寓情于理,寓理于例:高等反应工程思政教学案例设计

高等反应工程是化学工程与技术专业研究生的必修核心课程,依托该课程开展思政教育既有意义也有必要。高等反应工程课程包含丰富的思政案例资源,可以发挥立德树人的作用。高等反应工程课程教学团队将分布在课程教材中的知识点整理成5个案例并制作成视频。每个案例均包含人物介绍、时代背景、科学贡献、道德情操。融入思政案例的教学极大地激发了学生的学习兴趣,以“润物无声”的方式将正确的理想信念、价值追求和家国情怀有效地传递给学生,从而实现了知识传授、能力培养、价值引领三位一体的课程教学目标。

CFD模拟融入研究生反应工程课程教学的探索与实践

计算流体力学是一种先进的流动、传热、传质及化学反应模拟手段,与以“三传一反”为特征的化学反应工程有很多共同之处。因此,将计算流体力学模拟引入研究生反应工程教学中十分必要,不仅可以提升反应工程课程教学质量,还可以培养研究生的计算能力。本课程从反应工程问题出发,中间引入计算流体力学模拟进行求解,最后又回归到反应工程问题。文章根据反应工程知识结构特点,将停留时间分布、均相反应器、固定床反应器、气液鼓泡反应器等内容组成独立一章,从教学内容、教学方法、教学实践等方面介绍了计算流体力学模拟在反应工程中的应用。

房地产经营策略对企业业绩的影响

房地产行业作为我国经济的重要支柱产业,其经营策略对企业业绩的影响备受关注。本研究主要分析了经营策略对企业业绩的影响。经营策略主要考虑了投资策略、融资策略和市场策略。研究发现,投资策略和融资策略对企业经营业绩存在正向影响,而市场策略与企业业绩之间的关系并不十分显著,这或许是市场竞争激烈,企业无法尽可能地将市场策略转化为经营成果,需要企业进行深入的市场分析和策略调整。此外,也发现公司规模、行业景气度、企业治理结构等因素对企业业绩同样产生显著影响。研究结果显示,房地产企业应重视经营策略的科学制定和执行,以提升企业的经营业绩。希望本文能为房地产企业提供经营策略选择和业绩提升的参考依据。

半间歇式沸腾床反应器中液相循环速度的测定

采用内径286 mm、高7.2 m的气-液-固三相沸腾床反应器进行了液相间歇、气相连续的操作研究,以水、空气、Al_(2)O_(3)球形颗粒构成三相体系,在固含率(体积分数)12%~30%和表观气速0.086~0.216 m/s下对宏观液相循环速度进行了测定。采用示踪剂法测定反应器进出口的多组示踪剂浓度曲线,使用MATLAB软件对液相轴向扩散系数进行求解,再代入爱因斯坦扩散系数定义式得到液相循环速度。实验结果表明,随着表观气速增大,液相循环速度相应增大;在固含率低于30%时,随着固含率增加,液相循环速度相应增加;但随着固含率进一步增大,液相循环速度的增幅越来越小。

活性炭脱硫研究 (Ⅰ)SO_2-N_2-O_2体系中SO_2的氧化反应动力学

通过测定不同时间活性炭上的ＳＯ３蓄积量，以ＬａｎｇｍｕｉｒＨｉｎｓｈｅｌｗｏｏｄ方法进行了动力学方程的推导，发现整个过程可分为具有不同反应机理的两个阶段．在ＳＯ３蓄积量小的情况下，ＳＯ３对ＳＯ２和氧的吸附不产生影响；在ＳＯ３蓄积量达到一定限度后，则成为一种阻抑物质．同时还获得了吸附平衡常数和反应速率常数．

活性炭表面SO_2的催化氧化三相反应动力学

在氧和水蒸汽共存的条件下，ＳＯ２在活性炭表面发生催化氧化反应生成硫酸而使反应体系变为三相。整个反应过程可分为三个阶段，反应控制步骤为：Ｈ２ＳＯ３＊＋Ｏ＊Ｈ２ＳＯ４＊。通过对反应速率随硫酸蓄积量线性减少的原因进行分析，发现无法采用内部效率因子的概念加以解释。根据Ｌａｎｇｍｕｉｒ－Ｈｉｎｓｈｅｌｗｏｏｄ原理得出活性炭表面存在两类不同的活性中心，其中Ｈ２ＳＯ４和Ｏ２占据一类活性中心；ＳＯ２、Ｈ２Ｏ和Ｈ２ＳＯ３占据另一类活性中心。证实了大孔不参与反应，仅起到输送和蓄积硫酸的作用，反应是在剩余的微孔表面上进行的。

