反应工程论文（共12篇）
反应工程论文 篇1
化学反应工程是化学工程、化工工艺等专业的专业核心课程。基本内容包括反应动力学和反应器设计与分析两个方面,目的是使学生掌握研究工业规模化学反应器中化学反应过程动力学的方法和基本原理,掌握理想反应器的设计和分析,进一步以化学反应动力学和理想反应器为基础,对工业反应装置的结构设计、最优操作条件的确定及控制放大等进行研究。通过该课程的学习,要求学生能掌握化学反应工程的基本原理和研究方法,了解科学发展现状,并能综合应用所学知识,对工业实际反应过程进行分析和开发。
由于化学反应工程课的内容比较枯燥,其综合性、工程性和理论性很强,概念抽象,同时又涉及到数学、物理和热力学、传质传热等多方面的知识,学生在学习该课程时普遍反映化学反应工程太难学了,从而产生畏难情绪,且学生被动学习,交差应付的现象严重,这都增大了课程教学的难度,使得教学效果也难以保证。为了让学生能系统掌握本课程的内容,提高教学质量,笔者从教学内容的选取、教学手段、教学方法和考核方式四个方面进行了探索实践,取得了较好的教学效果。
1 精心选择教材和教学内容
教学过程中教材起着非常重要的作用,因此教学中应该重视教材及教参的选择和使用。目前,我校采用的参考教材是天津大学李绍芬编写的 《反应工程》( 第三版) ,该教材是普通高等教育 “九五”国家级重点教材,内容全面,丰富,系统,连贯,是国内非常经典的教材之一。我校师生一直采用该教材,学生和教师们的反响良好。该教材在物理化学课的基础上,从应用的角度论述反应器设计与分析所涉及到的动力学问题,对于反应器设计与分析则着重在理想反应器方面,使学生打下扎实的基础,学会分析问题和解决问题的方法,以便遇到较为复杂的问题时不至于无从下手［1］。在反应类别和反应器类型的选择上重点对气固催化反应及反应器做了较为详细的讨论。这是因为该类反应及反应器十分典型,掌握其基本原理后,当起到举一反三、事半功倍的作用［1］。同时,选择一些优秀的外文版教材如Octave Levenspiel编写的 《Chemical Reaction Engineering》及国内的优秀教材如陈甘棠编写的 《化学反应工程》,朱炳辰编写的 《化学反应工程》作为教学参考书。
授课内容根据授课对象所学专业及学生的基础对众多的内容进行精选,我们教研室将反应工程的前七章作为重点内容讲解,分别为: 第一章绪论; 第二章反应动力学基础; 第三章釜式反应器; 第四章管式反应器; 第五章停留时间分布与反应器的流动模型; 第六章多相系统中的化学反应与传递现象; 第七章多相催化反应器的设计与分析。对于另外四个章节( 多相反应器、生化反应工程基础、聚合反应工程基础和电化学反应工程基础) 也作适当的讲解,以便于引导学生自学,开拓学生的视野和培养学生的创造能力。
2 教学手段的改进
化学反应工程涉及大量化学反应过程及反应器,利用多媒体技术可以使某些用实物难以演示的化学反应过程及设备构造变得可行［2］。对于初涉工程领域的学生而言,为了激发他们对化工学习的兴趣,并使他们形成更全面的感性认识,增加对本课程学习意义的更深入的了解,教师在教学中应广泛收集各种化学反应过程的反应器的图片、设计图纸,将其分类后,从化学反应、材料、反应器的设计等方面结合反应工程的基本原理逐个进行讲解剖析。学生通过真实的或者模拟的影像资料看清楚反应器的内部结构,了解反应器内传质与传热状况,对反应器的设计、放大与优化建立必要的感性认识,从而提高了教学的效果［2］。
同时,由于化学反应工程公式较多,完全采用多媒体教学,学生感到眼花缭乱,采用板书教学,更能帮助学生理解并掌握化学反应工程的基本理论。在公式推导过程中,问题的分析和推导过程是逐渐展开,教师边写边讲,能使学生紧跟老师的思维,较好地控制教学节奏,同时可以在黑板上保留整个模型建立、公式推导和例题讲解的全过程,使学生对公式的推导、模型的建立、解题的思路有整体的认识,从而可以扎实地掌握反应工程基本理论。因此,根据化学反应工程这门课程的特点,笔者采取了以板书为主、多媒体为辅的教学手段。
3 以考试改革为手段,促进教学方法的实施
考试作为一种测量教学方法、教学效果的手段是必不可少的,有利于稳定正常的教学秩序和提高教学质量。该课程的考核方式基本采用笔试,考试的内容主要是基本概念、原理和基本计算,这种考核方式对学生掌握基本理论、基本概念和公式有促进作用,但也存在一些不足之处,学生往往机械地记忆课程的概念、原理、公式,容易出现高分低能现象,忽视了学生的独立思考和创造能力［3］。
笔者在今年秋季学期,将化工产11101 班( 28 人) 的化学反应工程课程申请为长江大学课程考试改革试点课程。具体的实施方案为: ( 1) 期末考试成绩占60%,考试采取半开卷的方式。允许学生在考试中自带规定大小的知识总结,考题遵循“基础、灵活和综合”的特点,这种考核形式避免了学生考前死记硬背公式而不会应用的弊端。( 2) 平时出勤占10%。教师在每次上课时随机点名,这样可以无形之中端正学生的学习态度,提高学生上课的积极性。( 3) 作业独立完成情况占10%。严格规定,只要发现答案一模一样的学生,则这一部分学生的这次作业成绩为零。这样可以督促学生独立完成自己的作业,避免了 “错,都千篇一律,对则全班都对”的抄袭作业情况。( 4) 课堂回答问题占10%。严格规定每个学生在结课之前必须回答至少五次问题,才能取得这一部分成绩,回答问题次数越多,这部分成绩越高。这样一来,就使得本来很沉闷的教学课堂,气氛一下子变得非常活跃,甚至出现多个学生争抢回答一个问题的现象。( 5) 随堂测验占10%。为了增强学生的听课效果,笔者会不时地让学生当堂做一道或者两道小题,考试范围一般是前面的重点章节,要求学生在10 ~15 min内完成。这样的做法既能督促学生认真听课,又能督促学生在课下自觉主动地复习学过的内容,同时又起到了考勤的效果。
基于上述的课程考试改革方案,以及该门课程兼有基础课基本理论及原理变化少和专业课技术及工艺装备变化快的特征,笔者采取了以讲授法为主,辅以讨论式教学法、自学式教学法和互动式教学法。教师在课堂上根据教学计划对学生传授书本知识,在授课过程中突出重点、难点,并补充与该学科相关的前沿动态和最新发展状况; 同时避免 “填鸭式”教学,力求条理性强、语言生动,并通过设问等启发方式调动学生的积极性。
讨论式、互动式教学所采用的方式为精心准备的习题课与问答题。课前教师精心准备符合教学大纲、突出知识点与重点的习题与问答题。教师先讲解典型例题,突出例题的解题思路,然后选择一些类似的习题,让学生主动地上讲台讲解。化学工程与工艺专业产业班的学生是该专业成绩比较靠前的学生,他们在学习上比学赶帮,大部分都有积极主动参与课堂的意识。第一名同学上台讲解时,非常紧张,教师会适时地给予鼓励,缓解紧张气氛; 台下的学生们认真地听着同学的讲解,讲错的地方,教师会鼓励台下的同学进行补充,直到讲解完毕。之后再进行习题和问答题的台上讲解和讨论时,课堂气氛变得十分活跃。这种积极愉快的课堂气氛,使得同学们乐于学习 “枯燥复杂的理论”。
自学式教学所采用的方式为教师指定的四个章节: 多相反应器、生化反应工程基础、聚合反应工程基础和电化学反应工程基础。我校化学反应工程课程安排在大三上学期讲授,高年级学生的学习独立性逐步提高,加之产业班的学生基本理论功底比较扎实。笔者在课堂教学中用一节课的时间将这四章的知识点总结、梳理一下,并指定一些参考书( 朱炳辰编写的 《化学反应工程》和陈甘棠编写的 《化学反应工程》) 及相关文献,让学生自觉主动地在课下采取类比的方法进行学习。在结课前的一小节课上以习题的形式进行测验,以便于考查学生们的自学效果,增强学生独立学习的能力。
4 结语
所谓 “自知者不如好知者,好知者不如乐知者”,在有限的化学反应工程教学课时内,笔者采用这样的教学方法对我校化工专业产业班的学生进行教学,取得了较好的教学效果。我们深知,对化学反应工程这样一门最能体现化学工程与工艺特点的学科,让学生学会分析、解决工程问题是很不容易的,这就需要不断地进行教学方法的探索与改进。
摘要：化学反应工程是化工类学生的专业核心课,对培养学生的化学工程基础、强化工程分析能力具有十分重要的作用。针对化学反应工程课程的特点和教学现状,从教学内容的选取、教学手段、教学方法和考核方式四个方面进行了有益的教学改革,提高了学生学习的兴趣,取得了较好的教学效果。
关键词：化工,化学反应工程,教学改革
反应工程论文 篇2
摘要: 化学反应工程是化工类学生的专业基础课, 对于培养学生的化学反应工程基础、强化工程分析能力具有十分重要的作用。本文阐述了在化学反应工程课程教学过程中, 调整教材内容结构, 组织教学内容、改进教学方式等方面的实践探索与体会。关键词: 化学反应工程;教材改革;教学方法;实践教学
