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专业:高分子材料科学与工程 姓名:魏钊华 学号:200336001086 实习编号:G4 070
金工实习是一门实践性的学科基础课,是高等院校工科专业学生进行工程训练、培养工程意识、学习工艺知识、提高综合素质的重要必修课。
作为一名材料学院高分子专业的学生,金工和本专业有着直接的联系,但是通过金工实习能够使我们接触到生产实际,获得机械制造一般过程的感性认识,了解到一些先进的生产技术设备;进行有关实践技能训练,培养一定动手能力和严谨的工作作风;同时,在劳动观点、质量和经济观念、理论联系实际和科学作风等工程技术人员应具有的基本素质方面受到培养和锻炼。记得一个老师就说过,我们来这里有两个目的,一是了解而非真正学习手艺,即获得机械制造一般过程的感性认识,二是体验生活锻炼动手能力,即接触真正的生产实际。我认为这是非常正确的!机械制造生产过程实质上是一个资源向产品或零件的转变过程,是一个将大量设备、材料、人力和加工过程等有序结合的一个大的生产系统。两个星期的时间不可能使我们完全的掌握这门技术。但是重要的是我们在金工实习过程中锻炼得到能力和经验!对于一名大学生,特别是一名华南理工大学理工科的大学生,实践和理论相结合显得尤其重要,而实习就直接提供了这个桥梁,它让我们把从书本上学到的东西加以运用,同时也让我们学习到了从书本上学不到的东西。
身为大学生的我们经历了十几年的理论学习,不止一次的被告知理论知识与实践是有差距的,但我们一直没有把这句话当真,也没有机会来验证这句话的实际差距到底有多少。金工实习给了我们一次实际掌握知识的机会,离开了课堂严谨的环境,我们感受到了车间中的气氛。同学们眼中好学的目光,与指导教师认真、耐心的操作,构成了车间中常见的风景。就在课堂中的我们感受到了动手能力重要性,只凭着脑子的思考、捉摸是不能完成实际的工作的,只有在拥有科学知识体系的同时,熟练掌握实际能力,包括机械的操作和经验的不断积累,才能把知识灵活、有效的运用到实际工作中。我国现行的教育体制,使得通过高考而进入大学的大学生的动手实践能力比较薄弱。因此,处于学校和社会过渡阶段的大学就承担了培养学生实践能力的任务。金工实习就是培养学生实践能力的有效途径。
金工实习过程中,安全第一!这句话谁都知道,但不一定放在心上,所以金工实习的第一天,我们便被安排去看一个实习安全方面的录像,录像里详尽的播放了许多工种的实习要求,像电焊气焊,热处理等。看着许多因不按要求操作机器而发生的事故,再加上老师告诉我们的以前发生的类似事件,我真的有点害怕,许多人也和我有同样的感受。老师看出了这一点,就告诉我们,只要按照正确的方法,掌握要领,是不会发生事故的,于是我明白了,规范的操作,是安全的重要保证!
因此两周的金工实习我都一直把安全放在首位,严格按规操作,绝对不在车间打闹嬉戏,认真谨慎不敢有半点马虎。
在第二天的钳工实习中,我们知道了钳工的主要内容为刮研、钻孔,攻套丝、锯割、锉削、装配、划线;当我们用锯条将铁棒上的11mm长的铁块锯下来时,我们是多么的欣慰啊。然而这还是第一步,我们接下来还要对其表面进行处理并找出其中心,然后还是用手一步一步将它由圆柱状磨成六面体状。一切都是多么的艰辛!但甚感高兴的是:我们还得到了劳动成果——自己亲手做的六角螺冒。看着这最后的小咚咚,大家都笑了,都把它收藏起来了作为以后的美好的回忆!
于是,我学到了:做工业设计时,一定要耐心,不厌其烦的对进行精加工!
