您好,我就为大家解答关于科技创新论文3000字2020，科技创新论文3000字相信很多小伙伴还不知道,现在让我们一起来看看吧！
1、科技小论文范文环境与光污染一、课题背景：随着现代都市的发展，出现了一种新的污染——光污染，它已成为现在都市的环境公害，影响人们的身心健康。
2、而这种光污染是由反光、反热的建筑材料造成的，如一些大厦的玻璃幕墙。
3、在下午约2～4时折射的太阳光正好对着公路，司机们的视线受到干扰，存在安全隐患。
4、在深圳也存在此种问题，特别是繁华地段的高层反光反热的玻璃幕墙，因此，本小组在我市的繁华地段进行调查研究，开展了“光污染”的课题研究。
5、二、课题目的：1.认识和了解光污染的有关知识。
6、2.调查城市光污染，并提出有关建议。
7、3.学会团结合作，学会对知识的探讨与研究。
8、 三、课题研究过程与方法：1.查找资料：上网查找，翻阅书报。
9、收集资料。
10、(1)光污染分为人造光与自然光，这些光照对人体有害处。
11、(2)人对光的色彩有何反应。
12、(3)光污染对各种人群的危害。
13、2.实地调查(1)对行人、司机的采访。
14、 (2)采用拍照，进行实情记录。
15、3.总结整理(1)整理资料，分析内容。
16、(2)制作网页。
17、四、研究结果和分析：1.光污染及其危害根据环境科学的解释，光污染是指过量的光辐射，紫外线辐射和红外线辐射对人体健康，人类生活和工作环境造成不良影响的现象。
18、(1)眩光造成光污染的光辐射中常见的是眩光。
19、眩光是指在视野内有光亮度范围不适宜，在空间或时间上存在着极端的光亮度对比，以致引起不舒服或降低可见度的视觉现象，玻璃幕墙的光污染就是由于其反射太阳光、灯光等光线过强造成眩光。
20、眩光使人的视力下降并迅速疲劳，日常生活中的眩光污染有很多，如夜间迎面而来的汽车前灯的眩光会使受到光刺激的司机和行人控制力降低，很容易发生危险等。
21、 (2)自然光自然光主要来源太阳辐射。
22、太阳光主要有紫外线、红外线、可见光等。
23、而光污染是指过量的光的辐射，紫外光的辐射，能对人体健康、人类生活和工作环境造成不良影响。
24、如：受日光中的紫外线过度的照射，便会引起日光性皮肤炎，会使人身体暴露部位红肿，严重者起水疱，患部有灼热，刺痒或疼痛感；病情严重时，可伴随身体不适、发烧、恶心及心跳加速，长期日晒过量会造成慢性损害，长期照射阳光，紫外线能诱发皮肤癌。
25、但适量的阳光照射是必要的。
26、(3)反射太阳光反射太阳光，这种光污染是城市中最为严重的。
27、例如，我市的建筑，虽然以玻璃幕墙为主，是很美观，但在美丽的背后却潜藏着杀机，它给周围的人带来了很多危险，如：使正常细胞衰亡，出现血压升高，心急燥热等不良症状，还可以使人的视力下降尤其是眩光。
28、(4)人造光人造光就是指我们日常使用的电灯，舞厅用的彩灯等。
29、在舞厅里，我们看到的灯光五光十色，美丽万分，可你对它的危害又认识多少呢？各式各样的彩灯是光污染的来源之一。
30、彩灯虽然能够强烈的刺激感官，同时刺激也能病发细胞，使人的眼睛不适，影响人的中枢神经，令人产生头晕目眩，站立不稳的感觉，长期处于这种灯光下会引起头痛，失明，食欲不振。
31、此外经科学研究表明，彩光能给人产生心理压力，不同的颜色有不同程度的心理压力。
32、 (5)彩光心理压力指数灯光颜色 白光 黄光 绿光 蓝光 紫光 红光 黑光压力指数 100 113 133 152 155 158 187(6)光污染如何导致近视作为学生的我们受到光污染的危害就更严重了，现代学生的近视眼有不断上升的趋势，其中必不可少原因是光污染。
33、学生所用的台灯，光质分为红外光、紫外光。
34、红外光易被水分吸收，而人的眼球80%左右是水分，长期吸收红外光会使眼组织变异；紫外光有穿透力，杀伤力强，长期受紫外光辐射，眼细胞受到伤害。
35、台灯的光污染会对眼睛造成疲劳，损伤，从而使视力下降。
36、2.光污染的防治与建议(1)在光污染比较严重的地区，可以多植树，树木可以减少光污染的强度，从而减少光污染对人体的影响和危害。
37、(2)在交通繁忙地区的建筑物应少用或不用反光、反热的建筑材料，最好使用不反光、不反热的建筑材料。
38、(3)住宅区不用反光、反热性强的建筑材料，因为它会直接危害到人们的健康，生活习惯。
39、(4)若使用反光的建筑材料做外墙，应有自动转向反光系统。
40、如：两栋楼隔着一定的距离而对立，若太阳光从对面大楼方向射过来，那么这栋大楼的反光外墙通过自动反光系统调节一定的角度，射向另一栋大楼再经过自动反光系统，把光反射到天空去，这种设想的可行性是可以的，但依现在的科技水平要完成这一系统是不可能的，它需要高新的科技与高能量的消耗，因此这种想法只有在未来实现了。