化学反应工程是化学工程与工艺专业的必修课程之一，它是一门涉及高等数学、物理化学、化工热力学、化工设备、化工仪表与自控等知识领域的综合学科, 化学反应的工业化实施、反应器的设计、生产控制的最佳化与安全操作等都离不开它的指导[1]。面对这样一门课程, 如何进行教学, 让学生真正学到专业知识而不仅仅是为了应付考试,很多高校的教育工作者做了大量的探索工作，总结提出了适合不同地域，不同层次学生的教学经验[2-5]。笔者作为这门专业课的任课老师，从自己做学生时学习这门课程，到现在教授这门课程，经过多年的学习和教学发现,要想让学生能够系统掌握本课程的内容, 必须化学反应工程基本观点与相关基础知识紧密联系起来，使学生形成完整的化学反应工程观点。桂林理工大学地处中国西南部经济欠发达地区,为此教学中笔者紧密结合广西化工生产与发展实际, 以培养学生的工程观点和分析解决实际工程问题的能力为目标, 积极进行教学改革, 把课程的理论教学与实际化工生产相结合, 借内容讲生产, 借细节讲概念, 借问题讲方法。下面笔者把在教学实践中得到的一些体会，与大家交流分享。
1、教学与参观结合教学
化学反应工程在形成、发展过程中提出的各种概念和方法从根本上说是为了解决工业反应过程开发、设计、运行中可能遇到的种种实际问题。但学生缺乏必要的工程背景知识, 他们没有化工项目设计的经历和工厂实际操作的经验, 对所学知识的用途认识不明确, 理解不到位, 学习钻研的动力不足, 成为学习的障碍之一。为此讲课时紧密结合实际化工生产与发展实际, 在阐明原理的同时, 我们大量引用学生参观实习工厂的反应器,以及广西化学工业重点发展的制药, 石油化工,污水处理等生产过程中反应器的设计、放大和优化案例来说明反应工程理论运用于生产实践的方法, 让学生感到化学反应工程有实用价值, 从而提高了重视程度和学习的兴趣。针对广西化工科研成果转化为生产力低的主要原因之一是工程放大存在问题的现状, 尤其重视新产品从小试、中试到工业化的工程放大能力培养, 以便缩短开发周期,提升传统产业, 实现经济跨越式发展。学生对化工过程的认识从宏观提高到微观, 从深入地理解上升到工程经验。
2、教学中充分应用数学知识解决化学工程问题
化学反应工程是一门以大规模的工业化学反应过程为研究对象的学科。工业化学反应器内发生的过程涉及化学反应、质量传递、热量传递、动量传递, 控制与自动化等多种学科, 每一种学科又都比较复杂,它们相互影响, 参数之间形成强烈的非线性关系, 在其发展过程中形成了主流研究方法——数学模型方法。教学中涉及的数学问题多而复杂, 所建立的数学模型往往具有多变量、强交联、非线性的特点, 这些模型大多无法解析求解, 而必须通过迭代计算求取数值解。各种数值计算方法, 如求解常微分方程(组)初值问题等, 在化学反应工程研究和工业反应过程开发中都有广泛的应用。笔者认为, 工科学生的计算能力是其创新能力的重要组成部分, 而且数学分析方法的使用使教学中的疑难点变的简捷、明了, 帮助学生更加深刻地理解和掌握化学反应工程的基本理论, 有助于加深记忆, 同时还可以提高分析问题和解决问题的能力。因此, 我们在讲课中详细讲解了这些方法的数学原理和在反应工程中的典型应用。学生在开始接触数学模型计算时往往存在畏难情绪, 感到无从下手, 但经过自己的摸索和教师的指点, 许多学生不但认识到了数学模型计算对求解实际化工计算问题的重要作用, 也掌握了数模计算的一定技巧, 这对他们今后的毕业设计以及实际工作都非常有用。
3、课堂教学与实验教学结合
化学反应工程是人类从科学实验和生产实践中总结发展起来的, 它离不开科学实验和生产实践。对于这种实践性很强的工程学科来说, 实验是学生参加实践获取知识所必需的学习途径。而化学反应工程的主要研究方法也是应用理论推演和实验研究工业反应过程的规律而建立的数学模型方法。所以要教会学生如何建立各类实验反应器, 如何进行实验设计和数据处理, 以便指导学生今后进行毕业论文和科学研究。经过我们的努力2009年建成了化学反应工程实验室, 实验装置有: 多釜串联反应器及流动模型实验装置、均相反应过程多功能实验装置、无梯度反应器宏观动力学速率测定实验装置。实验室建成当年向学生开课, 课堂上学过的理论知识在实验中得到验证, 取得了良好的教学效果。我们不断改进实验教学内容, 逐年扩大综合型实验的比例, 适当增加较高层次的设计实验和兴趣选作实验。针对存在的学生多设备少的问题, 探讨新教学模式, 部分实验采取先做实验后讲理论的方法, 让学生从实验现象和结果中分析总结理论, 从而加深了对理论的理解, 加强了实验动手能力, 提高了设备利用率。
4、结束语
化学反应工程是一门工程类的学科，并具有抽象的理论，复杂的数学模型，实践性和应用性很强。作为化学工程与工艺专业的专业必修课课，教研室从教材的选择、教学方法、实践教学和考核方式等方面进行了探讨，目的在于培养学生用工程的观点来分析和解决工程问题的能力，使学生能应用所学的知识解决工程的实际问题，以适应新世纪化工类人才培养模式对人才素质的要求。多年来，为了上好这门课, 我们花了不少功夫,所做的努力也得到了学生的肯定。但我们清醒地认识到与国内一流高校的同类课程相比, 仍存在一定的差距。为了更好地教好一门课, 用好一本教材, 需要我们做一些对课程及教材内容本身的理论研究,这样才有助于教师本身的提高和充实, 把对课程及教材的理论研究与教学研究结合在一起, 才能把课程讲活, 教材用活, 提高教学质量就不会成为一句空话。
知识的学习是一个复杂的过程，涉及多方面的因素。尽管影响因素多，但主体仍然是学生和教师。针对目前的现状，笔者对这门课的教授提出如下建议：（1）在新学期开始上课前对学生进行基础测试，对学生的整体水平有一个定量的认识。（2）基于测试的结果、教学大纲和课时，调整教学的侧重点，强调讲解的精而深，同时兼顾内容的系统性和完整性。参 考 文 献：
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反应工程论文 篇3
关键词：化学反应工程；实践教学；改革
中图分类号：G642.423文献标识码：A文章编号：1671-0568(2012)41-0136-02
化学反应过程是化工生产过程的核心，流程中反应器的投资不一定最大，但反应器的设计精度、操作控制精度均要高于其它设备，是决定最终产品产量和质量的关键部位。化学反应工程是一门研究工业反应过程的开发和反应器设计、优化、放大的工程学科。目标是通过学习培养学生分析、解决工业反应器设计、操作和控制中遇到的实际工程问题的能力。化学反应工程是人类从科学实验和生产实践中总结发展起来的，它离不开科学实验和生产实践。学生在学习时普遍感到理论抽象、数学推导繁琐、工程问题多，不少学生认为化学反应工程课程是大学中最难学习的课程之一。本科生的工程背景知识不足，仅靠理论教学难易将反应工程基本原理与工业反应过程有效结合，难易将知识内化为学生的能力。开好这样一门课程，改革实践教学是深化书本理论知识、强化工程应用能力的有效途径之一。为此，青海大学化工学院(以下简称“我院”)在加强实践性教学方面进行了一系列的探索，采取加大课程实验、开设课程设计、开展反应器操作仿真实训、鼓励学生参加科研活动等一系列改革措施，取得良好的教学效果，显著加深了学生对化学反应工程基本原理的理解，有效提高了学生在反应器设计、科学实验研究、反应器操作等方面的实践动手能力。
一、开设课程设计、培养学生应用知识和反应器优化设计的能力
我院开设了为期2周的化学反应工程课程设计，要求每个学生独立完成硫酸转化器设计，采用二转二吸中的“3+1”或“2+2”式工艺、四段间接换热绝热式固定床催化反应器。每个学生的设计规模、进一段的原料气组成、净化率、转化率、吸收率不相同，学生自己查阅文献资料、查找设计方法、搜集计算公式、选择工艺参数进行设计。完成后撰写设计说明书，内容包括设计任务书、目录、设计方案简介、工艺计算、设计结果汇总、设计评述与讨论、参考文献，等等。设计过程中学生之间广泛讨论，商讨设计方法，学习氛围浓厚。虽然过程相似，但设计条件不同，每个学生都要单独完成自己的设计任务。通过该课程设计，学生对固定床催化反应器的形式和特点，固体催化剂的性能、内扩散有效因子的概念和计算方法，平衡温度、平衡温度曲线的概念和绘图方法，最佳温度、最佳温度曲线的概念和绘图方法，各段进出口温度、进出口转化率的最佳分配方法，利用本征动力学方程，通过数值积分计算反应时间的方法，催化剂用量的计算及校正方法，反应器直径、高度及其它附件尺寸的计算方法等知识点，有了深刻的理解和较好的掌握。
二、逐步加大实验、巩固所学知识、培养实验动手能力
对于化学反应工程这种实践性很强的工程学科来说，实验是学生参加实践获取知识所必需的学习途径。而化学反应工程的主要研究方法也是应用理论推演和实验研究工业反应过程的规律而建立的数学模型方法。所以教会学生如何建立各类实验反应器，如何进行实验设计、反应条件选择和数据处理非常有用。为此在课程建设中，我院通过专业实验课、综合设计型实验课，逐步加大与化学反应工程有关的实验。目前开设多釜串联流动特性的测定、管式反应器流动特性测定两个验证型实验；开设乙酸乙脂水解反应动力学的测定、乙醇催化裂解制乙烯反应动力学测定、乙苯脱氢制苯乙烯、反应精馏制乙酸乙酯等四个综合设计型实验。通过实验，学生对返混、脉冲法、阶跃法的概念以及停留时间分布的测定方法，多釜串联模型、轴向混合模型的流动特性，理想流动反应器与实际反应器停留时间分布的区别，连续均相流动反应器的非理想流动情况及产生返混原因，全混釜中连续操作条件下反应器内测定均相反应动力学的原理和方法，反应精馏与常规精馏的区别，连续流动反应体系中气——固相催化反应动力学的实验研究方法，温度、浓度、进料流量对不同反应结果的影响，转化率、选择性及收率的概念及计算方法等知识点，有了透彻的理解。课堂上学习的理论知识，不但在实验中得到验证和巩固，而且得到了应用，掌握了反应动力学的实验测定和相关设备的使用方法。
