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工程热力学课程思政教学设计

广州化工 2020年第13期48卷 161-162,173页

作者：张伟胡柏松王德武白玉石刘燕邓会宁张少峰河北工业大学化工学院天津300130 河北省“巨人计划”创新创业团队-河北工业大学河北省蒸发结晶及干燥工程技术研究中心创新团队天津300130 中建电子信息技术有限公司北京100123

工程热力学作为化工、能源、动力等相关学科的专业基础课程,是节能的理论基础,具有理论性和专业性强的特点,在课程思政教学过程中需要整体把握和设计。本文基于工程实践与环境、社会可持续发展间关系的要求,设定课程思政教学目标,结合... 详细信息

工程热力学作为化工、能源、动力等相关学科的专业基础课程,是节能的理论基础,具有理论性和专业性强的特点,在课程思政教学过程中需要整体把握和设计。本文基于工程实践与环境、社会可持续发展间关系的要求,设定课程思政教学目标,结合课程特点和教学模块中专业知识层次关系,递进的从意识、方法、思维和能力不同层面构建了工程热力学完整的课程思政教学逻辑关系体系,将课程思政渗透在专业教学内容中。

关键词：工程热力学课程思政教学设计

工程热力学蒸汽动力循环教学中工程思维的培养

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广州化工 2019年第13期47卷 189-190页

作者：张伟白玉石王德武刘燕张少峰邓会宁河北工业大学化工学院天津300130 河北省“巨人计划”创新创业团队-河北工业大学河北省蒸发结晶及干燥工程技术研究中心创新团队天津300130 中建电子信息技术有限公司北京100123

工程能力的培养是理工类本科教学的基本目标之一。结合工程热力学蒸汽动力循环的课程内容,从理论联系实际出发,递进的从技术可行,模型简化和经济合理三个方面系统地阐述了处理工程问题的基本原则。在教学中注重对学生工程思维的启迪和培... 详细信息

工程能力的培养是理工类本科教学的基本目标之一。结合工程热力学蒸汽动力循环的课程内容,从理论联系实际出发,递进的从技术可行,模型简化和经济合理三个方面系统地阐述了处理工程问题的基本原则。在教学中注重对学生工程思维的启迪和培养,为学生构建完善的工程思维体系,提升综合素质和分析问题的能力,更好地解决工程实际问题打下基础。

关键词：工程热力学蒸汽动力循环工程思维

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过程流体机械课程思政教学案例设计探讨

广州化工 2021年第17期49卷 167-168,176页

作者：张伟张及瑞王德武白玉石河北工业大学化工学院天津300130 河北省“巨人计划”创新创业团队-河北工业大学河北省蒸发结晶及干燥工程技术研究中心创新团队天津300130 北京泓景元电力科技有限公司北京100160

以专业课程为依托的课程思政建设是高等教育落实“立德树人”根本任务的重要途径和载体。课程思政案例设计是专业课程思政教学的中心环节。本文以过程流体机械课程中离心压缩机典型结构及工作原理作为教学案例,探讨了课程思政教学目标... 详细信息

以专业课程为依托的课程思政建设是高等教育落实“立德树人”根本任务的重要途径和载体。课程思政案例设计是专业课程思政教学的中心环节。本文以过程流体机械课程中离心压缩机典型结构及工作原理作为教学案例,探讨了课程思政教学目标、思政元素与教学内容的融合点、教学实施方案以及教学效果评价等环节,如何将课程思政与专业课深度融合的教学设计思路。

关键词：过程流体机械课程思政教学案例设计

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整辊式板形仪波形演变机理

钢铁 2023年第6期58卷 82-92页

作者：张桐源于华鑫廖霜杨昇刘宏民燕山大学国家冷轧板带装备及工艺工程技术研究中心河北秦皇岛066004 燕山大学亚稳材料制备技术与科学国家重点实验室河北秦皇岛066004

在整辊式板形仪试验调试和工业应用中发现,大包角和大张力的情况下,板形辊内部传感器会输出明显区别于常规单峰波形信号的双峰波形信号。板形辊变包角安装时,存在着单峰波形向双峰波形过渡的情况,甚至在不同检测通道中,存在单、双峰波... 详细信息