MATLAB在化学工程与工艺
实验数据处理中的应用*
摘要]本文对MATLAB在化学工程与工艺实验中的应用进行了初步的尝试,传统的化工实验的数据
处理是相当复杂的,需要花费大量的人力物力,由于化工实验需要平行实验,数据处理过程的重复性也
非常大。借助MATLAB软件的应用,可以使人们从大量的数据处理当中解脱出来。本文以“化工原
理”实验为例,利用MATLAB软件编写一个数据处理程序:只需输入任意一组原始数据,就可以把实验
结果,数据模型以及作图一起显示出来。
[关键词]化学工程与工艺;专业实验;数据处理;Matlab
一、引言
化学工程与工艺专业实验是初步了解、学习
和掌握化学工程与工艺科学实验研究方法的一个
重要的实践性环节。专业实验不同于基础实验,
其目的不仅仅是为了验证一个原理、观察一种现
象或是寻求一个普遍适用的规律,而应当是为了
有针对性地解决一个具有明确工业背景的化学工
程与工艺问题。[1]化工实验的特点流程较长,规模
较大,数据处理也较为复杂。因此依靠计算机处
理数据会使繁琐的数据处理过程变得简单快捷,
大大提高工作效率。
数据处理是每一个化学工程实验必不可少的
步骤,也是至关重要的一个步骤。通过实验可以
建立过程模型、分析工艺技术的可行条件。但是
化工实验数据的处理往往并不是那么简单,它需
要通过复杂的数学计算,若仅仅依靠手工计算则
需要花费大量的时间,而且化工实验数据的处理
量很大、重现性很高,因此应用计算机来处理实验
数据可以大大提高工作效率。
化学工程与工艺专业是一个以实验为基础的
专业学科。实验的目的是通过有限的实验点去寻
找某一对象或某一过程中各参数之间的定量关
系,从而揭示某化工过程所遵循的客观规律。由
于人力、物力、时间等条件的限制,任何实验所能
完成的实验点都是有限的,如何根据这些有限的
实验点归纳出各参数之间的关系,便是实验数据
的处理问题。
由于化工过程的复杂性,实验过程中各参数
之间的关系往往是非线性的,数据处理或数据拟
合的工作量往往比较大,且计算过程也比较繁琐。
若能利用计算机进行数据处理,不仅处理结果的
准确度很高,而且还会省下很多不必浪费的人力
和时间,大大提高了工作效率。
Matlab是集数学计算、结果可视化和编程于
一身,能够方便地进行科学计算和大量工程运算
的工程软件。它具有简单易用、人机界面良好,能
使繁琐的科学计算和编程变得日益简单和准确有
效。[2]
本文以两个化工原理实验为例,阐述利用
Matlab软件处理化工实验数据与人工处理相比
较带来的方便,而且数据的结果更精确,误差更
小。
Matlab软件是一种简单易学的编写语言。
它具有支持多平台操作系统(Windows、Unix
等)、编写效率高、用途广泛、功能超强、程序极容
易维护等等优点。
二、数据处理程序的设计
(一)程序框图
由于化工实验有很多,而且每一个实验数据
的处理的步骤、公式都不一样,所以很难用一个程
序来描述。但是,每一个实验都有类似之处,因此
每一个程序都可以用如图2-1来描述。
这样则可以利用Matlab中的polyfit()函数
进行线性拟合,此即为本文编写数据处理程序的
基本原理。
3.基本数据库
从文献中只能查出特殊温度下的物性数据。
例如:10℃、20℃、30℃等。但是工业生产中的温
度就不可能那么凑巧和文献符合,因此,需要我们
进行计算。平时学习中遇到这样的问题,我们往
往是选两个相近的数据近似认为它们是线性关
系,然后采用内插或外推法计算出工作温度下的
物性常数。
本文中所编写的程序把温度与密度、温度与
粘度进行多项式拟合,使它们之间有两两对应关
系。即在程序运行后,只需输入工作温度,程序就
可以得到该温度下所需的物性常数。
(三)程序的调试与运行结果
1.流体阻力原始数据输入
三、结论
在化学工程与工艺实验中用Matlab软件处
理实验数据是很有必要的。以本文中的化工原理
实验为例,每一次实验都有大量的数据要处理,我
们只要处理自己的原始数据,但教师在批改时就
要把我们所有的实验数据都要计算,这个工作量
是很大的。有了数据处理程序,教师只需要输入
原始数据,运行程序后,就可了解学生的实验是否
做得好、实验数据处理结果是否准确,这就可以节
省很多的时间。在实际工程中,需要处理的数据
更多,计算公式更加复杂,有时为了导出计算公
式,还需要建立复杂的数学模型,手工计算基本是
不可能完成的。因此,把Matlab软件应用到化学
工程与工艺实验中进行实验数据的处理是十分必
要的。(责任编辑:张明德)
参考文献:
[1]房鼎业,乐清华,李福清主编.化学工程与工艺专业实
验[M].北京:化学工业出版社,2000.
