的影响；(2) 溶解气体如N2O2产生的自由基也参与降解反应过程，因此，影响反应机理和降解反应的热力学和动力学行为。  2 pH值  

对于有机酸碱性物质的超声降解，溶液pH值具有较大影响。当溶液pH值较小时，有机物质在水溶液中以分子形式存在为主，容易接近空化泡的气液界面，并可以蒸发进入空化泡内，在空化泡内直接热解；同时又可以在空化泡的气液界面上和本体溶液中同空化产生的自由基发生氧化反应，降解效率高。当溶液pH值较大时,有机物质发生电离以离子形式存在于溶液中，不能蒸发进入空化泡内，只能在空化泡的气液界面上和本体溶液中同自由基发生氧化反应，降解效率较低超声降解发生在空化核内或空化气泡的气-液界面处，离子不易接近气-液界面，很难进入空化泡内，因此，溶液的pH值调节应尽量有利于有机物以中性分子的形态存在并易于挥发进入气泡核内部。 3 温度  

温度对超声空化的强度和动力学过程具有非常重要的影响，从而造成超声降解的速率和程度的变化。不同温度下，实验表明温度提高有利于加快反应速度，但超声诱导降解主要是由于空化效应而引起的反应，温度过高时，在声波负压半周期内会使水沸腾而减小空化产生的高压，同时空化泡会立即充满水汽而降低空化产生的高温，因而降低降解效率。一般声化学效率随温度的升高呈指数下降，因此，低温(小于20℃)较为有利于超声降解实验,一般都在室温下进行。多数研究也表明，溶液温度低对超声降解有利。  4 超声波频率  

研究表明，并非频率越高降解效果越好。超声频率与有机污染物的降解机理有关，以自由基为主的降解反应存在一个最佳频率；以热解为主的降解反应，当超声声强大于空化阈值时，随着频率的增大，声解效率增大。

2.5 超声功率强度  

超声功率强度是指单位声发射端面积在单位时间内辐射至反应系统中的总声能，一般以单位辐照面积上的功率来衡量。一般来说，超声功率强度越大越有利于降解反应，但过大时又会使空化气泡产生屏蔽，可利用超声功率强度能量减少，降解速度下降。  

   结语  

超声处理是一个极其复杂的过程。不同物化性质的有机污染物，因降解机理不同，超声降解的效果也存在差异。利用超声空化技术，只有针对具体的有机污染物，优化反应操作条件才能获得最佳的超声降解效果。今后有关超声空化技术的研究方向是，针对实际多组分难降解物系在降解机理、物质平衡、反应动力学、反应器设计放大等方面进行深入的研究，使其最终成为一种适用、高效和低成本的水处理技术。  

参考文献  

[1] 李占双，闫冰，李凯峰. 超声降解水体中有机污染物的研究现状[J]．应用科技，2003，30(6)：45-47．  

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 赵彬斌，王丽. 超声波技术对水中有机污染物的降解[J]. 化学工程师，2002，93(6)：21-22．  

 肖小明, 李洪青, 邹华生．超声波降解有机污染物的研究与发展[J]．环境科学与技术，2003，26：84-86．  

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 方婷, 李沪萍, 罗康碧, 等. 声化学技术处理有机废水的研究进展[J]. 化工科技，2006，14(5)：40-45．  

 马军, 赵雷. 超声波降解水中有机物的影响因素[J]. 黑龙江大学自然科学学报, 2005，22(2)：141-150．  

 王西奎, 国伟林, 姚忠燕, 等. 超声化学法降解水中微量亚甲基蓝的研究[J]. 环境化学，2004，23(1)：105-108．  

 王金刚，郭培全，王西奎，等．空化效应在有机废水处理中的应用研究[J]．化学进展，2005，17(3)：549—553．  

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第6篇：化工热力学论文范文

上下求索，鼎彝学界

与催化领域结缘，宋永吉经过了几次转折。从1981年进入大连工学院学习煤化工专业学习，到进入大连理工大学化学工程系化学工程研究所以传热为主要研究方向，再到获得博士学位后进入中国石化总公司辽阳石化高等专科学校，期间分别在中科院大连化学化学物理研究所作为高级访问学者和在香港科技大学作为博士后研究学者从事新材料的热化学性质和热驱动MEMS研究，宋永吉积累了从基础研究到应用性研究的丰富经验，并在35岁时破格晋升为教授。2000年，进入北京石油化工学院工作后，根据学校科学研究工作的定位，宋永吉更注重应用型研究，开始主攻催化燃烧。