在整辊式板形仪试验调试和工业应用中发现,大包角和大张力的情况下,板形辊内部传感器会输出明显区别于常规单峰波形信号的双峰波形信号。板形辊变包角安装时,存在着单峰波形向双峰波形过渡的情况,甚至在不同检测通道中,存在单、双峰波形共存的现象。由于双峰波形从形式上明显不同于单峰波形,如果按照常规单峰信号处理方式处理这种波形信号会产生明显板形检测误差。为了研究波形演变的原因和规律,设计了四辊变张力、变包角计算模型,并将其应用于有限元仿真计算。结果显示,大张力和大包角是板形仪输出信号中产生双峰波形的主要影响因素。在特定张力的条件下,单峰波形会随着包角的增大而逐渐演变为双峰波形;在特定包角条件下,单峰波形又会随着张力的增大而逐渐演变为双峰波形。为了进一步研究波形演变机理,在20°、30°和40°包角下,分别固定施加在板形辊单通道上的张力进行仿真计算,提取了传感器安装孔顶和两侧面的位移变化,得到了波形关键位置对应带材与辊体相对位置的传感器顶面位移变化。分析发现,传感器安装孔轮廓在大张力、大包角下会产生不规则的微变形,使得传感器受力状态和位移趋势发生改变,从而产生单、双峰波形信号演变的现象。通过搭建试验平台进行了等张力变包角试验和等包角变张力试验,还原了仿真波形曲线演变规律,验证了其结果的正确性。最后,分析了仿真波形曲线与实际波形曲线差异的产生原因,并针对如何避免双峰波形对整辊式板形仪检测带来的影响给出了具体建议。

关键词：整辊式板形仪检测信号有限元分析波形演变因素波形产生机理

乙二醇-1,2-丁二醇汽液相平衡的研究及在煤制乙二醇副产物资源化中的应用

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乙二醇-1,2-丁二醇汽液相平衡的研究及在煤制乙二醇副产物资源化...

作者：武涵河北工业大学

学位级别：硕士

煤制乙二醇在合成过程中,由于催化反应的复杂性,除了主产物乙二醇外,还会产生1,2-丁二醇,1,2-丙二醇等副产物。特别是乙二醇和1,2-丁二醇的沸点接近且形成共沸物,存在精馏分离难度大、能耗高的问题。因此如何高效分离乙二醇和1,2-丁二醇... 详细信息

煤制乙二醇在合成过程中,由于催化反应的复杂性,除了主产物乙二醇外,还会产生1,2-丁二醇,1,2-丙二醇等副产物。特别是乙二醇和1,2-丁二醇的沸点接近且形成共沸物,存在精馏分离难度大、能耗高的问题。因此如何高效分离乙二醇和1,2-丁二醇,受到广泛关注。本文首先补充测定了1-100k Pa内缺失的乙二醇和1,2-丁二醇的汽液相平衡数据,并对整体数据进行热力学方程关联,利用精馏实验进一步验证计算模型可靠性,最终形成煤制乙二醇副产物万吨级高效分离工艺。主要研究内容如下:使用改进的Othmer汽液平衡釜测定了1、10、19、29、39、60、80和100.4k Pa下乙二醇-1,2-丁二醇二元体系的汽液平衡数据,填补了不同真空度下的数据空白且数据均通过了热力学一致性检验。分别采用Wilson、NRTL和UNIQUAC方程对不同压力下的汽液平衡数据进行整体关联,结果表明三种方程的计算值均能较好的吻合实验数据,UNIQUAC方程计算精度更高,可适用于1-100k Pa下的相平衡计算。采用UNIQUAC方程计算了不同压力下乙二醇-1,2-丁二醇的共沸组成,共沸组成中乙二醇的含量随压力的降低呈非线性增加。操作压力大于20k Pa时,共沸组成中乙二醇的含量随压力降低缓慢增加;操作压力小于20k Pa时,共沸组成中乙二醇的含量随压力降低快速提升。操作压力由100k Pa降低至1k Pa时,共沸组成中乙二醇的变化值可达到12%,可以通过差压精馏分离乙二醇和1,2-丁二醇。采用关联参数修正后的UNIQUAC方程用于相平衡参数计算,精馏实验塔的设备参数为初始值,通过Aspen Plus流程模拟软件建立乙二醇-1,2-丁二醇间歇精馏和连续精馏计算模型。模拟不同压力下乙二醇-1,2-丁二醇精馏分离过程的操作工况,并逐一进行精馏实验验证。模拟值与实验值的相对误差小于5%,进一步验证了关联参数修正后的UNIQUAC方程及精馏计算模型的可靠性,可以用于建立乙二醇-1,2-丁二醇精馏分离的全流程模拟。建立万吨级煤制乙二醇副产物变压精馏提取乙二醇和1,2-丁二醇的全流程模拟,以最小TAC为目标对回流比、理论板数、进料位置等参数进行优化,得到较优工艺的TAC为2.716×10～6$/year。为了降低运行能耗,根据热夹点技术对变压精馏过程进行热集成节能优化,得到部分热集成、完全全热集成和热泵工艺的TAC分别为1.948×10～6$/year、1.836×10～6$/year和1.73×10～6$/year。与传统变压精馏流程相比,部分热集成变压精馏、完全热集成变压精馏和热泵工艺的TAC分别降低了28.3%、32.4%和36.3%,经济效益和社会效益显著,为煤制乙二醇副产物的资源化利用奠定了基础。