在借下来的车工实习中,我们了解了车刀的种类,常用的刀具材料,刀具材料的基本性能;知道了车刀的组成和主要几何角度。在操作中,同学之间配合得委完美.从一开始的笨手笨脚,到后来熟悉后的速度加快,大家越车越来劲,越来兴趣。很快,一个相当光滑而有高精度的圆柱转轴工件就这样诞生了!
其实在这么多的工种当中,我最感兴趣的是数控技术——微机数控车削加工、微机数控线切割加工、微机数控铣削加工.以前的我根本不知道那么多的精致零件、图案等是如何生产出来的,看了数控技术所生产出来的产品,真是打开眼界!原来人类利用机器生产的水平是如此之高,太令人兴奋!这也让我打心眼里想,这么先进的设备,这么优越的学习条件,我一定要更充分地利用好这一切,为自己储备下一定的能量!
......
还有很多其他的工种,虽然印象不是很深刻,但也在无形中培养了我对金公实习的了解和热爱!
经过两个星期的金工实习,我初步掌握了金属加工的基本知识、基本操作方法。在这两星期的学习中,主要学习了以下几方面的知识:金属加工基本工种包括铣工、车工、电火花加工等的操作。我想任何人对新东西都有一种天生的好奇。同样,面对那么复杂的机器,看着那些粗糙的原料在那里变成精美的工具。谁又不心动?希望自己能够掌握它,至少能够了解它。
人生本身就是一个不断学习的过程,更何况我们这些还没有步入社会、独立生活的大学生呢?抱着一种极强的学习欲望开始了我的金工实习。
作为一名大学生,第一次接触到机床,工件之类的新东西,第一感觉就是非常好奇,之前在书本上学的东西终于在现实中见到了。不要小看这笨重的机器,正是这笨重的机器奠定了我们的工业基础;更不要小看这简单的操作,正是这简单的操作,构成了实践和理论的结合。这些机器加工成的工件简单也不错,但试想支撑现代化建设的哪一台机器不是由这种简单的工件来的。看到指导教师神奇般的用手中的工具做出漂亮的工件,是又敬佩又心急。等到自己做的时候,才知道这东西不是简简单单就能做出来的,有时还累得腰酸背痛。不过累归累,心中仍然感慨颇多。实习车间里,一台台机床运转着,工件被一步步加工成形,虽然工件很简单,操作过程也不难,但是工件上的每一点都融汇着我的汗水,每一刀都刻着我心情。而当我把自己亲手加工的工件交到老师手里时,那种自豪感是必须亲身体验才能感受到的。生平第一次有机会“学以致用”,很有成就感,也真切的体会到真理必须要用实践去检验,不亲自去动手试验一下,你学的再好也白搭。有很多东西是书上没写的,只有在实践中才能体会得到。纸上谈兵只会让人走进误区,实践才是永远的老师。
老师们教得非常认真,时间虽短,但是他们却是尽其最大的努力,在如此有限的时间里多教给我们一点东西,希望我们能真的有所收获,而不是空手而归。一开始我们的心理多少有一点借此机会好好放松一下的想法,并不是百分之百的投入。但是老师的认真让我们摆正自己的心态,把更多的心思用在实习上,以真正学到有用的知识。我们认真听取老师的讲解,同时在老师的指导下完成任务。例如车工时,我们用传统的车床车一个球,难度比较大,而且存在一定的危险性,但我还是全身心地投入到了工作中。当看着自己亲手做出的工件时,我心中无比喜悦。但是,也有极少数同学对此表现出了烦躁心理,不想参加练习或应付了事。这些同学应该认真思考一下学校安排这门课的用意,不应该浪费这一次难得的实践活动。实习满足了我们好奇的心情,使我们的兴奋感渐渐消退,但是它留在我们心中的却是那种工作时的艰辛,更重要的,它让我们有了一种责任感,对社会发展的责任,对国家的责任。这种责任感促使我更加认真的学习,努力充实自己,用科技知识武装自己,以求尽快的投入到现代化建设中。