[2]李丽,王振领编著.MATLAB工程计算机应用[M].
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[3]黄华江编著.实用化工计算机模拟———MATLAB在
化学工程中的应用[M].北京:化学工业出版社,2004.
[4]姚玉瑛主编.化工原理(新版)(上册)[M].天津:天津
大学出版社,2003.
节能减排的形势
当前，实现节能减排目标面临的形势十分严峻。去年以来，全国上下加强了节能减排工作，国务院发布了加强节能工作的决定，制定了促进节能减排的一系列政策措施，各地区、各部门相继做出了工作部署，节能减排工作取得了积极进展。但是，去年全国没有实现年初确定的节能降耗和污染减排的目标，加大了“十一五”后四年节能减排工作的难度。更为严峻的是，今年一季度，工业特别是高耗能、高污染行业增长过快，占全国工业能耗和二氧化硫排放近70％的电力、钢铁、有色、建材、石油加工、化工等六大行业增长20．6％，同比加快6．6个百分点。与此同时，各方面工作仍存在认识不到位、责任不明确、措施不配套、政策不完善、投入不落实、协调不得力等问题。这种状况如不及时扭转，不仅今年节能减排工作难以取得明显进展，“十一五”节能减排的总体目标也将难以实现。
节能减排的意义
我国经济快速增长，各项建设取得巨大成就，但也付出了巨大的资源和环境代价，经济发展与资源环境的矛盾日趋尖锐，群众对环境污染问题反应强烈。这种状况与经济结构不合理、增长方式粗放直接相关。不加快调整经济结构、转变增长方式，资源支撑不住，环境容纳不下，社会承受不起，经济发展难以为继。只有坚持节约发展、清洁发展、安全发展，才能实现经济又好又快发展。同时，温室气体排放引起全球气候变暖，备受国际社会广泛关注。进一步加强节能减排工作，也是应对全球气候变化的迫切需要，是我们应该承担的责任。
厨房里的化学 厨房就象一个科学实验室，别以为厨房里的化学品只在洗涤槽里才有。你烹调时所用的各种成分本身都是由化合物组成的——其中有些复杂，而有些相当简单。为什么我门要关注厨房里的化学呢？现在人们的生活水平提高了，应该注重饮食健康与饮食平衡了。身体是革命的本钱。为了更好的去工作和学习，所以我们更要关心我们的身体健康，关注厨房里的化学。在这次研究性学习的过程中，我们课题组分别从食物的烹饪、食物的保鲜、调味品使用的技巧、在厨房中的注意事项、保持食物原有的营养物质的方法、处理食材的技巧等等方面进行了探究。我们依照自己平时所学的化学知识和积累的生活常识，把理论与实践相结合，进一步了解了许许多多以前我们从来不知道的一些知识。同时也意识到厨房里的化学有多么重要。我们做这个课题，无非就是希望朋友们处处留心厨房中的化学和生活中的化学，这样我们就会减少危害，保持营养，增进健康。一、厨房里的化学---调味品篇 1.炒菜时在油热了的情况下放入一些食盐，会起化学反应，对身体是有害的。研究表明，传统的烹饪方法对食品对食物中的营养有很大的破坏：在200℃的高温下，食用油所含对人体有益的不饱和脂肪酸被氧化，同时产生“丙烯醛”会导致致癌过氧化物的产生，食盐中的碘会挥发掉50%，食物中的维生素被氧化等等都造成了食物中营养素极大流失。专家指出，煎、炸等烹饪方法对食品的营养破坏之一是使食盐中的碘挥发，使碘盐中含碘量和人体实际摄入的量不同。因为煎、炸时需要的油温很高，大约有180℃左右。而碘是一种化学性质活泼的元素，在高温下易挥发，因而，经过油炸高温处理的食盐中，碘的损失率可以达到40％－50％。因此，如果不改变烹饪习惯，即使大力推广碘盐，人们仍然不能达到足够的摄入量。专家建议烧菜时不要用碘盐爆锅，尽量在菜将出锅时加盐。 2.食盐在食品工业上用作调味品，因为人类在生理上对咸味有强烈的需要，而且氯化钠也是维持人体内渗透压平衡的主要成分。没有糖人还可以活，没有盐活着就很困难，四肢无力，还会出现消化不良，精神失常，以致于死亡。 此外，在食品加工中，食盐可做防腐剂。腌鱼、腌肉、腌菜是我国的传统食品加工方法之一，既防止了腐败，又制得了美味食品。因为食盐有渗透作用，可使肉类、蔬菜脱水，还可使细菌细胞内的水分渗出而死亡，因而起到防腐作用。 畜牧业也离不开食盐，一头牛每天需要30～40g食盐一匹马每天需要10～15g食盐。牲畜吃了盐可以膘肥体壮、耐寒耐劳、防止疾病发生。 食盐在制皂和染料工业常作盐析之用，矿业的氯化、焙烧；钢铁的表面处理；皮革业的皮毛保存；窑业的彩釉配制；酸性白土变活性白土；或利用石英砂和焦炭制金刚砂等均要使用食盐。 