关键词：乙二醇 1,2-丁二醇汽液平衡 UNIQUAC方程变压精馏节能

纳米粒子/氧化石墨烯改性复合膜制备及其分离性能研究

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化学工业与工程 2023年第2期40卷 104-113页

作者：周建敏李非费莉婷刘杰纪志永赵颖颖汪婧郭小甫王士钊袁俊生毕京涛刘凤禛河北工业大学化工学院/海水资源高效利用化工技术教育部工程研究中心天津300130 河北省现代海洋化工技术协同创新中心天津300130 河北工业大学化工学院/化工节能过程集成与资源利用国家-地方联合工程实验室天津300130 天津市本质安全化工技术重点实验室天津300130

采用真空抽滤-压力喷涂的方法,以聚酰胺纳滤膜为基膜,制备了氧化石墨烯和二氧化钛纳米粒子质量比为1∶1、2∶1、3∶1和4∶1的复合膜GOT1、GOT2、GOT3和GOT4以及氧化石墨烯和二氧化硅纳米粒子质量比为1∶1、2∶1、3∶1和4∶1的复合膜GOS1... 详细信息

采用真空抽滤-压力喷涂的方法,以聚酰胺纳滤膜为基膜,制备了氧化石墨烯和二氧化钛纳米粒子质量比为1∶1、2∶1、3∶1和4∶1的复合膜GOT1、GOT2、GOT3和GOT4以及氧化石墨烯和二氧化硅纳米粒子质量比为1∶1、2∶1、3∶1和4∶1的复合膜GOS1、GOS2、GOS3和GOS4。通过SEM、EDS、XPS和GIWAXS方法对GOT复合膜和GOS复合膜进行了分析表征,结果表明,氧化石墨烯和纳米粒子均匀负载在聚酰胺纳滤膜表面。研究了复合膜的性能,并推测了复合膜的净水机理。其中GOT复合膜在0.75 MPa下水通量可达50 L·m^(-2)·h^(-1),相较于原始基膜提高了25%,显示出了最佳的水通量性能,并且在保持较高通量的同时,对盐溶液和重金属离子的截留率仍能维持在90%左右。真空抽滤-压力喷涂的方法为氧化石墨烯复合膜的制备提供一种新的工艺思路,为废水处理提供了一种更高净化效率的复合膜。

关键词：氧化石墨烯纳米粒子复合膜改性

乙二醇和1,2-丁二醇二元气液平衡体系的研究及模型预测

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高校化学工程学报 2023年第2期37卷 187-193页

作者：武涵陈学青李蓓张超刘秀伍杨敬辉张继军河北工业大学化工学院天津300130 天津衡创工大现代塔器技术有限公司天津300384

为了研究乙二醇-1,2-丁二醇在不同真空度下共沸组成的变化规律及差压精馏分离的可行性,使用改进的Othmer气液平衡釜测定了1~100 kPa下乙二醇-1,2-丁二醇二元体系的气液平衡数据,均通过了热力学一致性检验。分别采用Wilson、NRTL和UNIQUA... 详细信息

为了研究乙二醇-1,2-丁二醇在不同真空度下共沸组成的变化规律及差压精馏分离的可行性,使用改进的Othmer气液平衡釜测定了1~100 kPa下乙二醇-1,2-丁二醇二元体系的气液平衡数据,均通过了热力学一致性检验。分别采用Wilson、NRTL和UNIQUAC方程对不同压力下的气液平衡数据进行整体关联,结果表明,UNIQUAC方程计算精度更高,可适用于1~100kPa下的相平衡计算。采用UNIQUAC方程计算了不同压力下乙二醇-1,2-丁二醇的共沸组成,共沸组成中乙二醇的摩尔分数随压力的降低呈非线性增加。操作压力由100降低至1kPa时,共沸组成中乙二醇的摩尔分数的变化可达到12%,推断乙二醇-1,2-丁二醇具有差压精馏分离的可行性。