三、开展仿真实训、培养实践操作能力
我院以前有四周生产实习，实习中遇到企业为了安全和效益等因素不允许学生亲自动手操作时，学生得不到实际操作设备的锻炼机会；一般实习一个化工产品的生产过程，学生掌握了工艺流程、生产原理之后，实习后期学习兴趣、主动性降低，影响实习效果等问题。而且目前大部分化工企业采用DCS控制，技术员主要在控制室通过电脑操作控制生产过程。随着信息时代的到来，计算机仿真技术的应用越来越广泛，采用仿真技术将复杂的工业反应过程虚拟化，从而在计算机上以“慢速”再现反应过程及变化特征，将“抽象”化为“形象”，动态演示工业生产过程。并且，仿真实训具有无消耗、无污染、可重复操作等优点。为此我院购买了北京东方仿真软件技术有限公司的化工培训软件，在校内建立仿真实验室，开展仿真实训教学。将以前四周全在企业的生产实习改为前两周在企业生产现场实习，后两周在校仿真实验室开展仿真实训。目前我院开设的与化学反应工程有关的仿真实习项目有固定床反应器单元、流化床反应器单元、间歇反应釜单元，以及30万吨合成氨生产工艺中的反应部分、甲醇生产工艺中的反应部分，等等。学生要进行冷态开车操作、正常生产操作、停车操作、故障处理操作，以及单人单工段、多人单工段、多人多工段等操作环节的实训。通过仿真操作训练对于学生了解化工反应过程、以及工艺和控制系统的动态特性、提高对化工生产过程的运行和控制能力具有特殊效果。这种运行、调整和控制能力，集中反映了学生运用理论知识解决实际问题的水平。所以，仿真训练是运用高科技手段强化学生掌握知识和理论联系实际的新型教学方法。
四、参与科研活动、培养创新能力
鼓励和指导学生参与科研活动，培养创新能力，是我院进行的又一项加强实践教学的改革措施。引导学生积极申报国家大学生创新型实验计划项目、青海大学“大学生科技创新基金项目”、吸纳学生参加教师的科研项目，结合毕业论文实验，给学生提出难度、深度和工作量相对适中的课题，或从教师承担的科研项目中分出一部分专题，让学生在教师的指导下开展研究工作。经过多年努力，目前我院化学工程系近30％的学生参与科研活动。参与完成了粒状吸附剂制备、沸石吸附性能表征、反应沉淀法分离油田水中的钙镁离子、处理锌冶炼废水的中试反应器设计、屠宰废弃物发酵反应条件优化、固相反应法制备硫酸锌、化学沉淀法分离盐湖卤水中的钙镁离子等与化学反应工程知识有关的课题。使学生接触和了解部分学科前沿知识和研究动态，拓宽了学生的视野。科研中探索出的新思路、新方法、新对策，启迪与开拓了学生的创新意识。
实践教学是理论教学的补充和升华，我院为加强实践教学采取的一系列改革措施，深受广大学生的欢迎和积极参与，取得了良好的教学效果。学无止境，只有继续改革与探索，才能进一步提高人才培养的质量。
化学反应工程教学方法的探讨 篇4
关键词：化学反应工程,物料衡算,工程概念
上海电力学院原系部属院校,原化学专业主要是为电力系统水处理专业培养工程技术人员。随着社会和经济的发展,学院在原水处理专业的基础上衍生出以能源化工为背景的化学反应工程与工艺专业。
化学反应工程是化学工程与工艺专业的一门重要专业课程,涉及前期学生学过的课程有高等数学、物理化学、化工原理、化工热力学和化工传递过程,是一门综合性强、涉及面广、数学要求高的专业技术课程[1]。化学反应工程在工业规模化学反应过程的开发和优化,特别是工业反应装置的选型、反应器尺寸的确定及反应操作的最优控制方面起着重要的作用[2],该课程涉及大量数学模型的建立及理论推导,通过该课程的学习使学生能够灵活应用基础理论,优化反应器的设计,优化控制反应过程参数。
如何使学生掌握化学反应工程的基础理论和计算方法,理论联系实际,具备工程概念,能够灵活地应用基本理论分析问题和解决问题,是讲授这门课程所面临的难点。在教学过程中,我们采取了以下措施提高学生对化学反应工程课程的兴趣和学习的积极性,以达到教学的目的。
1 厘清教学主线,理论由浅入深
目前市场上有几十种 《化学反应工程》教材,根据我院学生的实际情况,我们选用了由张濂等主编的 《化学反应工程原理》。根据多年的教学经验,在讲课中我们紧紧抓住前期物理化学、化工原理和化工传递过程课程中学过的物料衡算和能量衡算的基本概念,讲解理想反应器时紧扣反应速率方程式、不同反应的浓度分布、理想反应器类型的基本概念及图解方法;介绍非理想反应器时注重讲解非理想产生的原因,从衡量非理想程度的方法角度出发,说明多釜串联模型和扩散模型。在讲课中,我们从物理化学中的化学反应动力学讲起,引入到复杂化学反应动力学的表达式。在讲授反应器设计时,先复习前期化工原理和化工传递过程课程中学过的定态、非定态物料衡算方程式和热量衡算方程式,讲解有反应时的物料衡算只是在原有的物料衡算方程中加了反应的量,再推倒到间歇反应器和连续流动反应器设计方程和各种反应器的特性,以及反应器间的相互联系,让学生整体了解所学知识,明确课程内容讲解的思路,这样讲解使学生较容易理解和掌握化学反应工程的基本分析方法。在教学中,我们注意由浅入深、循序渐进,注意突出重点、难点,抓住共同特点,深入讲解典型内容。
2 融会贯通,提高分析问题能力
化学反应工程涉及到的数学知识有初等数学、微积分和常微分方程,还需要概率论和数理统计方面的基础知识。为了使学生能熟练、灵活地应用这些数学知识,我们在教学中将抽象的数学方法予以具体的内容表达( 如根据物料衡算求得的反应器体积计算公式,就是高等数学中的面积积分公式) ,在讲解时应用图形说明积分公式,使学生容易理解。在每堂课前复习上次课程讲过的内容,着重强调其中的基本概念,起到承上启下的作用。授课中反复强调物料衡算在不同反应器中应用,加深学生对化学反应工程基本原理的理解[3]。
由于学时的限制,学生只学习了典型反应器的基本理论及应用。我们在讲课中注重讲解反应工程中不同反应器反应时间图形的计算,详细说明高等数学中的面积计算在工程中的具体应用。为了提高学生分析问题、解决问题的能力,我们将循环反应器章节作为自学内容,由学生自己应用物料衡算的基本原理,推导设计方程式,然后予以点评。这样充分调动了学生学习的积极性,使学生能够将所学的知识融会贯通,举一反三,从而牢固掌握化学反应工程的基本理论和分析问题的方法。
3 教学与讲座相结合,培养工程概念
教学中很重要的环节是学生创新能力和工程分析能力的培养。我校是一所原隶属于能源部并有着发电工业背景的工科学校,学校的教学目标主要是培养工程技术人员,因此在教学过程中必须注意提高学生解决问题的能力和实践操作技能。在教学过程中,为了加强学生工程实践概念、充分了解化学反应工程理论在工程中的作用,教学中在讲解了化学反应工程基本概念后,专门聘请具有实际经验的工程师和科研技术人员开办讲座,由他们介绍在实际工作中如何应用化学反应工程的基本概念去解决生产和科研中的实际问题,如何灵活地将反应工程知识应用到化工开发研究中,如: 间二甲苯氧化制间笨二甲酸扩产改造中的反应器标定; 环境工程废水处理中如何测定反应速率,根据反应特性进行反应器的优化组合; 电厂水处理中树脂交换设备的操作参数控制; 等等。
通过讲座使学生对反应工程基本理论有了进一步的理解,同时加深了解了化学反应工程在工业开发和优化中的作用,以及化学反应工程中的实际应用。在加强学习理论知识的基础上,注意强化科研实践与课堂教学的结合,提高了学生的学习兴趣。
4 教学与课堂讨论相结合,掌握应用所学的知识
化学反应工程课程以综合性和广泛性的工程理念贯穿其全部内容,因此从实际出发,学会分析、解决工程技术问题,是化工反应工程教学的一项非常重要的任务。在教学中,我们将第七章的部分内容进行课堂讨论。通过课堂讨论,启发学生的创造性思维,激励学生的创新动力,培养学生主动获取知识的欲望和独立思考的能力,调动其学习积极性,并注重提高他们的综合素质[4,5]。在课堂教学课程安排中,我们有目的地安排组织课堂讨论课,如对课本中一些结论进行讨论和论证,每组4 ~ 5 人,目的是通过讨论理解其基本原理和方法,掌握课本上的基本知识,熟悉反应工程分析问题的方法和原则。或提出与化学反应工程有关的问题由学生自行设计实验方案,进行专题讨论,与所学的知识有机结合,提出克服工程上传递和流动等物理因素对化学反应影响的实验方案,从反应器类型、操作方式和操作条件出发,使学生了解反应器内传递过程中影响化学反应的各种因素,学会应用学过的知识测定反应器的操作参数实验,以及与传递过程规律相结合,解决反应过程的优化和控制等问题。在讨论课上,其他小组的成员可以提问,由该组的成员作出回答。为了上台讲好课,课前小组成员要充分讨论,翻阅一定量的书籍。通过学习和研讨,有利于培养学生创新性思维,提高研究能力、掌握正确的研究方法。在课堂讨论中,教师可以系统简释理论知识,学生也可以相互间自由讨论、争论,由此掌握基本理论,提升自身素养,并在掌握现有知识的同时,努力探求新知识。这样不仅让学生学会分析问题,更让他们学会对所研究的问题进行综合归纳和比较,懂得如何发现新问题,并寻求解决问题的途径。通过开展讨论式课堂教学,大大调动了学生的主观能动性[6]。
5 结语
化学反应工程课程有大量理论模型的数学推导和工程实践方面的问题,通过课堂教学、课堂讨论和专题讲座使学生掌握化学反应工程的基础理论,培养学生能熟练运用所学理论知识解决相关领域实际问题的能力,通过以上的教学探索,我们获得了有益的教学经验,收到了较好的教学效果。