2.市售的普通糖都是由两个糖环结合在一起形成的蔗糖。糖可以提供能量。我们的饮食当中甜品非常重要。在史前时代，人们必须摄入足够的能量才能去狩猎和养家，因此我们对甜食相当适应和喜欢。精制糖刚刚上市的时候相当昂贵，但是现在糖已经很便宜了。我们甚至摄入了过量的糖——这对健康是不利的。在厨房中糖有多种用途。除了可以使食物吃起来香甜以外，我们还在很多中菜肴里加了糖。糖分子可以使蛋白质连接在一起——如此这般搅打蛋白做成蛋白甜馅饼以及做牛奶蛋糊就变的容易多了。 二、厨房里的化学----保鲜篇工业和科技的发展使得水产品加工已由过去简单的鲜、冻、干制、盐腌等几种初级加工产品发展成适合现代生活方式的多种多样的深加工产品，其工艺更复杂，设备与包装更加现代和完善，对产品安全卫生要求也相应更高了。于是，一种新型的保鲜技术———化学保鲜便应运而生。 化学保鲜就是在水产品加入对人体无害的化学物质，以延长保鲜时间，保持品质的一种保鲜方法。如盐腌、糖渍、酸渍及烟熏等。使用化学保鲜剂最为令人关注的问题就是卫生安全性。化学保鲜剂中有一些对人体无害或危害性较低的糖、盐、有机酸、酒精等，这些都是日常生活中的常用品。过去常用的烟熏法和硝酸盐添加法，现在因怀疑有致癌性，所以用得越来越少了。还有一些化学品如安息香酸、甲醛、硼酸等也可用于水产品的保鲜，但它们有一定毒性，对人们有危害，并且在食用之前不能完全处理干净，所以现在已不能用。用于保鲜的食品添加剂有许多种，它们的理化性能和保鲜原理也各不相同，有的是抑制细菌的，有的是改变环境的，还有的是抗氧化性的。因此，一定要选择符合国家卫生标准的食品添加剂，以保证消费者的身体健康。 目前，我国水产加工行业采用的化学保鲜方法是用食品添加剂进行保鲜(防腐剂、杀菌剂、抗氧化剂)、抗生素保鲜、糟醉保鲜、盐藏保鲜、烟熏保鲜等，其中用食品添加剂进行保鲜尤为普遍。 从广义上讲，能够抑制或杀灭微生物的化学物质都可以称之为防腐剂。它们的作用原理是控制微生物的生理活动，使微生物发育减缓或停止。杀菌剂就是能够有效地杀灭食品中微生物的化学物质，分为氧化型和还原型两大类。抗氧化剂是防止或延缓食品氧化变质的一类物质，抗氧化剂种类很多，其机理也不尽相同，有的是消耗环境中的氧而保护其品质，有的是作为氢或电子供给体，阻断食品自动氧化的连锁反应，还有的是抑制氧化活性而达到抗氧化效果。 不论采用什么保鲜方法，好的保鲜剂应在维持水分、保鲜、保色、品质改良和安全性上具有独特的性能。具体可从以下几个方面检验水产品保鲜剂的优劣。 一看发泡性好的保鲜剂能显著减少产品在加工、冷冻、烹饪等过程中的重量损失，维持水分，防止产品在货架、冷冻、烹饪过程中的水分流失。 二看鱼品鲜嫩度、弹性及风味好的保鲜剂通过乳化螯合作用，可使产品分子与水分子及肉分子之间形成乳化螯合状态，从而提高产品的鲜嫩度、弹性及风味。 三看鱼品色泽好的保鲜剂能在水产品表面形成抗氧化保护膜，能有效地保持水产冻品的新鲜性，防止储藏过程中水及营养成分的流失，抑制微生物的生长，使食物色泽稳定、外形美观，口感鲜美。 三、厨房里的化学----烹饪技巧篇 1.调味品的添加顺序是以渗透力强弱的尺度的。渗透力强的后强。炒菜时，应先加糖，随后是食盐、醋、酱油，最后是味精。如果顺序颠倒，先放了食盐，便会阻碍糖的扩散，因食盐有脱水作用，会促使蛋白质的凝固，使食物的表面发硬且有韧性，糖的甜味渗入很困难。还有个别原则，是没有香味的调料（如食盐、糖等）可在烹调中长时间受热，而有香味的调料不可以，以免香味逃逸，味精的主要成分分为谷氨酸钠，受不了烹调的高温，只能在最后加入。 烧煮食物时，加调味品的时间，对食物中发生的化学变化也有关系。食物中的蛋白质本身具有胶体的性质，遇氯化钠等强电解质，会发生凝聚作用。例如：豆浆中加入食盐，它就会凝聚，成为豆腐脑，在煮豆、烧肉时，如果加盐过早，一方面汤中有了盐分， 水分难以渗透到豆类或肉里去；另一方面食盐使豆肉里蛋白质凝聚，变硬。这两方面都使豆或肉不易煮烂，当然也不利于人体消化和吸收。 烹煮食物的火侯，也就是温度对食物的影响很大。一般来说，温度升高，可以加快反应速度。例如：炖煮食物的温度约为100度（水的沸点），炒的温度约为200至300度（油的沸点比水高），油炒比油炸的温度略低一些，但比炖煮的温度要高很多。所以，把肉煮酥焖烂的时间要比炒、炸多几倍，锅中的温度与拌炒也有关系。