实践创新能力驱动的化工人才培养模式构建与实施

以中北大学“化学工程与工艺”专业为例,构建“学训赛创”四元互促人才培养模式,在扎实的理论教学基础上,融入实验、实习、实训,并结合学科赛事,全面提升学生实践创新能力。实践结果表明,该模式强化了学生对复杂工程问题的处理能力,并显著提升了师资水平,为行业培养了工程创新人才,展现出良好的示范性和推广价值。

超重力⁃水热法制备形貌可控的钛酸锶钡粉体

零维和多维结构的钛酸锶钡(Ba_(1-x)Sr_(x)TiO_(3),BST)粉体分别具有高比表面积和高长径比的优势,为提升材料性能并扩大电子元件中原材料的工业化应用,改善粉体制备过程中分布不均、耗时长的问题,采用撞击流-旋转填料床(IS-RPB)结合水热法制备了添加丙三醇的BST粉体,考察了水热温度、水热时间及丙三醇添加量等因素对BST粉体形貌的影响规律。结合X-射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)以及透射电子显微镜(TEM)对BST粉体的形貌、晶相及组成进行了表征分析。结果表明:在超重力因子为40、撞击初速度10.61m/s、水热温度180℃、水热时间12h的条件下,当添加少量丙三醇时,其充当分散剂的作用,所制得的BST粉体为均匀性与分散性良好的纳米球形颗粒;当添加较多丙三醇时,其充当溶剂的作用,在水热条件下沿单元晶面生长得到了片状及花状形貌。本文提出的超重力-水热法及丙三醇的添加对于工业化形貌可控制备BST粉体探索提供了一种方便快捷的途径。

酮咯酸氨丁三醇复合舒芬太尼用于剖宫产术后镇痛对凝血功能的影响

目的观察酮咯酸氨丁三醇(KT)复合舒芬太尼用于剖宫产术后静脉自控镇痛(PCIA)的镇痛效果及对患者凝血功能的影响。方法选择蛛网膜下腔阻滞麻醉下行择期剖宫产者60例,将其随机分为实验组和对照组各30例。实验组术后镇痛用KT 3 mg/kg复合舒芬太尼1μg/kg,对照组用舒芬太尼1μg/kg。观察术后6、12、24、48 h视觉模拟评分法(VAS)评分,于术前、复苏后及术后4、8、24 h对患者进行痛阈值测定,依据术后疼痛程度评测患者满意度,分别于麻醉前(T_1)、术后1 d(T_2)、术后2 d(T_3)进行血栓弹力图(TEG)分析,并观察术后不良反应发生情况。结果实验组术后6、12、24 h VAS评分低于对照组,实验组复苏后及术后4、8、24 h痛阀值高于对照组(P均<0.05)。实验组、对照组镇痛满意度分别为83.3%(25/30)、63.3%(19/30),两组比较P<0.05。与对照组T_2、T_3时比较,实验组TEG参数R、K值增大,α、MA值降低(P均<0.05)。实验组术后不良反应发生率低于对照组(P<0.05)。结论 KT复合舒芬太尼用于剖宫产术后镇痛效果好,可一定程度改善患者高凝状态且不增加出血量,不良反应发生率低。

并流旋转填料床中磷酸钠法脱除烟气中SO_2

以磷酸钠溶液为吸收剂，采用并流旋转填料床进行了模拟烟气脱硫实验研究。分别考察了液气比L/G、超重力因子β、入口SO2质量浓度Cin、磷酸浓度CL和初始pH值等工艺参数对脱硫率η和气相总体积传质系数KGa的影响规律，并采用Matlab软件分析了工艺参数对η和KGa影响的显著性。结果表明：η和KGa随L/G、CL、β和pH值的增加而升高，其中L/G和CL影响最为显著，而Cin影响最小。在L/G为（2.3～3）L/m3，β为80～110， CL为1.5mol/L 左右，pH=5.5～6，Cin=（0.8～12）g/m3的条件下，脱硫率达99%以上，SO2出口质量浓度低于100mg/m3。表明该工艺具有脱硫效率高、液气比小、节能降耗、设备体积小、适用范围宽等特点，可实现达标治理，具有良好的工业应用前景。

基于TDLAS直接检测法的柴油机NO_x排放在线测试

NO_x是柴油机排放污染物中对生态环境危害最为严重的组分。随着全球环境污染问题的日益严重,柴油机NO_x排放问题受到了广泛的关注。各种排放法规相继出台,一方面对柴油机NO_x排放量提出新的要求,另一方面对测试方法也提出了更高的要求。现有测试方法多为采样分析法,采样周期较长,无法实现污染物排放的实时在线测量,柴油机污染物排放的实时在线测量不仅有利于监管,同时可为优化柴油机的燃烧过程、优化控制策略提供数据支持。光学检测技术作为一种新型的检测方法,其中的可调谐半导体激光吸收光谱技术(TDLAS)因其实验原理简单、响应速度快,在其他领域得到了广泛使用。为验证该方法在柴油机NO_x排放检测中的可行性,实验小组开展基于TDLAS的柴油机NO_x排放实时在线测量研究,针对NO_x的主要成分,利用调谐波长为5 262~5 265和6 138~6 142nm的带间级联激光器(interband cascade lasers,ICL)分别作为检测NO、NO2的探测光源,Thorlabs PDA10JT型热式探测器用来对信号光进行采集。采用直接探测方式在D4114B型柴油机上开展实验研究,并将测试结果与AVL排放分析仪进行对比,其测量偏差小于5%,另外,实验小组利用TDLAS技术的高时间分辨率,对柴油机的变工况过程进行NO_x瞬态排放测量,得到合理的NO_x排放变化结果。因此,采用TDLAS技术对研究柴油机瞬态排放特性具有重要的意义。