我们学校实习中心的设备还是比较先进的,这是现代化工业制造技术的发展要求,也是我们学校实习条件得到改善的反映。仪器设备的价格都比较昂贵,动辄几万乃至十几万。但先进的仪器设备代表着现代化工业的方向。两周的金工实习,工种基本上是微机数控加工,电火花加工,CAD设计,Mill9设计,数铣加工等非传统实习内容在内的多工种的工程训练。这些科技含量相当高的工种中,我们能够真正体验到高科技带来的乐趣。同时也知道了现在这方面工业技术的国内水平如何以及是否与世界先进水平的存在差距,让我们产生了一种责任感,推动我国科技进步的责任感。
关键词:高分子化学与物理;教学改革;科学研究;创新能力培养
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2015)43-0083-02
一、《高分子化学与物理》课程特点
经过高分子科学与技术的快速发展,高分子的理论发展与应用已经渗透到物理学、化学、材料学、生物学等各个学科与领域,具有鲜明的学科交叉特色。高分子化学与物理的研究成果已经进入了我们日常生活的每个方面[1-6]。作为一门多学科交叉、实用性很强的学科,高分子对各个工业部门和科技领域的渗透作用已成为不争的事实,所以在现行中国高等教育的本科专业中,如化学、应用化学、材料化学、材料物理、复合材料、轻化工程、包装工程、纺织工程、生物工程和环境工程等许多非高分子专业都将高分子相关知识作为必修课和选修课。
非本专业《高分子化学与物理》教学的侧重点在于阐述现代高分子科学已成熟的基本概念、基本知识、基本原理和基本测试方法,对涉及高分子科学研究前沿的理论、测试方法以及高分子的新产品介绍等内容点到为止,该课程的学习为轻化工程专业学生开启了一扇通往高分子科学的窗户,引导学生了解高分子化学在高分子学科中的地位,通晓课程的主要研究对象和研究内容,为后续专业基础课的学习和高分子在染整中的应用奠定基础[1,2]。通过多年的教学实践证实,对于轻化工程专业(染整方向)的本科生来说,《高分子化学与物理》课程教学呈现以下几方面的特点。
(一)基础课程,衔接不够
对于轻化工程专业(染整方向)的本科生,高分子的学习显得尤为重要,一方面后续课程(如《纤维化学与物理》、《染整工艺原理》和《染料化学》等)的学习必须以高分子为学科背景,另一方面大学生的生产实习、创新学分实验、创新训练计划和本科毕业论文等实践性环节的开展也必须要有高分子基础,因此为了让染整方向的本科生了解和掌握高分子的基本理论知识和应用,开设了《高分子化学与物理》学科平台课程。该课程的学习必须以《有机化学》、《物理化学》和《无机化学》的课程学习为基础,但江南大学轻化工程专业将《高分子化学与物理》课程设置在大二下学期,《物理化学》等课程也在此学期开设,因此课程开设时间过早,缺乏基础课程的知识,建议在大三上学期开设,以期获得较好的教学效果。
(二)内容多、学时少,课时紧张
《高分子化学与物理》课程主要包括高分子化学和高分子物理两个部分,其中高分子化学部分包括高分子科学的发展历史、发展趋势,基本概念、分类与命名、基本原理、高分子合成反应与方法等,涉及逐步聚合、自由基聚合、离子聚合、配位聚合和共聚合等;高分子物理部分则侧重于高分子的结构(如链结构、聚集态结构等)、分子运动、力学状态与转变,物理性能等。对于高分子专业的本科阶段,通常会开设《高分子化学》和《高分子物理》两门课程,分别在32至48学时不等;而对于轻化工程专业,只开设了《高分子化学与物理》一门课程,48学时,相对来说内容多、课时少。在这样的情况下,教学活动的有效开展、课程体系的完善、讲授内容的连贯与取舍等都显得非常重要,对任课老师是一种不小的挑战。
(三)注重理论,缺乏实践