2003年，在北京市自然科学基金“纳米复合物催化剂催化燃烧消除有机废气污染”资助下，宋永吉领导的课题组开始了催化燃烧方向的深入研究。2005年，他带领团队申请到首个国家自然科学基金项目“逆微乳液合成新型天然气燃烧催化剂研究”，在六铝酸盐型耐高温催化燃烧催化剂方面取得了长足进展。随着研究不断深入，他将其应用逐渐扩展到石化工业污染物――氧化亚氮的催化减排上，收效显著。

在工业催化方向深耕10多年，宋永吉在科研上成绩斐然，在国内外学术刊物上发表学术论文100多篇，获得国家发明专利10余项。从1997年起，他的科研事业迎来了高峰期，曾多次参加国韧饩侔斓难术会议，多次参加世界流体力学、传热学及热力学大会等重要国际会议。持续的学术交流给科研工作注入了新鲜活力，更让他对科研有了更深刻的领悟：“我觉得一个人的最大成就，就是把自己的工作做好，这需要在不断学习、不断实践中丰富自己的知识。”

润物无声，以德为先

科研工作虽然繁重，但对宋永吉来说，他更看重自己的另一重身份――人民教师。

自进入北京石油化工学院工作以后，他就一直担任“化工原理”“化工传递过程”等本科生理论和实践课程的教学工作。为本科生授课在许多人看来似乎占用了科研的时间，但在宋永吉看来不是负担，反而是教学相长的过程。他说：“虽然我工作以后一直主要教授这两门课程，但是每次备课时都会有新的想法。做老师是个良心活儿，老师付出的不一样，学生得到的就不一样”。

多年来不管多忙、多累，宋永吉始终坚持亲自批改作业的习惯，他说：“虽然可以让研究生帮着改作业，但是他们改完，我不知道学生们哪个地方不懂，哪些地方需要我的帮助，只有我亲自批改作业，才能更好地了解我的学生。”宋永吉的付出被学生看在眼中，让他成为学生心目中的良师益友，也让自己收获累累硕果。2006年，他所在的“化工原理”课程教学团队获得北京市精品课程称号，他还主编和参编教材4部、专著1部，培养研究生10余人。

第7篇：化工热力学论文范文

关键词：有机朗肯循环 变工况特性 余热发电 热力系统

中图分类号：TB69 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）07（b）-0251-04

有机朗肯循环系统是利用低品位热源发电的新型技术，作为中、低温余热回收的有效方式在节能环保领域具有广阔的前景。中国是一个能源消耗大国，余热资源非常丰富，不管是废气还是废水，在各工厂内都随处可见。如此多的余热资源组成了一个庞大的资源库，其中的余热资源随工厂类别、地域、生产工艺的不同而不同，就算是同一个余热资源，其相关参数也是不断变化的。不管是热源还是冷源的变化都会导致有机朗肯循环系统内部参数的改变，从而导致发电系统长期运行在非额定工况系统热效率低。因此为了有效解决余热资源的变化给有机朗肯循环系统所带来的负面影响，就必须对有机朗肯循环系统进行变工况分析，一方面能够提高系统的整体适应性，另一方面能提高热效率和输出功率。

1 有机朗肯循环系统简介

有机朗肯循环系统由加压泵、蒸发器、汽轮机、冷凝器四个主要装置组成，理想状态下有机工质在这四个装置中分别经历绝热压缩、等压吸热、绝热膨胀和等压放热四个过程。等压吸热过程是有机工质在蒸发器内吸收热源放出的热量而蒸发成汽态，等压放热过程是有机工质在冷凝器内放出热量而凝结成液态，这两个过程中循环工质分别与热源和冷源相互作用，与外界环境有着紧密联系，时刻因外界环境的变化而受到影响。