参考文献
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反应工程论文 篇5
矿化垃圾反应床处理渗滤液的工程应用
摘要：矿化垃圾含有大量的高活性微生物种群,具有高效处理渗滤液的能力.9月以矿化垃圾反应床为主体的.规模为70 m3/d的渗滤液处理系统在山东省即墨市垃圾填埋场正式运行,其出水COD浓度可达到国家二级排放标准,BOD5、NH3-N、TP、SS和大肠杆菌等指标均达到国家一级排放标准,系统运行费用约为3元/m3.作 者：潘终胜 赵由才 PAN Zhong-sheng ZHAO You-cai 作者单位：同济大学,污染控制与资源化研究国家重点实验室,上海,200092期 刊：中国给水排水 ISTICPKU Journal：CHINA WATER & WASTEWATER年，卷(期)：,22(6)分类号：X703.1关键词：矿化垃圾反应床 渗滤液 工程应用
太有反应与太没反应 篇6
“不知道。”站在门口的服务生看起来两眼茫然，没有表情。
“那你总可以告诉我前面候位有几组吧？”泰丰又问。
服务生瞄了眼密密麻麻的登记表：“大概三十几组吧！”
“这样我们可以在一个小时内吃到中饭吗？”
这服务生开始接手机。泰丰又问了几个问题，他都像没听见似的。
泰丰生气了，拉走玉儿：“走，我们离开这家烂餐厅！哪有人这样，一点反应也没有。”
玉儿并没有生气，她的嘴角带着神秘的微笑，想到了某件事情。有些事情很奇妙，我们自己常做，却容不得别人做。她想到，虽然泰丰算是个不错的老公，他很负责任，也很正直，但是，他也常用“没有表情”“没有回答”“好像没有听到”来对待她。她自认为不是个啰唆的女人，有时想跟他聊聊天，但也许他上班累了，或开车想要专心点，她的话语像水一样被吸进绵密的砂子里，没有接收到一点响应。所以她会再讲一遍。
“刚我有听到啊。”
“那你为什么没有反应？”
他的答案是，他并不知道他一定要有反应。他以为只有带问号的问题才必须回答，她跟他说话，他不必要有反应。
这对女人而言，是不可思议的，对男人而言，听长官说话或训话没有反应是理所当然。
她明白，所以可以体谅，虽然还是偶尔会把他的这种没反应的习惯解读为“把我当空气啊”“我是否哪里得罪你啊”而有点不高兴。
玉儿没有当场点破这一点。到某天他看来心情还不错的时候，她才告诉他：你会因为服务生没反应，觉得他不尊敬你，我说话你没反应，我也有被漠视的感觉啊。
他搔搔头说抱歉，尽量改。
她明白，这种习惯，要立刻改很难。
说不定，他也觉得她“太有反应了”。她来自一个热情的家庭，当家庭里的成员发生事情时，大家嗓门都很大，同情心都很足，在他眼里，也很像一出狗血连续剧。
就是这种冷热中和，才让他们维持一个稳定的家吧。太没反应，家庭很冷漠，没有感情滋养家中蓬勃生气。太有反应，家庭很不平静，常慌成一团做不出理智决定。
UBF反应器改进及工程应用 篇7
近年来, 废水厌氧生物处理技术作为一种低成本的废水处理技术在国内外得到了广泛的应用, 而厌氧反应器作为厌氧生物处理技术中的核心部分起着至关重要的作用。上流式厌氧复合床 (UBF) 反应器由于结合了上流式厌氧污泥床 (UASB) 和厌氧生物滤池 (AF) 的优点越来越受到国内外研究机构和专家学者的关注。
UBF反应器是由加拿大学者Guiot于1984年开发, 对制药、化工、造纸及食品加工废水的处理效果极佳。新加坡南洋理工大学的Yu和Gu研究了UBF处理酿酒废水时的甲烷化作用, 结果发现其产生的甲烷量极具利用价值。香港大学的Fang等比较了UASB、UBF、厌氧流化床 (AFB) 和厌氧附着膜膨胀床 (AAFEB) 处理高浓度废水时的启动特性, 实验数据表明UASB和UBF的启动效果最好。UBF反应器具有如下优点:1有机负荷高, 占地少;2生物量大, 生物活性高, 抗冲击负荷能力强;3上部的填料层可以有效地阻止污泥的流失, 还能够起到三相分离的作用, 因此结构较UASB简单;4反应器中的填料有利于颗粒污泥的快速生成。
1 UBF启动试验
本试验装置的接种污泥采用啤酒厂厌氧消化池污泥, 启动阶段初始进水以淀粉溶液为主, 并逐渐添加化工废水, 直至UBF反应器中的厌氧污泥完全被驯化为该化工废水的专性污泥。启动部分试验共进行32d。
随着VLR的提高, 以及进水中化工废水的比例加大, UBF反应器的COD去除率呈下降趋势 (去除率从90%降到80%以下) , 表明化工废水中环己烷和环己醇等难降解有机物抑制了厌氧微生物的代谢过程。COD去除率随着反应器中厌氧微生物的逐渐适应而最终稳定于75%左右, UBF反应器启动成功。
为更好地揭示启动阶段VLR对UBF反应器COD去除率的影响, 绘制了VLR与COD去除率的关系。当VLR (COD) 从0.45kg/m3·d上升至1.30kg/m3·d时, 其COD去除率从90.095%降至75.06%, 表明随着VLR的增加, 其COD去除率随之降低。
2 UBF运行试验
在初始阶段, 随着VLR的逐渐提高, COD去除率也随之提高, 当VLR (COD) 为2.12 kg/m3·d时, 其COD去除率为82%。但是, 当VLR (COD) 继续增加时, COD去除率开始下降, 之后稳定在65%左右。该现象表明反应器中的厌氧微生物已经达到其耐受毒性的极限, 继续提高负荷只会抑制其生长。通过显微镜观察可发现UBF中已形成性状较好的厌氧颗粒污泥。
3 试验结果分析
本试验中UBF采用的填料为活性炭, 活性炭具有较强吸附有机物的能力, 因此启动初期COD去除率较高可能归因于活性炭的吸附作用, 待其吸附饱和后, 厌氧微生物开始发挥主导作用对废水中的有机物进行降解。活性炭是一种含碳量高, 具有耐酸、耐碱和疏水性的多孔介质。本实验采用的是颗粒状活性炭 (柱形炭) 。活性炭的吸附能力与其微孔结构、化学组成、碳表的各种官能团及非碳原子的存在有直接关系。在活性炭表面上的吸附能力主要取决于范德华力中的色散力及微晶炭层的结构。活性炭吸附、浓缩了废水中所含的营养物, 并且其粗糙凹处具有遮挡水流的剪断作用力, 有利于微生物的繁殖。这种方法不仅可以提高处理效果, 而且能大幅度延长活性炭的使用周期。
试验用废水中含有环己醇和环己烷等难降解有机物质。这些难降解有机污染物的生物降解过程是涉及多种环境因素和自身特性的复杂的转化过程, 因难降解有机污染物本身的物质特殊性 (结构的复杂特殊性和生物毒性) 所致, 其生物代谢作用的主导类型是共代谢降解, 即难降解有机污染物的降解是依靠同时存在于同一系统中的易于被微生物利用的基质为其提供碳源和能源作为支持实现的。难降解有机污染物的共降解反应是由微生物活性酶 (关键酶) 决定的。难降解有机物的降解难点就在于可利用的难降解有机物的关键酶的缺乏和生物抑制作用, 而关键酶存在着诱导合成、自然老化、毒性抑制和自我恢复等一系列行为过程。国内外研究证实, 绝大多数有机物不能直接被微生物利用作为生长基质, 但是它们可以通过共代谢而改变其结构被其他微生物降解。因此, 为了降解某一种难降解有机物, 可以利用一种合适的生长基质来诱导所需的酶以及产生足够的能量来驱动难降解有机物的最初转化。
4 结论
启动实验中COD的去除率随VLR (COD) 的提高而降低, VLR (COD) 的冲击太大使得反应器中的微生物暂时适应不了而受到抑制, 但COD去除率最终趋于稳定, 厌氧微生物已开始被驯化。运行实验阶段初期, UBF反应器中污泥松散, 沉降性较差, 易悬浮, 颗粒污泥数量少;UBF反应器运行正常后, 颗粒污泥大量形成, 出水水质明显好转。本文的启动和运行试验表明, UBF反应器在处理高浓度难降解有机废水上具有启动快和运行稳定的优势。
摘要：采用上流式厌氧复合床 (UBF) 反应器, 以某化工厂生产废水 (含大量环己烷、环己醇及少量硫酸钠) 为对象对反应器的启动和运行特性进行了试验研究, 结果表明当COD容积负荷 (VLR) 为2.12kg/m3·d时, 其COD去除率最高 (82%) , 反应器中形成厌氧颗粒污泥。试验验证了UBF在处理高浓度难降解废水时, 具有启动快和运行稳定的特点。
关键词：环境科学,上流式厌氧复合床 (UBF) ,启动,运行,厌氧颗粒污泥
参考文献
[1]李斗, 李东伟, 高先萍, 马华平.UBF反应器启动及运行特性研究[J].中国科技论文在线, 2009-05-15
反应工程论文 篇8
1《化学反应工程》网络课件的设计
1.1 网络课件的总体设计
《化学反应工程》网络课件主要参考了朱炳辰编写的《化学反应工程》[5], 根据相应的教学大纲, 确定了本课程的教学目标, 并指出了重点以及难点。尽可能的展示《化学反应工程》内容的完整性, 其内容主要包括:应用化学反应动力学及反应器的设计基础、气-固相催化反应本征及宏观动力学、釜式及均相管式反应器、反应器中的混合及对反应的影响、固定床气-固相催化反应工程、气-液反应工程、流-固相非催化反应、流化床反应工程、气-液-固三相反应工程等, 网络课件的内容设计注重化学工程与工艺相结合, 基本原理与反应器设计相结合以及反应影响与传递影响相结合等, 使学生能够结合相关的内容达到对本课程整体的掌握, 达到融会贯通, 并且能综合应用本课程的知识来解决实际生产的问题。其总体设计理念是充分体现学生的主体地位, 让学生通过网络课件能够进行自主学习, 加深对课程的理解与掌握, 并能应用到实际生产中, 为化工类行业的发展做出贡献。学生通过网络课件的课程教案、教学课件、在线测试等教学环节中达到对该课程重点、难点的理解和掌握, 从而体现出网络课件教学的优势。其教学主要包括课程教案、教学课件、教学视频工程案例、实验动画、在线测试、师生互动等各教学环节。每一知识点都有一些相关的链接, 学生由浅入深地学到与知识点相关的概念、原理、应用以及最新研究进展等, 学生通过这些链接可以扩宽知识面。网络课件主要通过文字、图片、视频、声音或动画来展示课程的主要内容, 生动形象的体现了课程中抽象的以及难以理解的知识点, 让学生能够更加容易的实现对知识点的掌握。