活性炭脱硫研究 (Ⅱ)水蒸汽存在下SO_2的氧化反应机理

利用一等温微分反应器进行了ＳＯ２Ｈ２ＯＯ２Ｎ２体系中ＳＯ２在椰壳炭上的氧化反应本征动力学测定，提出了这一反应的３种可能的机理，通过与实验结果的对比，得出这一反应的控制步骤为Ｈ２ＳＯ３＋Ｏ→Ｈ２ＳＯ４．

涓流床反应器中流区过渡的气相渗透率表征

由于Ergun方程可适用于气液间无相互作用的两相流动压降计算,并且由气相单相和气液两相并流下的气相压降比值可计算气相相对渗透率,因此,Ergun方程可用于涓流床中不同流区过渡和气液相互作用程度的表征。为检验这一方法的有效性,实验测定了空气-水体系在内径140mm有机玻璃塔中不同粒径玻璃珠(1.9、3.6、5.2、9.3mm)组成的床层压降和持液量。由于采用了压力传感器和电容层析成像仪,因此可测定脉冲流状态下的瞬态数据。通过压降的实验值与理论值比较,发现Ergun方程的适用范围有限,在没有进入脉冲流前先已失效,说明此时气液间作用已经相当显著。鉴于此,改用气液两相压降实验值代替理论值进行了气体渗透率的计算,发现不同气液流速和颗粒直径下出现脉冲流时的气体渗透率均低于0.08。

SO_2在活性炭床层中的透过曲线

SO_2在水蒸气和氧共存的条件下与活性炭接触将发生催化氧化反应变为硫酸蓄积在活性炭内部.SO_2在活性炭上的吸附是一种特殊的操作过程，既不同于纯粹的物理吸附又不同于固定床操作.因此，用于这类反应器设计的方法也有所不同.本文建立了计算化学反应存在下吸附现象透过曲线的基本方程式，采用微分反应器进行了吸附等温线和反应速率方程式的测定，并以积分反应器对床层出口处浓度变化进行了检验．本文还对透过曲线的几何形状，床层内部透过曲线随时间的移动和床层出口透过曲线进行了预测．

滴流床反应器压力脉动特性的测量与分析

对一个直径１０ｃｍ的滴流床反应器建立了一套压力在线测量系统。采样速度达到６８６次／秒，已经满足实际测量的需要。利用这一手段，对滴流床中存在的三种典型流型：滴流，过渡流和脉冲流进行了压力脉动测量，并报道了压力脉动数据的直方图分析和谱密度分析。

伴有连续相态变化的反应系统——一种适用于放热气-液-固反应的操作模式

提出了将相变用于过程强化的原理和方法。通过反应放热造成沿反应器的连续相变 ,既可以依靠液相蒸发抵消反应热 ,解决反应器入口段因浓度高造成的移热困难 ,又可以通过催化剂的不断蒸干加快反应后期的反应速率。带有侧线调节的复杂相变被证明是有效的操作手段。通过吸附等温线和动力学测定 ,从微观上描述了相变的发展过程。

填充床中的速度分布预测

Smith等早在闪53年就作了填充床中速度什布的实验研究［’］，但至今尚未建立关于速度分布的普遍化关联式。作为填充床基本件质之一的速度分布，对十正确认识床内的传热传质过程以及建立固定床反应器的模型都具有罩要意义。研究表明1刁，反应器流动模型考虑了速度分布等因素的径向变化，比用平推流模型能更好地预测实验现象。随着对速度分布和空隙率等认识的深入，反应器流动模型越来越真实。Stephenson＊报道了他们的激光测速实验，使实验研究方法趋于成熟，但理论顶测问题仍显得落后。近10年未一直采用修千的Brinkman方程进行预刎叫，们结果与实验现象的偏羔太大。

固定床反应器中扩散反应问题的实验测定

为研究反应器尺度上的扩散反应问题，建立了一个可同时在轴向和径向进行温度和浓度测定的二维壁冷却式固定床反应器。选择３种操作条件进行了实验测定，利用所测实验数据对拟均相二维个推流模型进行了参数估计，发现按平推流模型得到的径向温度曲线在壁面附近同实验测定有很大偏差，本文认为是由于在颗粒大小不容忽视的条件下平推流假定过于简单之故，应当加以改进。