余热资源的参数变化主要体现在两个方面，即热源和冷源的变化。热源的变化主要是指热源的温度和流量随生产工艺的变化。热源的变化直接影响着蒸发器内的等压吸热过程，热源温度高，机组输出功率大，温度低，机组输出功率小。冷源的变化主要是指冷源的温度随昼夜或季节的变化。冷源的变化直接影响着凝汽器内的等压放热过程，冷却温度高，机组输出功率小，冷却温度低，机组输出功率大。

该文从蒸发器、凝汽器换热模型着手，来分析有机朗肯循环系统的变工况特性。 为了计算分析方便，该文在模型建立过程中所采用的计算输入条件如下：

热源：80 ℃热水；空气干球温度：20 ℃，相对湿度：55%，大气压：101.325 kPa；冷却水温度：25 ℃；有机工质：R245fa。

2 蒸发器换热模型

蒸发器作为有机朗肯循环系统中的关键设备，其主要任务就是使有机工质通过相变从热源中吸收热量。有机工质在蒸发器内吸收热源放出的热量成为具有一定压力和温度的气体，蒸发器内发生的过程主要包含二个阶段：预热和蒸发，其热力过程如图1所示。

图1中的节点温差是指蒸发段热源出口温度与工质饱和压力下所对应的饱和温度之差。蒸发器内节点温差越小，效率越高，可以回收更多的热量。但是，节点温差小会使换热面积增大，一方面增大投资成本，另一方面增加排气阻力。因此应该从循环的效率和经济性能全面考虑，选择合适的节点温差。图2所示为蒸发器相对总投资费用和相对单位热回收费用与节点温差变化的关系，由图可知节点温差为5～10℃是比较合理的。

考虑到经济性能以及计算方便，本文选定蒸发器内的节点温差，根据图1分别对预热段和蒸发段建立能量平衡方程如下：

蒸发段：

预热段：

由以上方程及相关参数设定得出热源出口温度与工质蒸发温度的关系如图3所示：

由图3可知，热源的出口温度与蒸发温度近似为线性关系，为了分析方便，定义出口温差为热源出口温度与蒸发温度的差值，两者之间的关系如图4所示。由图4可知出口温差与工质蒸发温度近似为抛物线关系，出口温差最小点出现在蒸发温度为58 ℃处 。

3 冷凝器换热模型

有机工质在汽轮机内不可能把能量完全转化成功，而是有一大部分能量储存在乏汽中。从汽轮机排放出来的乏汽需要在冷凝器内冷凝成液态，这一过程是定压过程，且释放出大量的汽化潜热，然后通过冷却水传热给外界环境。有机工质在凝结时放热给冷却水，冷却水因被加热温度由TL3升高至TL2。由热力学第二定律可知，热量在传递时是需要有温差的，即蒸汽的凝结温度TL1总是要比冷却水的最高温度TL2大，由此我们可以得出如下关系：。冷却水的温升需要根据实际情况合理选取。增大，则冷却水量将减少，水泵所消耗的功率相应减少。但是在冷却水进口温度不变的情况下，凝结温度将会增加，朗肯循环所利用的温度区间变小，发电量减小，通过计算通常的取值范围为5～10 ℃。同样冷凝器端差也需要合理选取，越小，凝结温度越低，发电量越大，但是冷凝器对数温差越小，传热面积增大，通过计算通常的取值范围为3～7 ℃。

假设冷凝器内R245fa的质量流量为m1，冷却水的质量为m2，称为循环倍率，循环倍率反应了冷却水的循环量大小。根据能量平衡方程：

即

式中：为R245fa在温度为TL1时的汽化潜热；为水的定压比热，=4.2。

根据上式可以得出循环倍率与冷却水温升、冷凝器端差之间的关系，如图6所示。由于R245fa的汽化潜热随着温度的变化比较小，所以对m的影响非常小，m主要受的影响，且其关系可近似成反比例（图7）。

4 变工况特性分析

换热器是组成有机朗肯循环系统的最重要部件之一，换热器直接跟热源与冷源接触，热源和冷源的变化是必然存在的，因此在不同的余热资源条件下，有机朗肯循环系统有着不同的最佳热力参数。以某一特定状态（表1）为例，将单位热源净发电量作为评判指标对有机朗肯循环系统进行热力计算。