关键词：气液平衡乙二醇 1,2-丁二醇 Wilson方程 NRTL方程 UNIQUAC方程

淘洗六水氯化铝过程中晶体沉降速度与纯化规律分析

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化工进展 2021年第1期40卷 386-393页

作者：梁高峰陈学青王德武张少峰刘燕张继军河北工业大学化工学院天津300130 河北工业大学材料科学与工程学院天津300130

针对粉煤灰酸法制氧化铝工艺中六水氯化铝结晶纯度难以控制、需进一步纯化的问题建立液固淘洗过程模拟实验,考察了液相密度、黏度、颗粒粒度及体积分数对颗粒沉降速度的影响,并用液体对颗粒的抵抗阻力对其修正,建立了关于沉降速度的计... 详细信息

针对粉煤灰酸法制氧化铝工艺中六水氯化铝结晶纯度难以控制、需进一步纯化的问题建立液固淘洗过程模拟实验,考察了液相密度、黏度、颗粒粒度及体积分数对颗粒沉降速度的影响,并用液体对颗粒的抵抗阻力对其修正,建立了关于沉降速度的计算模型,相对误差小于10%,能够较好地预测该体系下颗粒的沉降速度。按照淘洗过程模拟实验条件及对应的颗粒沉降速度设计静态实验,考察了钠、钙、镁和钾4种杂质离子随淘洗时间的变化规律,得到较优淘洗时间为60s。实验结果表明,杂质离子脱除率依次为Na^+>Ca^2+>Mg^2+>K^+,且最高脱除率均可达80%以上,杂质离子脱除率随着液固比的增大而提高,与沉降速度计算模型趋势一致,研究结果可为淘洗工艺的设计计算和优化提供参考。

关键词：六水氯化铝淘洗液固两相流沉降速度晶体纯化

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NH_(4)Cl水溶液的结构和物性研究

盐湖研究 2022年第4期30卷 118-127页

作者：张宇李非费莉婷纪志永赵颖颖刘杰郭小甫王士钊汪婧毕京涛张盼盼张丁予袁俊生河北工业大学化工学院/海水资源高效利用化工技术教育部工程研究中心天津300130 河北省现代海洋化工技术协同创新中心天津300130 河北工业大学化工学院/化工节能过程集成与资源利用国家—地方联合工程实验室天津300130 河北工业大学化工学院/天津市本质安全化工技术重点实验室天津300130

通过密度泛函理论(DFT)计算、拉曼光谱和同步辐射X射线散射法,研究了质量分数为1.0%~28.0%的NH_(4)Cl水溶液的微观结构。在室温下测量了粘度、接触角和电导率。由DFT计算和拉曼光谱结果可知,当溶质浓度升高至10.0%时,在2900 cm^(-1)和31... 详细信息

通过密度泛函理论(DFT)计算、拉曼光谱和同步辐射X射线散射法,研究了质量分数为1.0%~28.0%的NH_(4)Cl水溶液的微观结构。在室温下测量了粘度、接触角和电导率。由DFT计算和拉曼光谱结果可知,当溶质浓度升高至10.0%时,在2900 cm^(-1)和3100 cm^(-1)附近出现了明显的N-H作用峰,且随着质量分数的升高,NH_(4)Cl水溶液中的DDAA型氢键转变为DA和DAA型氢键。X射线散射结果表明,当NH_(4)Cl水溶液质量分数升高至10.0%时,差值对分布函数G(r)在0.298 nm附近出现明显双峰,表明在该浓度下溶液中NH_(4)^(+)-Cl^(-)接触离子对开始成为主要微观作用形式。NH_(4)Cl水溶液的粘度、接触角和电导率均随着NH_(4)Cl水溶液质量分数的增加而增大。NH_(4)Cl水溶液中氢键类型的转变、O-H...N键占比增多以及逐渐增加的NH_(4)^(+)-Cl^(-)接触离子是粘度和接触角变化的微观本质因素;电导率的增加与溶液中有效导电离子数量增加有关。

关键词： NH_(4)Cl水溶液密度泛函理论拉曼光谱同步辐射X射线散射