拌炒可使食品受热均匀，但过分拌炒会使锅中温度降低，而且拌炒多了食物与空气中氧气接触的机会也会增多，食物中的维生素C易被氧化而遭到破坏。所以拌炒以后加锅盖必要的，一则可以防止降低锅温，二则可以防止维生素氧化而降低营养价值。 很多家庭在烧鱼时都喜欢加些酒，你知道这是什么道理吗？死鱼中三甲胺更多，因此，鱼死得越久，腥味越浓。三甲胺不易溶于水，但易溶于酒精，所以烧鱼时加些酒，能去掉腥味，使鱼更好吃。酒可去掉鱼类的腥味，也可去掉肉类的腥味；酒的作用并不仅仅如此，食物中的脂肪在烧煮时，会发生部分水解，生成酸和醇。当加入酒（含乙醇）、醋（含醋酸）等调味辅料时，酸和醇相互间发生酯化反应，生成具有芳香味的酯。 2.也许妈妈曾经对你说过，煮豆时，盐别放得太早，要不豆就会煮不烂。这句话很有化学道理。黄豆浸在清水中，黄豆不是慢慢地变“胖”了吗？这实际上也是一种渗透现象。 因为干黄豆中，水分是很少的，我们可以把它看做是浓溶液，而黄豆外面的那层皮，相当于一个半透膜，当黄豆浸到清水中去煮的时候，就会发生渗透现象，结果是清水中的水分子，穿过黄豆皮进到了黄豆里面，使黄豆变胖了。黄豆只有充分浸胖以后，再经过一段时间煮，黄豆的细胞才会被胀破，使豆子煮烂。 如果煮豆时，盐加得太早，黄豆浸在盐水中，由于盐水的浓度比起清水来说，是浓了很多，这样水就很不容易再往黄豆中渗透了。如果加的盐较多，盐水的浓度甚至也可能超过黄豆中的浓度，这样，水就不但进不去，甚至还可能从稍稍变胖的黄豆中“钻”出来，黄豆中没有了足够的水分，难怪黄豆就煮来煮去煮不烂了。 同样的道理，煮绿豆汤、赤豆汤时，糖也不要早早的放；煮猪肉、牛肉时，也不要过早加盐，以免不容易煮烂。 3.家庭中清除蔬菜瓜果上残留农药的简易方法有以下几种： 浸泡水洗法：蔬菜污染的农药品种主要为有机磷类杀虫剂，有机磷杀虫剂难溶于水，此种方法仅能除去部分污染的农药。但水洗是清除蔬菜水果上其它污物和去除残留农药基础方法。主要用于叶类蔬菜，如菠菜、金针菜、韭菜花、生菜、小白菜等。一般先用水冲洗掉表面污物，然后用清水浸泡，浸泡不少于10分钟。果蔬清洗剂可增加农药的溶出，所以浸泡时可加入少量果蔬清洗剂。浸泡后要用流水冲洗2-3遍。 去皮法：蔬菜瓜果表面农药量相对较多，所以削去皮是一种较好的去除残留农药的方法。可用于苹果、梨、猕猴桃、黄瓜、胡箩卜、冬瓜、南瓜、西葫芦、茄子、萝卜等。处理时要防止去过皮的蔬菜瓜果混放，再次污染。 储存法：农药在环境中随时间能够缓慢的分解为对人体无害的物质。所以对易于保存的瓜果蔬菜可通过一定时间的存放，较少农药残留量。适用于苹果、猕猴桃、冬瓜等不易腐烂的种类。一般存放15天以上。同时建议不要立即食用新采摘的未消皮的水果。 加热法：氨基甲酸酯类杀虫剂随着温度升高，分解加快。所以对一些其它方法难以处理的蔬菜瓜果可通过加热去除部分农药。常用于芹菜、菠菜、小白菜、圆白菜、青椒、菜花、豆角等。先用清水将表面污物洗净，放入沸水中2-5分钟捞出，然后用清水冲洗1-2遍。这次研究性学习的意义在于：①获得亲身参与探索研究的体验；②培养发现问题和解决问题的能力；③培养收集、分析和利用信息的能力；④学会分享和合作；⑤培养科学的态度和道德：⑥激发我们的主动性和创新意识，促使我们主动学习，使获得化学知识和技能的过程，也成为理解化学、进行科学探究、联系社会生活实际和形成科学价值观的过程。“研究性学习”恰似一缕春风，给呆板的传统教学带来了活力和生机，使我们在学习中贴近生活，在生活中理解知识。 文秘杂烩网
随着科技负效应的显现,工程伦理越来越受的人们的重视。化学工程有着与其他工程不同的特点。下面是我为大家整理的化学工程应用 毕业 论文，供大家参考。
《 化学工程中计算流体力学应用分析 》
摘要：计算流体力学是以多种计算方程为基础，在多种化学反应设备中进行能量、质量和动量的综合计算，分析出不同守恒定律中，这些变量的主控形式和变化规律，从而优化工程设计和工艺设备，提高化学反应中正向变化的进行，提高热量交换和原材料的反应速率等。从化学工程经济效益的角度分析，有利于工程成本的节约，提升了经济回报。 文章 计算流体力学的基本原理进行分析，并 总结 了其砸你化学工程中搅拌、热交换、精馏塔和化学反应工程的具体应用。
关键词：计算流体力学;求解;基本原理;化学工程;应用