《高分子化学与物理》是一门以实验为基础的自然科学,但轻化工程专业只开设理论学习课程,没有相关实验课程。为了使学生能够更好地掌握课程学习内容,同时培养学生的动手能力和分析、解决问题能力,提高学生的实验技能,相应的实验课程的开设显得非常迫切,能够让所学知识与理论在实验中得到验证,注重理论与实践的结合,让学生从最初的原料出发,选择合适的聚合方法与聚合反应,得到在实际生活中真正用得上的高分子产品。
二、教学改革举措
针对轻化工程专业《高分子化学与物理》的课程特点,结合本校的实际情况,要求学生在理解基本概念和掌握基础理论的基础上能够了解高分子的应用,重点培养他们的实践与创新能力,作者经过几年的教学实践和摸索,总结了几点教学改革举措。
(一)规划本科培养方案,合理调整课程设置
目前我校轻化工程专业的课程设置还存在一定的问题,建议对本科培养方案进行修改,在《高分子化学与物理》授课前完成《有机化学》、《物理化学》和《无机化学》等基础课程的学习,这样才能提高学生的学习效率,增强他们的学习兴趣,便于更好地掌握相关理论与知识。
(二)多媒体资源课件与传统板书有效结合
多媒体课件具有丰富表现力、良好交互性和极大共享性等特点,它可以将枯燥乏味的理论知识直观化和形象化,能够充分调动和发挥学生学习的积极性和主动性。但在运用多媒体教学的同时也出现了诸如教师几乎不写板书,学生不记笔记等问题,严重影响了教与学的质量。建议对任课教师的教学大纲、考核方式、教学难点与重点等相关教学文件进行监督,要求授课过程中课件放映与传统板书相结合,将学生上课情况、学生主动参与积极性、平时作业等与学生的最终成绩挂钩,进行综合评定。
(三)增设实验课程,提高学生实践能力
《高分子化学与物理》是一门理论与实践相结合的课程,实验课是对理论课学习的有效补充,通过直观的现象和结果验证理论学习的真实性,帮助学生理解所学理论知识,因此实验课的教学显得尤为重要,建议在轻化工程专业开设实验课程,但涉及的实验众多,要求任课老师充分考虑实验的可操作性、重复性和可行性等方面,认真编写实验讲义。此外,学校和学院应重视实验室配套设施建设,突破实验教学完全依附于理论课程教学的传统框架,增加启发式实验和创新性实验所占比例额,注重验证性实验、启发式实验和创新性实验有效结合,开动学生的思维,发挥学生的潜质,提高学生的创新意识。
(四)理论联系实际,注重启发式教学
《高分子化学与物理》是一门相对来说比较抽象、枯燥的课程,但它也是一门应用性很强的课程,高分子材料用途广泛,遍及现代社会生活中衣、食、住、行、用等各个方面,因而在课程讲授时注重理论联系实际,将抽象的概论、理论与实际应用有机结合,将对课堂教学效果起到重要的促进作用。
三、创新能力的培养
(一)培养方案中开设新生研讨课和专业导论课
为了提高学生对专业的认同感以及学生的学习兴趣和热情,可以尝试在本科培养方案中针对大学新生开设新生研讨课和专业导论课,以趣味讲座和座谈的方式进行专业介绍,了解专业背景,告知学生轻化工程这个专业是以化学与高分子为学科背景的,加强学科平台课程的学习至关重要。
(二)实施学生双导师制
全面推进学生双导师制是确保创新型人才培养的重要手段,企业导师和校内导师组成课程小组,共同确定课程教学大纲、教学内容、教材及承担教学任务,使专业理论课程与行业实际需求紧密结合。
(三)强化实验课程学习和创新能力培养
实验课程采用自主设计实验,在实验大纲的规范下完成实验要求,将验证性实验、启发式实验和创新性实验有机结合。在国家大学生创新创业计划项目、江苏省大学生创新创业计划项目和江南大学大学生创新训练计划项目等资助下,实现学生创新训练的全参与和全覆盖,指导教师从选题开始就应该注重基础理论知识在创新实验中的应用,达到学以致用的目标。