1.2 网络课件的技术方案以及模块结构的设计
根据学校的网络与服务器情况, 该网络课件的技术方案如下: (1) 使用广西大学的网络与服务器; (2) 操作系统为Window2000; (3) 使用ASP语言开发IIS为网站服务器自主开发; (4) 使用Access数据库作为数据存储; (5) 使用FTP进行网站日常维护与更新。该网络课件的模块结构图1所示。
模块结构相当于一本书的目录, 简单、清楚明白的模块结构能够使学生快速找到自己所需要查找的内容, 该模块结构具有较强的层次性, 采用框架页面显示, 并带有箭头指示, 学生可通过模块结构箭头指向来对需要的内容进行快速导航, 以达到快速找到所需内容的目的。通过点击各个模块就可进入各个模块, 学习相应的内容。本网络课件的模块结构 (图1) , 子标题与主题联系紧密, 采用不同颜色标注, 层次分明, 并且安排有序。
1.3 网页结构设计
整个网页主要分成三部分, 上面放置一级菜单, 如课程教案、教学课件、教学视频工程案例、实验动画、在线测试、师生互动等。点击一级菜单可看到各子菜单, 一级菜单下面的主体分为左右两部分, 左边部分纵行放置各章节按钮, 点击按钮可直接进入各章节的学习。右边部分横排放置各章节主要内容的小窗口显示, 点击小窗口可全屏看到所需学习的内容。
1.4 网络课件内容设计
网络课件内容的设计不但要考虑正确传播教学信息, 还要考虑学生的学习效果。课件主要包括以下内容:
课程简介及大纲:该部分内容主要包括该课程的概述性描述、介绍该课程在化学工程与工艺专业的课程体系 (教学体系) 中的地位、课程内容简介, 要达到的教学目的和效果, 相关课程或课程学习基础, 使学生对该课程的大致内容、课程内容及相关知识有简单的了解。按照学校教务处和专业培养要求编写《化学反应工程》课程教学大纲, 包括课程的教学目标与任务, 课程内容及基本要求, 理论教学及实验学时安排, 课程考核方式, 教材与参考资料等。使学生对该课程的具体教学内容、教学手段、教学要求、学习的重点等有较详细的了解。教学大纲是整个课程的纲领性文件, 在教学过程中, 将严格按照教学大纲的要求, 从事教学活动。
课程教案:课程教案是配套理论课教材的辅助材料, 主要包括每一章的教学目的、要求, 课堂讲授内容及学习重点、难点, 作业要求等, 随时提供查阅。
教学课件:以Power Point等形式制作的电子演示课件, 对一些难于理解的反应过程采用动画演示, 主要强调与该课程相关的重、难点知识回顾和加强, 解题思路和解决方案, 供学生自学或复习用。
教学视频工程案例:部分课程在我校录播教室进行教学并拍摄录制的教学视频, 对课程内容进行跟踪教学, 以便学生课后再对部分难点内容进行自学、复习等。收集部分重要化工过程中的反应器的案例, 采用视频、动画、文字等相结合的方法对这些案例进行讲解, 通过对这些工程实例的展示、讲解, 培养学生的工程概念与动手能力等。
实验动画:包括各种虚拟实验, 部分难于理解的以及比较抽象概念等教学难点内容进行动画演示, 课程内容的动画阐释等。
在线测试:对历年本课程考试的试题及部分国内外著名大学该课程的试题进行汇总, 使学生了解《化学反应工程》的核心内容。同时对学生理解能力和知识基础进行在线测试, 还可以对学生在学习、实验过程中易犯错误的知识点进行总结和解释。
师生互动:在本课程网站上, 设立师生互动栏目, 对部分难于理解的内容, 接受学生的在线咨询。
网络课件的内容主要以文字表示, 文字能够精炼、准确的展示出课程的主要内容, 在使用文字表示的基础上, 分别以不同的字体颜色来体现出教学内容中的重点、难点以及易错点, 同时采用图像、声音、视频、动画等媒体的组合来生动展示难理解以及抽象的内容, 让学生能够清楚的知道学习本课程所需要注意的问题, 有效的针对课程的重点进行学习, 同时添加一定的背景颜色来使课件协调美观, 避免学生在阅读时产生视觉疲劳。
网络课程的界面如图2所示。
1.5 网络课件交互方式的设计
传统的课堂教学, 学生单一的听老师讲课而容易导致注意力不集中。通过网络课件与计算机进行交互, 能够使学生积极的思考, 发散学生思维, 提起学生学习的兴趣, 从而高效的掌握本课程的核心内容。网络课件交互方式主要有人机交互、教学交互、实时交互、非实时交互等[6], 网络课件中文字、图片、声音、视频以及动画的结合, 促进学生与计算机进行交流, 加深学生对课程的理解。《化学反应工程》网络课件中设计有以下交互的功能模块: (1) 师生互动, 师生互动模块可以直接在师生互动模块中的学生提问版块发布信息或者与教师进行讨论, 以便广大师生共同进步。在问题查询版块展示了出本课程教学过程中学生普遍难理解的问题并加以解答, 学生可通过问题查询模块来寻找一些常见的问题的解答。 (2) 在线测试, 通过在线测试模块, 学生可以清楚的知道自己对本课程知识的掌握情况, 发现自身的知识盲点, 进而针对知识盲点补充学习, 以达到对本课程的学习要求, 提高教学质量。
2《化学反应工程》网络课件的特点及应用
(1) 《化学反应工程》课堂教学的教学质量与授课老师的个人素质、教师的授课风格等有直接的关系, 同时部分老师的授课内容的侧重点可能会存在部分差异。在《化学反应工程》的网络课件中, 有老师的电子教案、有授课的课件, 有参与本课程讲授的老师的授课视频录像, 打破了老师人数、教师素质等主客观条件的限制, 充分利用各种优质教学资源, 学生可以通过自行上网查看这些资料、视频等, 通过对电子教案、课件、授课视频等与课堂教学时进行比较, 使学生能全面地掌握本课程的内容。
(2) 教师在课堂教学中占据主导地位, 学生只是听众和配角。学生的主要任务是理解和记忆, 这就容易导致学生失去学习兴趣、产生厌学情绪, 不利于培养学生的创新精神, 不利于提高学生的独立思考和实践能力。同时, 《化学反应工程》的课堂教学的进度是统一的, 教师无论采用何种教学模式, 都难以顾及全体学生在知识程度、学习风格、性格能力等方面的差异, 都只能适应部分学生的需要, 不利于因材施教, 阻碍学生的个性发展。《化学反应工程》的网络课件是开放式的, 学生的主动性学习就会成为一种必然的现象。在符合总体《化学反应工程》的教学目标的前提下, 学生可以有针对性地、通过对网络课件中的电子教案、教学课件及教学视频等开展学习;而课程和进度允许因人而异, 学生根据个人的情况, 可以对其中部分难于理解的内容进行反复学习、对其中的重点、难点进行重点学习;学生通过查找、探究和加工这样一个学习过程, 能够提高认知和思辨能力, 有利于实现“个性化教学”, 有利于开发学生的智慧潜力、提高其独立思考和创新能力。
(3) 目前的课堂教学强调知识的有效性和便捷性, 走的是一条“授—受”的路线。由于教学安排严密有序、整齐划一, 很难真正实施以学生为中心的教学模式。通过《化学反应工程》课程网络课件的建设, 提高学生的自主学习的能力, 通过“师生互动”栏目, 对学习中的重点、难点、老师与学生、学生与学生之间进行网络上的互动, 对部分学生反映难于理解的内容, 老师可以在课堂上再进行讲解, 使得教师也必然地从教室中的主宰地位转换成学生学习的指导者。
(4) 在网络课件中, 将会加入部分工业反应器的实际案例, 让学生对《化学反应工程》在实际化学工业中的应用有所了解, 按照“卓越工程师教育培养计划”项目的要求对学生进行培养, 对培养学生的工程概念和创新能力起到有益的帮助作用。
(5) 化学工程与工艺专业是广西高等学校特色专业及课程一体化建设项目的优势专业建设点, 其中《化学反应工程》是该项目的重点建设专业主干课程。通过《化学反应工程》网络课件的建设, 构建符合“厚基础、宽口径、重工程、强创新、有特色”人才培养理念和培养卓越化工工程师要求的课程体系和课程内容, 探索研究性教学与学生自主学习相结合的课程教学模式。
3 结语
《化学反应工程》网络课件的设计与开发为有效的辅助了化学反应工程的课堂教学, 为学生提供了丰富的课程学习资源, 激发了学生的学习兴趣, 有效的提高了教学质量。学生能够通过网络课程能运用多种学习策略来加深自己对课程的理解与掌握。网络课件的使用有利于学生自主学习, 独立思考, 学会发现问题、分析问题以及解决问题的能力, 同时了解学科前沿, 激发学生的创新思维, 极大的提高了学生的综合素质, 为培养化工类高层次人才打好坚实的基础。
参考文献
[1]蒋荣立, 张宗祥, 孙经雨.无机与分析化学网络课件的研制与开发[J].计算机与应用化学, 2008, 25 (2) :241-244.