计算结果得出在该特定状态下最佳蒸发温度为59 ℃，最佳凝结温度为36 ℃（冷却水温升6 ℃）。采用同样的计算方法，通过改变热源温度和冷却水进口温度得出一系列不同状态下的最佳蒸发温度和最佳凝结温度，其结果如图8所示。由图可以得出最佳蒸发温度、最佳凝结温度与热源进口温度、冷却水进口温度之间的关系：

与、二者都有联系，但是只与有关，且冷却水温升都是6 ℃。

5 结语

本文将R245fa为工质的有机朗肯循环系统作为研究对象，采取不同的热源温度和冷却水温度，分别计算出循环净发电量最大时的蒸发温度和凝结温度。计算结果表明：最佳的蒸发温度与热源温度和冷却水温度都有关联，；最佳的凝结温度只与冷却水温度有关联，即且冷却水温升都是6℃。在不同的热源温度和冷却水温度下，为了使得循环的净发电功率最大，我们可以适当地调节工质泵的扬程与冷却循环泵的流量来控制蒸发温度和凝结温度，使其变化到该状态点的最佳值。

参考文献

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[3] 王华.低温余热发电有机朗肯循环技术[M].科学出版社，2010.

[4] 张军辉.有机朗肯循环系统最佳蒸发温度和火用分析[J].化工学报，2013（3）.

第8篇：化工热力学论文范文

[关键词] 林业废弃物 氧气-水蒸气气化 Aspen Plus模拟

[中图分类号] X72 [文献标识码] A [文章编号] 1003-1650 （2013）05-0098-01

林业废弃物气化利用是解决现阶段下环境危急以及能源危机的重要方法之一，常规气化方式投入少、操作简单，但是其应用范围有限，近些年来，随着科技水平的发展，氧气-水蒸气气化以其能量转化率高、焦油含量少等种种优点引起了相关专家和学者的广泛关注，一些专家也进行了相关的实验，分析影响气化过程的因素。但是，由于各种客观因素的显著，这些实验存在成本高、设备复杂、误差大、周期长的缺陷，而模拟方法就可以在一定程度上弥补这些实验的不足，能够对氧气-水蒸气气化的热力学特征、反应机理等规律进行深入的研究。Aspen Plus作为一种常用的化工设计和模拟软件，已经在煤燃烧气化模拟中得到了广泛的应用，但是在林业废弃物的气化模拟方面还尚未得到普遍应用，为了更好的对林业废弃物氧气-水蒸气气化实验进行模拟，本文基于Aspen Plus软件基础上进行林业废弃物氧气-水蒸气气化的模拟实验。

一、气化模型

由于林业废弃物中氧气-水蒸气的反应机理十分复杂，因此，其化学动力学的模型也较为复杂，通用性不足，但是其反应的过程中包含着较多的多相平衡和化学平衡，那么就可以利用自由能量最小化原则来建立气化模型。基于模拟方法的特征，需要假设废弃物的颗粒均匀不存在温度的梯度、反应器中温度恒定，可以稳定的运行，且不存在压力损失，反应可以在短时间内达到化学平衡、原料灰分和气化床料不会参与化学反应、气化的产物不包括焦油组分，系统内化学反应转化完全，不会对气化反应产生影响。

林业废弃物氧气-水蒸气气化的模拟图如图1，废弃物的颗粒在会从裂解模块到分离模块再到气化模块中，反应的颗粒粒径位于0.25到1.0mm范围内，反应器能够将原料分解为单分子灰分和组分，气化模块采用RGibbs反应器，该反应器能够运行水蒸气和氧气的气化反应，并可以将剩余能量的一部分排除，将另外一部分能量分流至裂解模块之中，以便达到裂解所需要的温度。

