分析化學(xué)工程與工藝論文
分析化學(xué)工程與工藝論文
1 化學(xué)工程與工藝概述
化學(xué)工程,簡稱化工,是研究以化學(xué)工業(yè)為代表的,以及其他過程工業(yè)生產(chǎn)過程中有關(guān)化學(xué)過程與物理過程的一般原理和規(guī)律,如石油煉制工業(yè)、冶金工業(yè)、食品工業(yè)、印染工業(yè)等,并應(yīng)用這些規(guī)律來解決過程及裝置開發(fā)、設(shè)計(jì)、操作等問題,它是以數(shù)學(xué)及少量的物理觀念為基礎(chǔ)應(yīng)用于化學(xué)工業(yè)上,主要研究大規(guī)模改變物料中的化學(xué)組成及其機(jī)械和物理性質(zhì),來替生產(chǎn)化學(xué)品或是物料工廠提供一個(gè)反應(yīng)流程設(shè)計(jì)方式。實(shí)驗(yàn)研究、理論分析和科學(xué)計(jì)算已經(jīng)成為當(dāng)代化工研究中不可或缺的三種主要手段。
化學(xué)工程的研究領(lǐng)域最初只是化工單元操作,如:輸送現(xiàn)象(為化工學(xué)科當(dāng)中“單元操作”的理論基礎(chǔ))、化工熱力學(xué)輸送現(xiàn)象。隨著發(fā)展,后來又發(fā)展出一些新的分支,化學(xué)工程領(lǐng)域的分支龐大,可應(yīng)用在各類化學(xué)相關(guān)領(lǐng)域的研究及實(shí)務(wù)上的操作,因應(yīng)現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的需要,以化工的知識背景為基礎(chǔ),例如半導(dǎo)體工業(yè)。隨計(jì)算機(jī)的快速發(fā)展,數(shù)值模擬(cfd)在化工的發(fā)展占據(jù)重要的地位。
2 化學(xué)工程與工藝專業(yè)簡介
2.1 化學(xué)工程與工藝任務(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,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.具有對現(xiàn)有企業(yè)的生產(chǎn)過程進(jìn)行模擬優(yōu)化、革新改造,對新過程進(jìn)行開發(fā)設(shè)計(jì)和對新產(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。
2.2 化學(xué)工程以及化學(xué)工業(yè)的一些特點(diǎn)。以物理學(xué)、化學(xué)和數(shù)學(xué)為基礎(chǔ),并結(jié)合工業(yè)經(jīng)濟(jì)基本法則,研究化工單元操作以及有關(guān)的流體力學(xué)、傳熱和傳質(zhì)原理、熱力學(xué)和化學(xué)動(dòng)力學(xué)等在化學(xué)工業(yè)上的應(yīng)用,以指導(dǎo)各種過程及其設(shè)備的開發(fā)、改進(jìn)和發(fā)展屬于化學(xué)工程學(xué)的內(nèi)容。化學(xué)工程是隨著化學(xué)工業(yè)的大規(guī)模生產(chǎn)發(fā)展而形成的。化學(xué)工程包括過程動(dòng)態(tài)學(xué)及控制、化工系統(tǒng)工程、傳遞過程、單元操作、化工熱力學(xué)、化學(xué)反應(yīng)工程等方面。化學(xué)反應(yīng)是化工生產(chǎn)的核心部分,提供過程分析和設(shè)計(jì)所需的有關(guān)基礎(chǔ)數(shù)據(jù),研究傳遞過程的方向和極限,化工熱力學(xué)是單元操作和反應(yīng)工程的理論基礎(chǔ),它決定著產(chǎn)品的收率,對生產(chǎn)成本產(chǎn)生重要影響。對單元操作的研究,可用來指導(dǎo)各類產(chǎn)品的生產(chǎn)和化工設(shè)備的設(shè)計(jì);傳遞過程是單元操作和反應(yīng)工程的共同基礎(chǔ),化學(xué)工業(yè)在新的形勢下要求處于化學(xué)核心地位的催化技術(shù)和化學(xué)工程都必須用跨學(xué)科的戰(zhàn)略進(jìn)行多學(xué)科的研究。動(dòng)量傳遞、熱量傳遞和質(zhì)量傳遞,這三種傳遞,實(shí)質(zhì)上就是各種單元操作設(shè)備和反應(yīng)裝置中進(jìn)行的物理過程。
3 化學(xué)工程與工藝實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理分析
傳統(tǒng)的化工實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)處理是相當(dāng)復(fù)雜的,需要花費(fèi)大量的人力物力,由于化工實(shí)驗(yàn)需要平行實(shí)驗(yàn),數(shù)據(jù)處理過程的重復(fù)性也非常大。借助MATLAB軟件的應(yīng)用,可以使人們從大量的數(shù)據(jù)處理當(dāng)中解脫出來。