[2]黄晓萍, 肖虓, 李迅.《计算机图形学》网络课件的设计制作与体会[J].中国电化教育, 2003, (203) :64-66.
[3]杨斌久, 张波.“互换性与测量技术”网络课件的设计与开发[J].现代教育技术, 2010, 20 (5) :112-113, 120.
[4]黄勇.面向自主学习的网络课件的教学设计[J].现代教育技术, 2008, 18 (10) :80-84.
[5]朱炳辰.化学反应工程[M].北京:化学工业出版社, 2011.
反应工程论文 篇9
关键词：造纸废水,IC反应器,颗粒污泥,工程应用
“十一五”期间, 我国对造纸工业加大了环境治理力度, 扎实推进节能减排, 重点对草浆企业和较大污染源点和重点流域造纸企业进行了综合整治。关停了纸浆造纸企业2000多家, 淘汰落后产能1000多万吨。造纸工业与国民经济发展和社会文明息息相关, 其具有较大市场容量和发展潜力;因此还需看到我国的造纸工业还大量地依靠国外资源[1];其所面临的资源、能源和环境的约束也日益凸显。据有关资料统计造纸行业的污水排放量约占全国污水排放量的12%左右, 污水中的化学耗氧量 (CODcr) 约占全国排放总量的40%-45%。我国的制浆造纸废水主要来源于蒸煮废液、中段废水和造纸白水三部分;且废水成分复杂, 有机污染物种类多, 浓度高, 色度深, 处理难度大, 是目前国内外废水处理的难点和热点。如果直接排放到环境中, 将对生态环境人体健康造成即时或潜在累积性的影响, 传统的处理方法已不能满足现在的环境标准要求。因此, 开发研究高效、廉价有效的造纸废水处理技术已成为当今环保行业关注的热点。
自制的IC反应器是在第三代厌氧反应器UASB的基础上, 多级处理技术、流化床技术、污泥颗粒化技术、内外循环等技术集合在同一个厌氧反应器内, 在反应器中, 厌氧颗粒污泥 (微生物) 将废水中的COD厌氧降解转化为沼气。该技术基于气体提升原理, 而由上升管和下降管中所含气体量的不同而产生的, 受反应器气流的驱动, 循环流比率取决于进水COD浓度, 因此可实现自行调节。具有较高的容积负荷率、节省基建投资和占地面积、沼气提升实现内循环节能、较强的自我调节能力等诸多优势, 其特有的内循环和外循环系统将大大提高反应器的容积负荷, 更好的实现固液之间的良好分离。相关研究表明:IC反应器的结构可使进入反应器的基质在反应器的污泥床区处于完全混合状态, 在精处理区可以视为推流状态[2,3], 这种特性在处理具有强抑制性的废水时能够更好地降低对微生物的毒性[4,5]。本研究通过IC反应器处理制浆造纸废水为例, 探讨IC反应器的启动过程的各影响因素, 从而为IC反应器在工程上应用推广提供必要的数据。
1 材料与方法
1.1 废水水质
该造纸厂废水主要为实际运行中产生的实际混合废水, 混合废水水质组成见表1。
1.2 IC装置
工程应用的IC反应器是自制的, 采用碳钢焊接而成, 有效容积为1500m3, 反应器主体高20m, 直径10m, 沿柱高设置3个取样口, 分别在1m、2m、3m处, 以便在启动和运行过程中考察反应器不同高度的污泥状况。在主体上部建有一个4m高的气液分离器。该反应器由5部分组成:布水区、第一反应室、第二反应室、内循环系统和出水区, 其中内循环系统是IC工艺的核心部分, 由下层三相分离器、升流管、气液分离器和泥水回流管等组成。反应器内壁用环氧树脂防腐, 外壁作保温层。在反应器底部安装进水配水系统和内循环反应液配水系统, 采用环状管网布水器布水, 使得布水性能进一步改善。其构造如图1所示。
1.3 接种污泥
在生物处理中, 接种污泥的数量和活性是影响反应器的重要因素。综合考虑运输费用、工作强度、操作环境等因素, 接种污泥采用某维生素生产企业环保分公司厌氧处理装置的厌氧颗粒污泥。其中接种的厌氧颗粒污泥的TSS为87.72g/L, VSS为66.15 g/L平均颗粒直降约为2.83mm。
1.4 测定方法
调试过程中的主要分析项目包括化学需氧量 (COD) 、p H、悬浮物 (SS) 、混合液悬浮固体 (MLSS) 、挥发酸 (VFA) 等, 分析方法参照《水和废水监测分析方法 (第四版) 》[6], 具体测定项目和分析方法见表3。
2 启动过程及结果分析
根据IC反应器运行期间的污泥形态的变化情况和运行控制条件的差异, IC反应器的启动过程可分为三个阶段:污泥驯化期、提高负荷期和满负荷运行期。
2.1 IC反应器对COD的去除情况
该造纸厂生产废水是实际生产过程中的混合废水, 水质相对稳定。运行过程中主要考虑有机负荷和水力停留时间对IC反应器去除率的影响。实际调试运行第1-16天, HRT约为6.9h, COD容积负荷约为7.6kg/ (m3d) ;第17-32天, HRT约为5.0h, COD容积负荷约为9.6 kg/ (m3d) ;第33-58天, HRT约为4.0h, COD容积负荷约为13.2 kg/ (m3d) ;第59-95天, HRT约为2.4h, COD容积负荷约为18.2 kg/ (m3d) ;截至启动完成反应器出水COD浓度为580mg/L左右, COD去除为85%以上, 保持了较高的COD去除率。IC反应器的进水COD、出水COD及COD的去除率见图2, 反应器水力停留时间与COD去除率见表3。
2.2 IC反应器内p H值和VFA的变化
p H值是影响IC反应器试验启动的一个重要因素[7]。由于纸浆造纸废水是一种偏酸性的有机废水, 在运行中必须控制进水的p H, 主要采用投加一定量的碱液调整p H的方法控制进水的p H。在试验的过程中主要是通过监测出水的p H值和污泥及出水的VFA来判断反应器中酸碱度是否处于平衡状态的。调试过程中发现p H值控制在7.0左右对IC反应器最为适宜。
2.3 循环水量对IC反应器的影响
增加IC反应器的外循环是为了增大产气量, 而循环量的大小对COD的去除率影响较大;调试结果可见表4:
2.4 硫酸盐和钙离子对IC反应器的影响
除了上述影响因素外, 造纸废水中的某些物质或离子会对IC反应器的正常运行产生一定的影响。由于混合废水水质稳定, 直接进入IC反应器, 调试运行中会受到硫酸盐的影响;一旦硫酸盐浓度过高将会影响反应器内微生物的生存。其次钙离子在反应器内会生成沉淀, 使颗粒污泥钙化, 会影响COD的去除率和反应器的稳定运行。
3 结论
(1) 采用自制的IC反应器能够有效的处理纸浆造纸废水, 运行稳定, 结构适宜, 在水质稳定, 运行条件变化不大的情况下, 其对COD去除率达到85%以上。
(2) 采用某维生素制药废水厌氧颗粒污泥混合作为接种污泥, 接种后IC反应器的污泥浓度为23g/L, 调试成功, 启动周期为95天, 且运行稳定。
(3) 调试运行中将p H对IC反应器的影响因素最大, 进水p H维持在6.76-7.18之间运行效果最佳。
(4) IC反应器的COD去除率与废水水质、反应器类型、容积负荷等很多因素有关, 另外进水中的硫酸盐和钙离子的浓度对IC反应器运行也有很大影响。
参考文献
[1]靳福明, 中国造纸工业水污染问题与对策[J].中华纸业, 2010-13:53-56
[2]杨世关, 张杰, 张百良等.IC反应器基质降解动力学特性研究[J].中国沼气, 2004, 22 (2) :18-21
[3]胡纪萃, 废水厌氧生物处理理论与技术[M].北京:中国建筑工业出版社, 2003
[4]胡纪萃.试论IC反应器水工业也可持续发展[M].北京:清华大学出版社, 1998.