利用可调谐激光吸收光谱技术的柴油机排放温度测试研究

针对D4114B型柴油机排放尾气中的CO2气体开展测量研究,计算分析气体的体积分数以及温度。文中以可调谐半导体激光器吸收光谱(Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy,TDLAS)技术原理为基础,利用MATLAB中SIMULINK库中的各个模块,模拟尾气测量的实际过程。仿真结果显示,在模拟柴油机排放环境下,待测量气体CO2的温度仿真相对误差为0.03%。利用船用D4114B型柴油机进行验证实验,在其排气管上增添可视化窗口并安装相应测试系统,利用以半导体为工作介质的可调谐激光器作为激光光源,开展尾气排放中CO2气体温度的在线测试研究,测试相对误差小于4%。由上述研究结果可知,本文中利用SIMULINK搭建的模型所测得的温度值与实际柴油机尾气排放过程中的温度相差较小,因此,其仿真结果能够对柴油机排气测温提供一定的参考。

一种太阳自动跟踪装置的设计

介绍了一种利用光纤传输、光敏电阻检测作为反馈,适时调整和控制步进电机,实现工作平台高精度地自动跟踪太阳的机电装置。介绍了系统结构中的信号反馈系统、控制电路和机械结构,重点描述了反馈系统的原理和设计,并用软件仿真进行模拟,验证其可行性和有效性。

氧化度对超重力场净化硝烟效率的影响

针对两级旋转填料床强化吸收NOx过程中存在第二级效率低的问题,在两级间设立氧化塔,考察硝烟中NOx的脱除率随氧化度、超重力因子、喷淋密度、气速的影响规律。实验结果表明:NOx浓度越高,达到较高氧化度的时间越短;NOx浓度较低时,氧化度达到50%的氧化时间比较短,但要达到90%则需要较长氧化时间;不同超重力因子、喷淋密度、气速等条件下其脱除率均随氧化度的增加而增加;在较高NOx浓度和氧化度下,脱除率高于常规吸收平衡值的5%。

旋转填料床中2种填料压降和传质特性的对比

分别以空气-水和磷酸钠溶液吸收模拟烟气中SO2为实验体系,对装填有θ环和波纹丝网填料的逆流旋转填料床压降和传质特性进行了对比研究,结果表明:在实验操作范围内,逆流旋转填料床的湿床压降随气量、超重力因子的增大而增大,受液量的影响很小;2种填料的湿床压降相差不大,且均低于750 Pa。2种填料的Kya均随喷淋密度、空床气速和超重力因子的增加而增大,当U=6 m3/(m2·h),u=0.73 m/s,β=85及更高的操作范围时,θ环填料的Kya比波纹丝填料高25%以上,说明θ环填料的传质性能明显优于波纹丝填料;最后得到装填θ环和波纹丝填料的旋转床湿床压降和体积传质系数的经验关联式。文中的研究结果对旋转填料床的设计和选型有重要意义。

基于TDLAS技术的柴油机排放气体温度测试系统数值仿真

船用柴油机的排放温度是重要的运行参数,在一定程度上反映了柴油机的燃烧过程,通过测量其瞬态排温信号中可得到燃烧场信息从而控制其排放污染气体。文章采用可调谐激光吸收光谱技术并阐述了温度原理,总结挑选谱线对的原则,利用挑选的谱线与试验数据分别进行MATLAB数值仿真并对其结果进行对比,最后得到的试验挑选的谱线具有更好的灵敏度,适用温度的实时测量试验,对船用柴油机检测温度试验具有参考意义。

化工原理实验开放式教学探索与实践

通过分析化工原理实验传统教学模式存在的局限和问题,结合化工基础实验教学示范中心建设和改革实践,提出了开放式实验教学模式。通过整合实验内容、项目层次化、创建开放实验环境、开发实验网络平台、改革教学与考核方法、加强指导教师队伍建设等措施,构建了一种以学生为中心,以满足创新应用型人才培养的个性化需要,利于学生自主学习的开放式化工原理实验教学模式,并在实践中取得很好的效果。