在模型中考虑的反应主要有以下几种：

C+O2=CO2

C+CO2=2CO

C+H2O=CO+H2

C+2H2O=CO2+2H2

CO+H2O=CO2+H2

CH4+H2O=CO+3H2

二、 模型的验证

为了验证模型的可靠性，下面使用S/F表示气化时水蒸气参与反应废弃物的质量比，其中，气化效率的计算方式为：

根据分析可以得出，模拟气体产率、产气组分以及气化效率会随着S/F的变化趋势产生变化，其中CO和CO2模拟结果的吻合度良好，H2在S/F较高的情况下吻合度良好，此外，整个模型对于气体的产率有着较好的预测度，由于模型中不会考虑到焦油的组分，但是在实际的反应过程中焦油的气化会导致CH4和H2产量减少，这就在一定程度上导致模型对CH4和H2预测度偏高，尤其是在S/F较小的情况下，焦油的产量会更高，模拟误差就会更大，在相关的文献报道中也出现过类似的情况，虽然经过简单的模拟可以真实的反应出装置中的工作情况，但是从多相平衡和化学平衡的角度来看，模拟实验能够更好的反应出实际情况的变化，能够用于研究林业废弃物的气化规律中。

三、模拟结果和分析

1.气化温度对结果的影响

在量比为0.22，0.1MPa，S/F为0.435时，模拟结果显示，在气化温度的升高下，CO和H4的含量会逐渐增加，CH4和CO4的含量会逐渐减少，气化效率和气体产率也会逐渐增加，这就在一定程度上加剧Boudouard反应，烃类和半焦裂解的程度也会加深，CO4和CH4会逐渐转化为H4和CO，虽然水煤气反应能够生成CO4，但是生成CO4和CO反应平衡常数有着一些不同之处，温度升高时更多的水煤气会生成CO，这就导致气体产率和热值升高，气化的效率也会不断的增加。在800℃时，气化效率、气体产率、H4的产量会达到最大值，随着温度的继续升高，气化的效率不会发生太大的变化。

2.气化压力对结果的影响

气化压力会对气化过程产生重要的影响，在量比为2.22，温度为800℃，S/F在0.435时，模拟结果显示，在压力的增加下，CO2、CH4含量会逐渐增大，H2、CO含量会逐渐减小，同时气化的效率和气体产率也会有所下降，这与其他专家学者研究的结果不谋而合，根据相关的原理，CH4水蒸气的反应是一种体积增加的过程，在压力增加时，CO和H2会不断的生成CH4，求其根本原因是由于在加压时，Boudouard反应受到了一定程度的抑制，这就会减少CO2的消耗，同时，水煤气的反应虽然能够生成CO2和CO，但是在加压的过程中，生成更多的是CO2，CO的生成会受到一定程度的抑制，根据相关的定理，在加压时，CO2可以全部溶在水中，此时，CH4浓度就会逐渐的升高，气体的热值也会增加，从这一层面可以说明，加压可以在一定程度上提升废弃物气化产物中CH4的含量。

参考文献

[1]牛淼淼，黄亚继，金保，昇孙宇，王昕晔.林业废弃物氧气- 水蒸气气化的Aspen Plus 模拟[期刊论文]，东南大学学报（ 自然科学版），2013（01）.

第9篇：化工热力学论文范文

【关键词】化学反应工程；改革；创新能力

化学反应工程已成为化工类本科教育的一门专业课程，它以物理化学、化工原理、化工热力学等化工专业基础课为先修课程[1]，但由于课程涉及大量的数学模型的建立、理论的推导，大多数学生在学习时普遍感到理论抽象，且在实际问题面前束手无策的高分低能现象。为适应新形势国民经济的发展和要求，我校化学反应工程课程体系在逐渐发生变化，探索出一种适合我校学生特点的新的专业课，为提高工程人才的培养质量、推动高等工程教育改革具有重要意义。

一、改革与具体研究方法

结合反应工程理论教学与学生工程实践能力培养的特点，我校化学反应工程课程教学团队认为该课程体系的改革，应从单向传授知识向互动性教学体系转变，建立系统传授与探索和创新研究相结合的新教学体系，具体如下：

1.课程体系“1+x”模块化建设：课程体系“1+x”模块化建设[2]，深化反应工程理论的工业应用，直接关系到学生反应工程基本原理学习程度以及反应器设计与分析等工程能力的培养质量，不仅能增强理解理论知识的准确性和科学性，也扩展了反应器应用与新能源电容器、燃料电池等领域的应用，提高学生把握科技创新发展的命脉，锻炼学生的科研思维，为其在将来就业后能独立工作打下一定的基础。