化学工程在我国具有较长的研究与应用历程，并在实际的生产与生活中取得到巨大的应用成效，不仅能够供给正常的生活需求，同时根据新材料的开发，能够满足现代型环保材料的使用。在化学工程中，较多的反映环境和反应机制都是在溶液中进行的，具有质量守恒和热量守恒定律的应用。而这种质量与能量的关系正是计算流体力学的主要原理。通过对实际应用环境和原理的分析，能够优化工程设计和工艺改进，提高化学工程的生产效率。
1计算流体力学在化学工程中的基本原理
计算流体力学简称CFD，是通过数值计算 方法 来求解化工中几何形状空间内的动量、热量、质量方程等流动主控方程，从而发现化工领域中各种流体的流动现象和规律，其主要以化学方程式中的动量守恒定律、能量守恒定律及质量守恒方程为基础。一般情况下，计算流体力学的数值计算方法主要包括数值差分法、数值有限元法及数值有限体积法，其也是一门多门学科交叉的科目，计算流体力学不仅要掌握流体力学的知识，也要掌握计算几何学和数值分析等学科知识，其涉及面广。
针对计算流体力学的真实模拟，其主要目的是对流体流动进行预测，以获得流体流动的信息，从而有效控制化工领域中的流体流动。随着信息技术的发展，市场上也出现了计算流体力学软件，其具有对流场进行分析、计算、预测的功能，计算流体力学软件操作简单，界面直观形象，有利于化学工程师对流体进行准确的计算。
2计算流体力学砸你化学工程中的实际应用
2.1在搅拌中的应用分析
在搅拌的化学反应中，反映介质之间的流动性比较复杂，依据传统的计算形式根本无法解决，并在化学试剂在搅拌中存在不均匀扩散的特点，在湍流的形式中能量的分布状况也存在着空间特点。若是依据实验手段测得反映中物质、能量和质量的变化规律，其得出的结构往往存在较差时效性，实验骗差加大。
通过对二维计算流体力学的应用，能够对搅拌中流体的形式进行模拟，并进行质量、能量等数据的验证。但是流体的变化，不仅与化学试剂的浓度、减半速度有关，还与时间、容器的形状等有着之间的联系，需要建立三维空间模拟形式进行计算流行力学。随着科学技术和研究水平的提高，在通过借助多普勒激光测速仪后，已经对三维计算形式有了较大的突破，这对于化工工程中原料的有效应用和工程成本的减低具有促进的作用，但是在三维计算流体力学中还存在一定的缺陷，需要在今后的研究中不断的完善。
2.2CFD在化学工程换热器中的应用分析
换热器是化学工程中主要的应用设备，通过管式等换热器、板式换热器、冷却塔和再沸器等的应用，能够有效的控制化学试剂在反应中的温度变化。其中根据换热器的形式不同，计算流体力学的方式也就不同。在管式换热器中主要是通过流体湍流速度的改变，增加换热速率的。在板式换热器中是通过加大流体的接触面积，提高换热效率的。而在冷却塔和再沸器中，热量交换的形式更为复杂，但是却群在重复性换热的特点，增加了换热的时间，提高了换热的效果。从总体上分析，计算流量力学中，需要对温度变化、流体的速度变化、热交换面积变化和时间变化进行分析。通过CFD计算流体力学的应用，能够计算出不同设备的热交换效果，并根据生产的实际需求进行换热器的选择使用。
2.3在精馏塔中的应用
CFD已成为研究精馏塔内气液两相流动和传质的重要工具,通过CFD模拟可获得塔内气液两相微观的流动状况。在板式塔板上的气液传质方面,Vi-tankar等应用低雷诺数的k-ε模型对鼓泡塔反应器的持液量和速度分布进行了模拟,在塔气相负荷、塔径、塔高和气液系统的参数大范围变化的情况下,模拟结果和现实的数据能够较好的吻合。
Vivek等以欧拉-欧拉方法为基础,充分考虑了塔壁对塔内流体的影响,用CFD商用软件FLUENT模拟计算了矩形鼓泡塔内气液相的分散性能,以及气泡数量、大小和气相速度之间的关系,取得了很好的效果。在填料塔方面,Petre等建立了一种用塔内典型微型单元(REU)的流体力学性质来预测整塔的流体力学性质的方法,对每一个单元用FLUENT进行了模拟计算,发现塔内的主要能量损失来自于填料内的流体喷溅和流体与塔壁之间的碰撞,且用此方法预测了整塔的压降。
Larachi等发现流体在REU的能量损失(包括流体在填料层与层之间碰撞、与填料壁的碰撞引起的能量损失等)以及流体返混现象是影响填料效率的主要因素,而它们都和填料的几何性质相关,因此用CFD模拟计算了单相流在几种形状不同的填料中流动产生的压降,为改进填料提供了理论依据。CFD模拟精馏塔内流体流动也存在一些不足,如CFD模拟规整填料塔内流体流动的结果与实验值还有一定的偏差。这是由于对于许多问题所应用的数学模型还不够精确,还需要加强流体力学的理论分析和实验研究。
2.4CFD在化学反应工程中的应用研究