化學(xué)工程與工藝專業(yè)實(shí)驗(yàn)是初步了解、學(xué)習(xí)和掌握化學(xué)工程與工藝科學(xué)實(shí)驗(yàn)研究方法的一個(gè)重要的實(shí)踐性環(huán)節(jié)。化工實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)流程較長,規(guī)模較大,數(shù)據(jù)處理也較為復(fù)雜。因此依靠計(jì)算機(jī)處理數(shù)據(jù)會使繁瑣的數(shù)據(jù)處理過程變得簡單快捷,大大提高工作效率。數(shù)據(jù)處理是每一個(gè)化學(xué)工程實(shí)驗(yàn)必不可少的步驟,也是至關(guān)重要的一個(gè)步驟。通過實(shí)驗(yàn)可以建立過程模型、分析工藝技術(shù)的可行條件。但是化工實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理往往并不是那么簡單,它需要通過復(fù)雜的數(shù)學(xué)計(jì)算,若僅僅依靠手工計(jì)算則需要花費(fèi)大量的時(shí)間,而且化工實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理量很大、重現(xiàn)性很高,因此應(yīng)用計(jì)算機(jī)來處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以大大提高工作效率。化學(xué)工程與工藝專業(yè)是一個(gè)以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的專業(yè)學(xué)科。實(shí)驗(yàn)的目的是通過有限的實(shí)驗(yàn)點(diǎn)去尋找某一對象或某一過程中各參數(shù)之間的`定量關(guān)系,從而揭示某化工過程所遵循的客觀規(guī)律。
MATLAB在化學(xué)工程與工藝實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用進(jìn)行初步的嘗試。傳統(tǒng)的化工實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)處理是相當(dāng)復(fù)雜的,需要花費(fèi)大量的人力物力,由于化工實(shí)驗(yàn)需要平行實(shí)驗(yàn),數(shù)據(jù)處理過程的重復(fù)性也非常大。而MATLAB是一個(gè)強(qiáng)大的數(shù)學(xué)軟件,能夠方便地繪出各種函數(shù)圖形,一方面可以解決符號演算問題,另一方面可以解決數(shù)學(xué)中的數(shù)值計(jì)算問題。MATLAB的應(yīng)用范圍非常廣,包括信號和圖像的處理、通訊、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、測試和測量、財(cái)務(wù)建模和分析以及計(jì)算生物學(xué)等眾多應(yīng)用領(lǐng)域。它已成為國際控制界的標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算軟件。借助MATLAB軟件的應(yīng)用,可以使人們從大量的數(shù)據(jù)處理當(dāng)中解脫出來,利用MATLAB軟件編寫一個(gè)數(shù)據(jù)處理程序:只需輸入任意一組原始數(shù)據(jù),就可以把實(shí)驗(yàn)結(jié)果,數(shù)據(jù)模型以及作圖一起顯示出來。
4 結(jié)束語
21世紀(jì)世界進(jìn)入資源、能源短缺的時(shí)代,解決由國家提出的節(jié)約資源對保護(hù)自然生態(tài)環(huán)境的任務(wù),需要化學(xué)與化工學(xué)科的共同發(fā)展,社會經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展,我國提出轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式,為此,化工教育首先要端正學(xué)生和家長對化工產(chǎn)生的片面認(rèn)識。融合從分子水平的化學(xué)到大規(guī)模制各工程科學(xué)的寬闊視野,現(xiàn)代化學(xué)工程教育內(nèi)容既應(yīng)跨越和涵蓋整個(gè)化學(xué)和化工領(lǐng)域,也仍要重視工程教育的特征,強(qiáng)化工程實(shí)踐環(huán)節(jié),培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜問題的能力,完成化學(xué)工程教育的歷史任務(wù),探討化工與其他學(xué)科的跨學(xué)科交叉,并落實(shí)到教學(xué)實(shí)踐中,正確認(rèn)識化學(xué)工程的學(xué)科范式和內(nèi)涵。
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