[5]郭方峥, 刘伟京, 涂勇等.IC反应器处理废纸造纸废水的运行参数[J].环境科学研究.2011, 24 (3) :325-331
[6]国家环境保护局.水和废水检测分析方法[M].北京:中国环境科学出版社 (4版) ., 2002, 12
反应工程论文 篇10
一、教学过程中存在的问题
在《化学反应工程》课程的教学过程中,传统的教学手段对抽象概念的表述具有局限性。比如表达微观流体和宏观流体的混合状态,全混流和平推流反应器中流体流动状态,非理想流动情况等等抽象概念的时候,传统的板书无法清楚的表达这些概念,PPT虽然会在一定程度上缓解抽象概念带来的压力,但是静态的图像仍不够生动,传递给同学的信息仍不够充分,还需要挖掘和完善。《化学反应工程》课程教学过程中存在的主要问题如下:
(1)课时分配少,而课程内容较多,需要在有限的学时中将大量的知识传达下去,这就需要更有效的传达方法。
(2)课程理论性强,概念抽象,数学公式繁多,形式复杂,学生理解起来非常困难,很容易产生厌学、畏学等情绪,这需要改善教学环境,不断地刺激学生,保证学习积极性。
(3)学生只能把课上的理论知识了解,往往难以做到难以学以致用,不能解决实际问题,这需要在教学过程中加入实际案例分析。
(4)多媒体教学,只是运用课件将教材内容简单复现。如果只是将课件的快速播放,并加入适当的板书,对于难理解的知识点学生仍然难以消化,这需要加入更形象的展示体系。
现在对于“化学反应工程”中抽象知识点的体现和挖掘不深入。抽象概念的可视化不仅可以提高学生的上课兴趣,并且能对课上内容进行准确形象的表达,提高上课效率,激发学生上课积极性。
二、可视化手段
可视化是将复杂的数据、晦涩难懂的知识、抽象的信息等转化为可视的表示形式,也就是说通过可以觉察的视觉方式将思维进行外化呈现出来。这种方式可以把知识的内部特征通过图示的方式展现出来,将内隐或者无序的知识进行逻辑化的梳理,使得信息能够容易并快速被人理解,放大了人类的感知,对知识获得了更深层次的认识。现阶段,随着计算机技术的发展及教育理论的更新,可视化的理论研究及实际应用不断得到研究。教育领域中,可视化教学引起了教育技术学家与教育实践者的关注,利用可视化技术来促进教学,将成为教学界的发展新方向。
现阶段,可视化教学可以利用一些智能软件如Flash、Java Script和Matlab等,将基本概念和原理用动态的方式,结合文字、声音和图像等展现出来,这样既提高了教师的教学水平,也使得学生的思维能力得到提高。据相关统计,人的感觉77%来自于视觉,14%来自于听觉,9%来自于其他,视觉对于学习效果的提高具有关键作用。
1. Flash动画
Flash动画应用较为广泛,一般具有以下特点:
(1)Flash动画所表现的画面生动形象,趣味性强,Flash动画为学习者创设了生动的情境。在Flash动画中,根据学习内容绘制的场景既是对知识理论的再现。
(2)Flash动画的交互性强。通过Flash动画可以建立交互性强、生动有趣的练习,从而使学习内容得到巩固,学习兴趣得到提高。
(3)在Flash动画开发的过程中,会将一些素材或者资源导入Flash源文件中,通过对它们统一管理,重复使用,生成其它学习内容。
(4)在学生的使用过程中,通过学生的参与,可以充分调动学生课上积极性和主动性,促使他们认真思考,积极探索。使教学达到事半功倍的效果。
2. FLV格式动画
FLV格式动画具有容量小、下载快、播放流畅等优点。FLV流媒体格式是一种新的视频格式,全称为Flash Video。FLV格式文件播放器是内嵌在IE当中,播放器是基于IE浏览器的,因此,在使用过程中不需要再下载其他的播放软件。
三、知识体系可视化
多媒体教学主要采取图示、动画、多媒体等手段,这些手段既充分调动人的视觉积极性,使教与学变得更加生动活泼。这些手段还可以使人在视觉上将抽象、复杂的东西形象化、具体化、简单化,提高教师教学的效果。如图:
但是可视化教学不应该仅仅局限于将文字的内容或者静态的内容动态化,应该深入到课程的核心,建立理论知识之间的逻辑和内在关系,使学生能够抓住问题的关键进行思考。可视化教学最终通过将知识化繁为简、化难为易,使得知识变得易于理解和掌握,从而优化教师施教的方式手段,提高学生学习的积极性及学习效果。一般从以下几个方面入手:
第一,将抽象知识形象化、简单化、动态化。可视化教学将各种可视化的技术手段,特别是声音、图片和视频与教学内容进行结合,将抽象的概念形象地表现出来,将教学中抽象的知识形象化,最大限度地增强教学的吸引力,达到最佳的教学效果。
第二,坚持“厚—薄—厚”的思路。“可视化”的教学方法利用视频、Flash等形式对课本上抽象难懂的概念进行描述,了解这些概念的含义,让同学们把书读透,将每一个复杂的知识的内在含义理解清楚,把书读“厚”。“可视化”教学通过对课本上知识点的梳理,确定知识体系,将知识点之间的关系确定起来,使同学们们在学习过程中产生知识体系,将复杂的东西简单化,做到将书读薄。
在《化学反应工程》课程教学中,只有高度重视和积极应用可视化教学,综合利用动画、图片知识体系图,才能提高《化学反应工程》课程教学的可视点、可听点和可感点,收到事半功倍的教学效果。
四、可视化教学对教学的影响
可视化教学首先通过将静态图或者文字转化为动态图,这样在课上可以提高学生的上课积极性,避免的上课注意力不集中、打瞌睡、走神、玩手机等现象。再通过可视化手段将书本内容进行梳理,整理课上知识结构,便于学生学习,可以提高上课效果。学生愿意学,兴致高,与老师互动好,可以激发教师的上课热情,使教师更好的投入到教学岗位中,更好的提高教学效果,这样可以达到一个良性的循环。
五、前景展望
现阶段可视化教学只要依靠PPT和Flash视频,可视化手段单一,只是做到了将课本内容利用PPT、动画简单的呈现出来。下一步需要做的就是制作CAI课件,将《化学反应工程》课程中的知识点联系起来,帮助学生建立知识体系,能更好的的理解课上内容。但这只是课程可视化的一小步,最终建立《化学反应工程》可视化教学平台(网络教学),对大量的学习资源进行有效的分类和管理,做到教师和同学直接交换信息资源,才是可视化教学的最终目标。
摘要：《化学反应工程》课程主要研究反应过程速率变化规律、传递规律及其对化学反应的影响。《化学反应工程》课程的最终目的为掌握反应器的开发、设计、放大以及优化的目的。《化学反应工程》课程内容繁多,理论复杂,抽象难懂,教学效果差。为此,对《化学反应工程》课程进行教学改革,使抽象概念动态化,利用动画使学生们更好的学习理论知识。
关键词：可视化,教学改革,反应工程
参考文献
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脱苯反应器反应温度的控制与调节 篇11
关键词：脱苯反应器 反应温度 控制 调节
1 概述
脱苯反应器R1301入口温度的控制操作为保证催化剂的使用寿命以及整个装置的平稳运行起着至关重要的作用。在实际操作中系统蒸汽压力、进料量、混氢流量的波动以及三通开度的大小均影响R1301入口温度的波动。所以平稳操作R1301入口温度是保证装置安稳长满优运行的一个重要条件，在此简要分析R1301入口温度的控制与调节。
2 影响脱苯反应器R1301入口温度的因素及调节方法
2.1 系统蒸汽压力的波动及调节方法 反应器入口温度主要是靠反应热量加热，蒸汽压力越大，反应器入口温度越高。
调节方法：将反应器入口温度改手动控制，因为反应进料加热器E1307的蒸汽大阀管线较粗，在蒸汽用量很小的情况下控制阀很难控制，外操调节尽量不去调整蒸汽的上、下游阀，采用返凝结水阀门进行调节，因为凝结水管线和蒸汽管线相比较细，更容易控制。如果出现温度低，可以稍开蒸汽大阀，要密切注意温度变化趋势，发现温度上升较快，应立即关小返凝结水阀门，若温度没有下降再去调节蒸汽阀门，因为管线较粗，有时候可能阀门关小，流量还在增加。
2.2 进料量的波动及调节方法 进料量突然增加，导致进料温度下降，如果进料量突然下降，导致进料温度上升。
调节方法：进料量波动的原因主要有：①控制阀故障，应立即改手动控制。②进料泵故障，应立即令外操启用备用泵。③系统压力和混氢量的波动。
2.3 混氢流量的波动及调节方法 混氫流量增加，将导致R1301入口温度下降，反之则上升。影响脱苯混氢的主要原因：①脱苯混氢控制阀突然关小或关死。②V1214突然关小或关死。③增压机故障。应将脱苯氢气与重整氢气断开，避免相互影响。
2.4 三通开度的影响及调节方法 三通开度的大小对R1301反应温度影响较大。目前脱苯氢气分两路走，一部分进反应器，另一部分直接进压缩机入口，最终两部分都汇入压缩机入口。如果三通开的过大，必将导致D1303压力、反应器入口压力、脱苯进料量和进料温度大幅波动。
如果出现反应温度和反应压力大幅度波动而无法调节时，应及时将脱苯混氢与压机入口断开，投用预加氢气液分离罐V1102双副线，等操作平稳后切回来。要保证V1201的压力不低于0.9MPa，压力低于0.9MPa将对催化剂造成损坏，同时避免V1201的压力大幅度波动。
3 反应温度和系统压力的关系
如果反应温度平稳或小幅度波动，脱苯系统压力是稳定的。如果反应器入口温度大幅波动，必将导致系统压力的大幅波动。
主要原因：①D1303的尾气目前是投用压缩机的入口，系统压力不是自动控制。②三通的开关程度。三通调节的越频繁，反应温度和压力越乱。调节一定要缓慢，密切注意压差的变化，如果发现压差或混氢量大幅波动，应立即调回原位，避免出现大幅度的波动。③反应温度对系统压力的影响本质有两点：反应精度和物料的汽化率。
例如当反应温度从142度至116度之间波动时，反应精度肯定是逐渐下降，耗氢量也随之下降，同时物料的汽化率可能也随之下降，最终将导致床层阻力增加，R1301的入口压力上升。
4 脱苯耗氢量的计算
侧线油苯含量26%，生成油苯含量0.65%（均为体积含量），侧线油密度：710.8kg/m3；苯的密度：879.4kg/m3，进料量：2.3t/h，氢气密度：0.089kg/m3，氢纯度：74%。计算出耗氢量842.57m3/h。而目前脱苯的进料量3.2t/h，耗氢量远远大于842.57m3/h，可以想象，如果反应温度大幅度波动，对系统耗氢量的影响是巨大的，对系统压力的影响也是巨大的。
5 结论
影响R1301入口温度的因素主要有系统蒸汽压力的波动，进料量的波动，混氢流量的波动以及三通开度的大小。为了保证脱苯反应器R1301的入口温度平稳，保证催化剂的稳定运行，我们可以通过分析影响入口温度的四个因素进行调节从而稳定入口温度。
①系统蒸汽压力可通过E1307蒸汽下游阀以及返凝结水上下游阀进行调节。②稳定进料量，从而稳定进料温度，可通过稳定系统压力和混氢量稳定进料量。③混氢流量的波动会影响R1301入口压力的变化，进而影响入口温度的波动。④三通开度的大小亦可影响反应温度，开度不可过大，控制物料冷热交换流量，稳定进料温度与入口压力。⑤三通开度的大小亦可影响反应温度，开度不可过大，控制物料冷热交换流量，稳定进料温度与入口压力。⑥系统压力的波动会引起进料量的大幅波动，进料量的波动又会影响反应温度，三者相互影响。可通过稳定进料量和D1303的压力调节反应温度至正常值，从而平稳操作。
参考文献：
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[2]田龙胜，何盛宝，唐文成，林晓峰.重整汽油抽提蒸馏分离苯新工艺的开发与工业应用[J].石油炼制与化工，2003（09）.