在化学反应工程中，反应物和生成物的化学反应速率与反应器、温度和压力等有着较大的联系，在实际的反应中可以利用计算流体力学进行数据的获取。但是这数据的获取具有一定的温度限制，当反应中温度过大，就会造成分子的剧烈运动，其运动轨迹的变化规律就会异常，在利用计算流体力学的模型计算中，计算数据与实际情况会发生较大的偏差。由于高温中分子的运动轨迹和运动速度难以获取，在计算流体力学的实际计算中，就要借助FLUENT进行三维建型，并利用测速反应器进行速度的测量，通过综合的比较分析，利用限元法进行数据的计算。可以得出不同环境下的反应器的流线、反应器内部的浓度梯度及温度梯度。通过CFD软件预测反应器的速度、温度及压力场，可以更进一步理解化学反应工程中的聚合过程，详细、准确的数据可以优化化学反应中的操作参数。
3结束语
计算流体力学对于化学工程的应用具有实际意义，并在经济效益的提高上具有重要的价值，在近几年，化学工程技术人员不断的计算流体力学中展开研究，以二维空间计算和模拟为基础，不断的完善三维空间的流量计算，并得出了一系列的流体流动规律。根据计算流体力学在化学工程中的广泛应用，在今后的化学工程发展中，应加强此类学科的教学与延伸，提供出更有效的反应设备和工艺操作。
参考文献
[1]余金伟,冯晓锋.计算流体力学发展综述[J].现代制造技术与装备,2013(06).
[2]舒长青,王友欣.计算流体力学在化学工程中的应用[J].化工管理,2014(06).
《 能源化学工程专业化工热力学教学思考 》
[摘要]《化工热力学》是能源化学工程专业一门理论性和逻辑性较强的专业基础课，文章阐述了作者在《化工热力学》课程教学过程中如何提高学生对学习本课程兴趣的教学实践和教学体会。通过明确教学内容和教学主线，改变传统的单一的课堂教学，将课堂教学与学科动态及工程实践密切结合，激发学生学习兴趣，培养学生自主学习能力和工程意识，以满足培养能源化学工程领域领军人物的要求。
[关键词]化工热力学;能源化学工程;教学实践;教学体会
化工热力学是化工类学生的专业必修课程之一，主要讲述热力学定律在化学工程领域的应用，包括化工过程中各种形式的能量之间相互转换规律及过程趋近平衡的极限条件等。它是培养学生分析和解决实际化工问题思维方法的重要专业理论基础课[1-3]。然而该课程的课程内容抽象、计算繁琐，学生感到非常难学又缺乏实际应用，在课程学习过程中学生产生恐惧和厌学心理，达不到良好的教学效果，因此，我们对该课程的教学内容和 教学方法 进行一些改革和尝试，希望激发学生学习的兴趣，进而更好地掌握这门课程，为后续专业课程的学习夯实基础。
武汉大学2013年新开设的能源化学工程专业是由1958年原武汉水利电力学院开办的“电厂化学”专业发展而来，主要面向电力行业及高效洁净能源领域(包括超临界火电、核电、生物质能、氢能、新型化学电源等)，培养掌握化学与化工基础理论及能源化学专业知识和技能的未来行业发展的领军人物。
目前，本专业主要有水处理、材料腐蚀与防护、化学监督与控制、能源化学四个主要研究方向。为了适应学校对新专业发展和一流学科建设的要求，2015年在本专业大三学生中新增设了《化工热力学》这门化工类专业的专业基础课程。如何调动学生的课堂积极性，培养学生的创新能力，夯实学生的专业基础，使他们在54学时的学习过程中理解并掌握本门课程的基本概念，并且将抽象的理论与实际的能源化学过程联系起来是本课程的核心教学任务。本文结合我校能源化学工程专业的培养目标，浅谈《化工热力学》的教学体会，着重对教学方式进行了探索和实践，为培养能源化学工程领域的领军人物奠定基础。
1明确教学内容与课程主线
结合我校《化工热力学》课程以工程应用为中心、专业研究方向覆盖面广等特点，我们选用了朱自强等编著、化学工业出版社出版的《化工热力学》作为教材[4]，同时，也鼓励学生使用部分参考教材(《化工热力学》，冯新等编，2008;《化工热力学(第二版)》，陈钟秀等编，2000;《化工热力学导论(原著第七版)》，J.M.史密斯等编，刘洪来等译，2007)[5-7]。化工热力学发展时间较长，已形成较完整的知识体系，如何在54学时内有效地把关键知识点教授给学生是本课程教学实践的关键。