填料塔中磷酸钠缓冲溶液吸收低体积分数SO_2的体积传质系数

为满足磷酸一钠和二钠缓冲溶液脱硫设计开发的需要,采用磷酸钠缓冲盐溶液为吸收剂,测定和计算了在鲍尔环填料塔中磷酸钠溶液吸收模拟烟气中SO2的体积总传质系数K Y a。在常温常压下,考察了空塔气速、喷淋密度、入口SO2体积分数、吸收液磷酸根浓度和初始pH等工艺参数对K Y a的影响。结果表明,K Y a随着空塔气速、喷淋密度、初始pH和磷酸根浓度的增加而增大;随着入口SO2体积分数的增加先增加后减小;该体系的传质过程受气膜和液膜共同控制。

填料塔中磷酸钠缓冲溶液脱除模拟烟气中SO_2研究

在鲍尔环填料塔中,以磷酸钠缓冲溶液为吸收剂,脱除模拟烟气中SO2,重点考察了气体流量G、液气比L/G、溶液初始pH值和磷酸浓度C L、入口气体中SO2浓度C in等参数对脱硫率的影响规律及适宜操作条件。结果表明:脱硫率随初始pH值、液气比和磷酸浓度的增加而增大;随气量增加而减小;随入口SO2浓度的增加先增加后降低,但变化较小。应用MATLAB软件对操作参数进行显著性分析,显著性由高到低依次为初始pH值、液气比、磷酸浓度、入口SO2浓度和气量。在适宜操作参数pH=5.5~6,L/G=4L/m3~5L/m3,CL=1.5mol/L^2mol/L,G=5m3/h,Cin≤12g/m3下,脱硫率达99%以上,出口SO2浓度可控制在100mg/m3以下。

空-空导弹打靶专家仿真系统

本文介绍一个为检验空空导弹性能而研制的空空导弹打靶专家仿真系统。该系统采用专家经验选择导弹初始攻击条件和目标的逃逸策略,因而可以大大减少检验导弹性能所必需的仿真次数。该系统采用通用型数学模型,并把与具体导弹及目标有关的知识与一般性知识分开,因而具有较强的通用性。

硝化棉虚拟生产操作培训系统

介绍了利用多媒体和虚拟现实等技术开发的硝化棉生产虚拟操作培训系统,详细介绍了该系统的结构、实现途径、培训内容和培训效果。

故障系统的状态估计

本文讨论故障系统的状态估计问题.文中给出了在故障检测滤波器误差方程基础上,利用未知输入观测器或逆系统算法,根据输出误差估计状态误差,从而得到故障系统状态的估计方法.文中还给出了一个数字仿真例子.

故障诊断的启发式参数估计法

本文讨论故障诊断的启发式参数估计法.文中首先讨论了用知识选择待估模型参数,从而减少模型参数估计计算量的问题.接着讨论了在物理意义(体现为知识)下求解方程 p=f^(-1)(θ),从而减小 p 解范围,加强故障定位能力的问题.文末给出了一个用以说明所提方法的仿真算例.

化工原理习题课教学探讨

结合化工原理课程特点,探讨了《化工原理》教学过程中习题课的教学方法:单元小结、综合总结和专题讨论等,师生互动,教学效果显著。

碳化硅陶瓷膜管高温除尘实验研究

采用自制碳化硅陶瓷膜管对某电厂烟气进行了高温过滤性能和再生效果的实验研究。主要考察了三种陶瓷膜管的处理气量对过滤效率、阻力损失的影响以及反吹再生效果。结果表明,随着含尘烟气量的增加,过滤效率逐渐降低,同时压降损失逐渐增大;复合膜的过滤性能优于单一膜或支撑体,反吹再生效果最佳。

血管加压素对心肺转流术后血管麻痹综合征患者血流动力学的影响

目的评价血管加压素对心肺转流术(CPB)后血管麻痹综合征患者血流动力学的影响。方法选取CPB下心脏手术后发生血管麻痹综合征患者14例,分为去甲肾上腺素(NE)组(NE组)和血管加压素(AVP)组(AVP组)。NE组患者输注NE维持平均动脉血压>65 mmHg,当NE输注速率>0.4μg/(kg.min)则加用AVP 0.01～0.04 U/min;AVP组患者输注AVP0.01～0.04 U/min,必要时使用NE维持患者平均动脉血压>65 mmHg。于血管麻痹综合征诊断时(T1,基础值)、注药后24 h(T2)、48 h(T3)、72 h(T4)分别记录两组患者心率(HR)、平均动脉压(MAP)、平均肺动脉压(MPAP)、心排血量(CO)、肺毛细血管楔压(PCWP)、中心静脉压(CVP)及尿量,计算体循环血管阻力(SVR)及肺循环血管阻力(PVR)。并记录儿茶酚胺药物使用量及不良反应。结果两组患者年龄、体重、性别构成比,术前EF、术前治疗用药情况、CPB时间、主动脉阻断时间比较差异无统计学意义(P>0.05)。两组患者血压维持稳定。与NE组比较,AVP组SVR T2时增加;HR T2～3时显著降低(P<0.05);NE需要量T2～4明显降低(P<0.05);尿量明显增加(P<0.05)。结论 AVP可以改善CPB术后血管麻痹综合征患者的血流动力学。