将化学反应工程课程体系进行“1+x”模块化整合。其中，“1”指化学反应的基础理论知识及理想反应器，“x”指化工不同专业方向的非理想反应器及特色反应器。根据我校化学工程与工艺、应用化学、工业催化、制药工程等专业方向的特色，分别设置非理想反应器、催化反应设备、聚合反应器和制药反应设备，并将催化反应设备与结合当代新能源领域电池、电容器研究相结合，帮助学生扩展知识应用范围。根据学生情况及当代新能源研究热点，建立师生互动栏目、网络课堂和自测考试、qq群等，丰富学生第二课堂生活，扩展知识范围。

2. “启发互动式”教学法，充分调动学生学习思考的积极性，多媒体课件与实际工厂设备相结合[3]，有助于提高学生感观认识；模拟反应器操作的仿真动画，使学生加深对这些理论、概念的认识、理解，增强学生综合运用知识解决问题的能力。

精心策划授课内容，培养学生的创新能力：要求课程教学团队精心策划、设计授课内容，合理运用多媒体与传统板书相结合的教学手段，多采用 “启发互动式”教学法，充分调动学生学习思考的积极性。比如：我校教学中采用多媒体技术模拟反应器操作的仿真动画，结合生产实际操作中各种反应器的影像资料，不仅解决了传统教学中老师难教、学生难懂的难题，而且大大提高了教学效率和授课效果，丰富了课堂教学内容，同时也培养了学生的学习创新能力；采用flas进行图文并茂，生动形象的影放化工过程和化工设备的实际运转实况，并辅以实验与理论的紧密结合，有助于教学质量跨上一个新台阶。

3. 建设化学反应工程精品课程：精品课程要求具有一流教师队伍、一流教学内容、一流教学方法、一流教材等特点的示范性课程。近年来，我校汇聚了一些化学反应工程的研究人才，如来自于新加坡南洋理工、南京大学、中科院大连化学物理研究所等著名学府，其组建的反应工程教学团队将围绕反应工程课程建设和当今新能源领域研究热点进行大量的教学改革，通过课程网站建立师生互动栏目、多媒体课件、网络课堂和自测考试、qq群等交流平台，使课堂整体教学与网络教学相互补充，并将课堂教学延伸到教室外，给学生增添更多的自主学习机会，进而动了学生的学习积极性。

4. 精选国外经典教材，为实施双语教学做准备：双语教育正成为中国课程改革中的一个热门话题，是21世纪实现创新教育的一种重要教学方式。为了提升我校本科人才培养专业素质，提高学生专业英语的理解与应用水平，拟实施部分双语教学在课程的考核中，专业术语用英文来表述，英文阅读和答题占试卷的60%以上。

二、改革目标

课程教学方法改革与创新有效提高学生的学习兴趣和教学质量，确定一套适合我校学生特点的灵活多变的教学方法，建立具有我校特点的化学反应工程实践教学内容和培养方案，进一步提高我校化学反应工程课程的教学质量，为学生今后顺利完成毕业论文和毕业设计，以及科研能力的培养奠定扎实基础。同时，使学生掌握基本的理论外，注重培养学生起对工程问题的分析和解决能力，使学生能运用所学知识解决化工及相关领域的实际问题。

三、结论

化学反应工程已成为化工类本科教育的一门专业课程，随着化学工业的快速发展和环境污染问题的日益突出，新型反应设备与技术显得越来越重要，反应要从实验室放大到工业生产以及工业反应器的设计等一系列重要的化学工程问题都离不开化学反应工程的指导，为了适应新世纪知识经济时代的发展、国家及我校创新高素质人才培养目标的要求，进一步深化化学反应工程课程改革，想方设法调动学生的学习兴趣，丰富教学内容，培养学生分析、解决工程问题的创新能力，形成适合新时代人才发展的教学方式具有划时代的深远意义。

参考文献：

[1]刘其海，周新华，尹国强. 化学反应工程课程教学方法创新探讨[J]. 广州化工，2010， 38（7）： 256-258.