由于本专业学生在大二《物理化学》课程中已经系统学习了理想气体相关的状态方程及其应用，因此在本课程教学中不再赘述，而是重点介绍工程实际应用较多的二参数状态方程、化工热力学分析、溶液热力学、流体相平衡和化学反应平衡等。在教学实践中，首先，详细分析《化工热力学》教材结构，围绕主线内容合理编排知识点;其次，建立好各知识点之间的逻辑关系，让学生在大脑中建立化工热力学框架图;最后，根据能源化学工程专业的需要，适当删减补充了教材内容，结合学科动态，增强化工热力学的应用能力，如燃料电池开路电压的计算、水/二氧化碳共电解制合成气过程中气体组成的计算等。
2改变单一课堂教学模式，培养学生自主学习能力
化工热力学课程设计的公式多而繁杂，学生在开始学习阶段容易产生恐惧厌学心理，传统的单一课堂教学模式具有“教师主导学生学习”的特点，与本课程“教师引导学生学习”的教学目的存在较大偏差。因此，应改变传统单一课堂讲授模式，充分采用“启发式”和“参与式”相结合的教学方法。
首先，教师在 课前预习 阶段设疑(提出问题)，促使学生思考，复习旧知识，预习新知识;其次，教师在教学实践过程中采用多媒体和板书相结合的教学方式解疑(解决问题)，并通过对例题和习题的讲解加深学生对化工热力学原理、方法和应用的理解，同时，教学过程中应避免陷于抽象的说教和枯燥的公式推导之中，重点讲述化工热力学知识点的应用条件和物理意义;最后，课堂教学结束后，教师主动与学生面对面交流答疑(探讨问题)，并设置思考题让学生查阅相关资料。通过“设疑—解疑—答疑”的渐进式教学方法达到对关键知识点举一反三的目的，同时，吸引学生注意力，培养学生自主学习能力，提高学生学习的积极性和主动性。
3课堂教学与工程实践密切结合，培养学生初步的工程观点
化工热力学由于理论性较强、基本概念多且抽象，而且本科生在学习过程中接触科研课题及工程实践的机会较少，将课堂教学内容与科研课题及工程实践紧密结合起来，建立“以应用为中心”、“探究式”的特色教学模式，紧密联系我校在能源化学工程领域(特别是超临界火电、核电、生物质能、氢能、新型化学电源等方面)开发利用的化学工程实际问题，把学科前沿领域的科研成果带入课堂，可以使他们强化科研思想、激发听课兴趣、培养创新能力;同时，可以让学生获取利用化工热力学基本原理解决工程实际问题提供思路和方法，培养学生初步的工程观点。
4考核方式方法研究
传统的期末一张考卷为准的考试方式不利于学生能力的培养，也不能全面地体现学生对所学知识的掌握程度，为了更加系统全面地评价学生对课程内容的认识情况，我们对课程的考核方式方法进行了改革探索。目前，课程成绩总评包括平时成绩和期末成绩两部分，其中平时成绩包括学生的课堂综合表现、课程预习、作业三个部分，各占10%;期末考试采用开卷方式考试，考试的题目偏重于对知识点的理解和其在能源化学过程中的应用。然而由于该课程的课程内容抽象、计算繁琐，教学过程中发现仍有部分学生存在畏惧厌学心理，因此，在今后的教学实践中应考虑进一步激发学生的学习兴趣，增强学生的主观能动性，在课堂教学中引入分组讨论，开展导向性的专题研究，将课程内容与能源化学过程(特别是学科动态)相结合，培养学生查阅资料和分工协作的能力，为学生下一步学习专业课程夯实基础。
5结束语
在《化工热力学》课程的教学实践和尝试中，首先要明确教学内容与主线，打破单一的学生被动听讲的模式，理论联系实际应用，调动学生学习的积极性和主动性，激发学生对教学内容的兴趣，并且在教学的过程中对教学方法进行改革创新，因材施教，为学生下一步学习更专业的能源化学工程知识和从事新能源行业工作奠定扎实的基础。
参考文献
[1]陆小华，冯新，吉远辉，等.迎接化工热力学的第二个春天[J].化工高等 教育 ，2008，3：19-21.
[2]梁浩，刘惠茹，王春花.《化工热力学》教学实践与尝试[J].广东化工，2010，37(1)：157-158.
[3]李兴扬，唐定兴，沈凤翠，等.化工热力学教学改革与体验[J].化工高等教育，2011，3：71-73.
[4]朱自强，吴有庭.化工热力学(第三版)[M].北京：化学工业出版社，2009.
[5]冯新，宣爱国，周彩荣，等.化工热力学[M].北京：化学工业出版社，2008.
[6]陈钟秀，顾飞燕，胡望明.化工热力学(第二版)[M].北京：化学工业出版社，2000.
[7]史密斯JM，范内斯HC，阿博特MM，等编;刘洪来，陆小华，陈新志，等译.化工热力学导论(原著第七版)(IntroductiontoChemicalEngineeringThermodynamics，SevenEdition).北京：化学工业出版社，2007.
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