固定床反应器中传热参数的相关分析

传热参数在无反应下敏感性不高，改变模型参数的形式只是数学上的变换，并不能提高参数估计的准确程度，放热反应存在下每个参数都变得很重要，因此时参数的准确程度提出了很高要求。

一个大范围适用的固定床传热参数估计方法

本文研究指出，经典的一维与两维模型传热参数关系式：１Ｕ＝１ｈｗ＋Ｒ４Ｋｅｒ仅仅在Ｂｉ＜１．８０８情况下适用，而Ｂｉ的取值通常在１．１和１０之间。鉴于此，本文建立了新的传热关系式，它由Ｕ＝λ１２２ＲＫｅｒ，λ１２＝１２（１－１．３３Ａ－０．３３和Ｂｉ＝λ１２４ｅｘｐ（－ａλ１２Ｌ）Ｔ０－ＴｗＴ（Ｌ，ｍ）－Ｔｗ－λ１２三个式子组成，其使用范围可拓展到Ｂｉ１０．５３，在整个固定床操作域内无条件使用。同时，此法使Ｋｅｒ的估计从两参数的依赖关系中独立出来，实现了分步估计的目的。文中还对一个著名的传热实验（Ｃｏｂｅｒｌｙ和Ｍａｒｓｈａｌ，１９５１）进行了剖析，揭示出某些实质性问题，对传热研究中应注意的问题提出了建议。

分布参数系统参数估计策略

最小二乘法只是一种简单意义上的拟合，无法对模型鉴别和参数估计起到积极的指导作用。本文从对管式反应器模型方程的正交配置离散出发，导出了配置方程与加权最小二乘法之间的一致性，认为对于非线性模型必须弄清状态变量的过程变化规律，才能有效地进行模型参数估计。在这一原则指导下，对反应工程研究中应注意的各种实验测量问题进行了分析，指出浓度的测定对于复杂反应来说是十分重要的，并用实例对此进行了检验。

学术导向型高等反应工程课程建设成效分析

针对学术型与专业型硕士的不同培养特点,华东理工大学自2013年起将学术型硕士必修课高等反应工程的学时由32提高至64,学分由2增加到4,并将课程性质升级为专业平台课,以打牢研究生的理论基础,培养他们的研究能力,使其了解学术研究前沿。为实现这一培养目标,课程教学团队将教学理念由“基础理论主导型”调整为“学术导向型”,构建了由基础理论、拓展与前沿、学术训练三部分组成的教学体系。教学实践表明,这种三段式教学取得了良好的效果。

碳酸氢铵法(不除钡)生产碳酸锶

反应体系的热力学性质表明:文题的复分解反应是一弱放热反应;可以加入SC_4^(2-)离子以抑制BaSO_4转化为BaCO_3;加入氨水可以提高碳酸氢铵溶液的稳定性。把SrSO_4和BaSO_4含量分别为81.40%、7.93%的天青石经盐酸处理后与碳铵溶液混合。结果表明,在碳铵用量为化学计量比的1.3倍,反应时间3h,反应温度60℃下,矿石转化率可达90%以上。精制过程不需除钡,产品中SrCO_3含量98.83%,BaCO_3含量0.138%。

分析型研究生课程考试之命题设计

考试是评价学生学习情况的重要途径。一份好的试卷除了能起到考核的作用外,还能激发学生的创新思维,甚至对学生产生终身启迪的效果。因此,考题设计应当引起重视。文章以研究生学位课程高等反应工程为例,阐述了分析型课程考试的重要性,通过4个案例分别介绍了图表法和问题转移法两种命题策略。实践证明,将传统的机械记忆类考试变为分析型考试,可起到评价和激发学生创新能力的作用。

研究生学位课程化学反应工程教材建设概况评述

化学反应工程是化学工程与工艺类专业的学位必修课,在本科和研究生教学中占有重要地位。文章通过对几部典型化学反应工程本科教材与研究生教材的对比,发现两者内容构成无太大差别,只是后者的内容更具专业性,更侧重实际过程。但是,本科生和研究生课程的教材都缺乏现代科技的融入,无法与当前的学术研究前沿和工业需求接轨。文章据此指出研究生化学反应工程课程教材内容应充分反映当前的研究理念,还提出了教材建设的思路。