反应工程论文 篇12
杨东河 (渡口) 水电站工程位于重庆市石柱县和湖北省利川市建南镇境内, 坝址座落在两省 (直辖市) 界河河段磨刀溪上游渡口处 (石柱县黄水镇枫木乡花郎坪和建南镇太阳坪交界处) , 距建南镇17km;电站厂房位于湖北省利川市建南镇枫香坝境内, 距建南镇4km。电站由砼面板堆石坝、泄水建筑物、引水建筑物、发电厂房、升压站等组成。混凝土面板堆石坝最大坝高88.0m, 坝顶高程1090.00m, 厂房为地面厂房, 内安装2台24MW的水轮发电机组, 总装机容量48MW。
采用料场为坝轴线下游约200~600m的花郎坪石料场, 陡壁高100~120m。料场有用层岩性为石英砂岩, 料石饱和抗压强度平均值51.80MPa, 质量满足规范要求。根据长科院所做的碱活性试验资料, 该层位石英砂岩为具有潜在碱活性有害反应。料场有用层储量447.28万m3, 无用层体积71.69万m3。需采取有效措施, 抑制混凝土中的碱-骨料反应。
(二) 混凝土的碱骨料反应
碱骨料反应是混凝土原材料中的水泥、外加剂、混合材和水中的碱 (Na2O或K2O) 与骨料中的活性成分反应, 在混凝土浇筑成型后若干年逐渐反应, 反应生成物吸水膨胀使混凝土产生内部应力, 膨胀开裂、导致混凝土失去设计性能。由于活性骨料经搅拌后大体上呈均匀分布, 一旦发生碱骨料反应, 混凝土内各部分均产生膨胀应力, 将混凝土自身胀裂、发展严重的只能拆除, 无法补救, 因而被称为混凝土的癌症。
碱骨料反应根据作用机理的不同, 分为以下三类:
1. 碱-硅酸反应。
碱硅酸反应是水泥中的碱与骨料中的活性氧化硅成分反应, 产生碱硅酸盐凝胶或称碱硅凝胶, 碱硅凝胶固体体积大于反应前的体积, 而且有强烈的吸水性, 吸水后膨胀引起混凝土内部膨胀应力, 而且碱硅凝胶吸水后进一步促进碱骨料反应的发展、使混凝土内部膨胀应力增大, 导致混凝土开裂。发展严重的会使混凝土结构崩溃。迄今为止世界各国发生的碱骨科反应绝大多数为碱硅酸反应。碱-硅酸反应简称ASR (Alkali-Silica Reaction) 。
2. 碱-碳酸盐反应。
碱碳酸盐反应的机理与碱碳酸反应完全不同, 在泥质石灰质白云石中含粘土和方解石较多, 碱与这种碳酸钙镁的反应时, 将其中白云石 (MgCO3) 转化为水镁石Mg (OH) 2, 水镁石晶体排列的压力和粘土吸水膨胀, 引起混凝土内部应力, 导致混凝土开裂。碱-碳酸盐反应简称ACR (Alkali-Carbonate Reaction) 。
3. 碱-硅酸盐反应。
碱骨料反应须具备三个条件: (1) 混凝土中含有过量的碱 (Na2O+K2O) 。混凝土中的碱主要来自于水泥, 也来自外加剂、掺合料、骨料、拌合水等组分。 (2) 碱活性骨料占骨料总量的比例大于1%。 (3) 潮湿环境。只有在空气相对湿度大于80%, 或直接接触水的环境, 碱骨料反应破坏才会发生。
(三) 工程中常用的抑制碱骨料反应的措施
1. 控制混凝土中的总碱含量。
混凝土发生碱骨料反应的原因是混凝土中含有一定量的具有活性的“碱”, 即“OH-”, 能够与骨料中的硅酸 (或碳酸盐、硅酸盐等) 发生反应。所以, 可将混凝土中的碱控制在一定范围内, 即Na2O (或K2O) 的含量低于某一临界值时, 混凝土不易发生碱骨料反应。根据各国经验, 南非曾规定每m3混凝土中总碱量不得超过2.1kg, 英国提出以每m3混凝土全部原材料总碱量 (Na2O当量) 不超过3kg, 已为许多国家所接受。
2. 控制水泥中的碱含量。
水泥中的碱是混凝土中碱的最大来源, 故而控制水泥中的碱含量是最直接有效的措施。1941年美国提出水泥含量低于0.6%氧化纳当量 (即Na2O+0.658K2O) 为预防发生碱骨料反应的安全界限以来, 虽然对有些地区的骨料在水泥含量低于0.4%时仍可发生碱骨料反应对工程的损害, 但一般情况下低于0.6%作为预防碱骨料反应的安全界限已为世界多数国家所接受。已有二十多个国家将此安全界限列入国家标准或规范。许多国家如新西兰、英国、日本等国内大部分水泥厂均生产含碱量低于0.6%的水泥。加拿大铁路局规定:不论是否使用活性骨料, 铁路工程混凝土一律使用含碱量低于0.6%的低碱水泥。
3. 添加掺合料。
采用合适的掺合料可以有效地抑制混凝土中的碱骨料反应, 而目前国内用得最多的掺合料为粉煤灰, 粉煤灰本身亦含碱, 而通过工程经验及试验, 即使含碱量高的粉煤灰、如果取代30%的水泥, 也可有效地抑制碱骨料反应。在《混凝土面板堆石坝设计规范》 (SL228-98) 中明确规定:“面板混凝土中宜掺用粉煤灰或其他优质掺合料。粉煤灰的质量等级不宜低于Ⅱ级, 粉煤灰掺量为15%~30%。”掺合料具体的掺量应通过相关试验确定。
4. 外加剂。
外加剂大多为水溶性, 若外加剂中含碱, 必会对混凝土造成不利影响。本工程采用的外加剂为引气减水剂, 减水率为10%~13%, 不含碱, 对混凝土不造成影响。
(四) 规范及文献对抑制碱骨料反应的规定
规范规定:“骨料料源在品质、数量发生变化时, 应按现行建筑材料勘察规程进行详细的补充勘察和碱活性成分含量试验。未经专门论证, 不得使用碱活性骨料。”可见, 工程中对于骨料碱活性是有严格要求的。
工程中对碱硅酸盐反应提出了相应的要求, 相关限值见表1:
(五) 杨东河电站的骨料特性
杨东河电站采用花廊坪骨料场, 料场骨料的碱活性分析委托“水利部长江科学院工程质量检测中心”对骨料的碱活性进行了试验检测。试验方法采用“砂浆棒快速法”试验数据见表2:
根据《水工混凝土砂石骨料试验规程》 (DL/T 5151-2001) 中的规定:“2) 砂浆试件14d的膨胀率大于0.2%, 则骨料为具有潜在危害性反应的活性骨料;”“3) 砂浆试件14d的膨胀率在0.1%至0.2%之间的, 对这种骨料应结合现场记录、岩相分析、或开展其他的辅助试验、试件观测的时间延至28d后的测试结果等来进行综合评定。”试样中, 1#试件满足此条件, 而另2件试件不满足。通过28d的所有试件的膨胀率均大于0.2%, 得出结论:花廊坪料场的骨料为具有潜在危害性反应的活性骨料。
(六) 骨料碱活性抑制试验
由“水利部长江科学院工程质量检测中心”做骨料碱活性抑制试验, 试验仍采用“砂浆棒快速法”测试膨胀率。试验中以10%、15%、20%的掺量 (体积比) 来取代水泥, 分别做试验。检测结果及结论见表3:
试验说明:在《水工混凝土砂石骨料试验规程》 (DL/T5151-2001) 中的5.7节中, 目的及适用范围如下:“1.以高活性的石英玻璃砂与高碱水泥制成的砂浆试件即标准试件, 与掺有抑制材料的砂浆试件即对比试件, 进行同一龄期膨胀率比较, 以衡量抑制材料的抑制效能。2.如骨料通过试验被评为有害活性骨料, 而低碱水泥又难以取得时, 也可用这种方法选择合适的水泥品种、掺合料及外加剂。”
本试验遵守《水工混凝土砂石骨料试验规程》 (DL/T5151-2001) 中的5.7节“抑制骨料碱活性效能试验”, 并遵循第2条“如骨料通过试验被评为有害活性骨料”, 采用此方法选择掺合料以及其合适掺量。
本试验是采用珞璜I级粉煤灰, 而本工程采用的为珞璜Ⅱ级粉煤灰, 略有不同。本试验采用的水泥按照规范要求, 为高碱硅酸盐水泥 (碱含量约为1.0%) , 而本工程中所用水泥为重庆市万州科华水泥有限公司生产的复合型水泥, 含碱量低于试验用含碱量, 故更偏向安全。
(七) 结论
1.经试验分析, 在采取有效的抑制碱骨料反应措施, 用20%以上的粉煤灰 (具体采用25%) 替代水泥, 花廊坪料场的骨料可用于杨东河水电站。
2.由于骨料可能具有及具有潜在碱—硅酸盐反应活性, 施工中应严格遵守有关国家和行业标准、规范的相关规定, 严格限制混凝土总碱量, 保证混凝土耐久性。
3.混凝土碱骨料反应问题已构成水工混凝土工程的一大潜在危害, 通过杨东河水电站混凝土工程的施工, 可为其它同类工程积累经验。
摘要：杨东河水电站工程须砼总量约17.03万m3, 所需砂石骨料约23.76万m3, 采用的骨料经过碱活性抑制试验, 掺入一定量的掺合料后能有效抑制砂岩的碱骨料反应。
关键词：混凝土,碱活性,抑制,粉煤灰,水泥
参考文献
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