(四)强化学生的毕业论文(设计)指导
毕业论文(设计)是学生毕业离校前最后一个实践性环节,也是所学基础理论知识得到充分应用的关键环节,因此可以从课题的选择、采取的技术路线、拟采用的研究方法和达到的预期目标等方面进行合理规划与设计,充分发挥学生所学知识与理论的应用,提升学生运用知识的综合能力,强化学生的专业基础。同时,轻化工程专业的毕业生中从事与高分子相关行业的人数众多,学科交叉特色鲜明,为学生的出国深造、攻读研究生和就业奠定坚实的高分子基础。
四、结语
根据国内外行业需求和自身特色,通过教学改革与实践,围绕复合型、创新型染整专业技术人才的培养目标,通过理论与实践相结合、教学和科研相结合、校内与校外相结合、科学素养与人文情怀相结合的人才培养模式,注重理论知识的传授与学生创新能力的培养相结合,全面提高和调动学生的学习积极性和学习兴趣,为学生的学习与工作奠定坚实的基础。
参考文献:
[1]徐晓冬.非高分子专业《高分子化学与物理》教学中的几点体会[J].高分子通报,2010,(5):74-78.
[2]刘兆丽,曹亚峰,谭凤芝,李沅.非高分子专业高分子化学与物理教学的几点探索[J].科教导刊,2013,(1):82-83.
[3]喻湘华,鄢国平,李亮,吴江渝,郭庆中,曾小平.高分子化学与高分子物理课程教学改革与探索[J].化工时刊,2011,25(3):68-70.
[4]胡建设,周爱娟,王宏光.高分子化学与物理实验教学探索与实践[J].高分子通报,2010,(5):70-73.
[关键词]计算机 环境科学 实践课程
[中图分类号] G642 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437(2015)06-0091-02
信息化时代的发展,使计算机越来越多地应用到各门课程中。针对环境科学专业学科特点,我们应围绕课程构建,有针对性地对环境科学专业学生讲授相关计算机知识,更新教学内容,以便于提高学生的综合能力。
一、基本目标
在“计算机在环境科学中的应用”实践课程教学中,要让学生能够比较全面地掌握与专业相关的计算机应用技术,并能将其应用于实际工作中。以学生实际操作为主,教师讲授为辅。充分利用现有的软件及技术,借鉴计算机专业教师教学技术和方法,提高学生的计算机应用能力。通过本门课程学习,使学生能够自己绘制平面布置图、绘制反应装置图、绘制设备图、处理实验数据、制作多媒体课件等,并能利用计算机网络进行信息检索。
二、课程设置
本门课程要求学生有一定英语水平和环境专业基础知识,时间安排在大三下学期期末,集中上课,总学时为两周。课程由教师讲解、演示,学生上机随教师一起操作,并进行习题、作业练习以加深印象。教师可对学生上机进行监控及辅导。可多班授课,但需保证每人一台计算机。学习本课程后学生正好可将所学知识应用于毕业论文和实际工作中。考核采取“出勤+听课状态+实际操作+作业”的方式。
三、课程内容
(一)环境科学相关软件
1.数据处理及绘图软件
环境科学实验经常有大量数据需要分析及绘图,在实验设计、实验操作等多方面也都离不开计算机的辅助。常用的软件主要有Excel、Origin、Access、SPSS等,可绘制各种散点图、折线图、柱形图、条形图等;可以对图形添加趋势线,得出曲线方程及相关性;可对数据进行排列和筛选,并且可导入外部大量数据,如红外光谱数据等进行绘图。在Excel中还可以通过编辑小程序来完成一些特性的运算。Excel的中文界面备受学生欢迎,Origin是全英文界面,对于学生来说有一点难度,函数的输入也没有Excel方便。但是Origin可以直接在图形上进行修改,及时保存了图形,仍然可以从图导出原始数据。从功能上来说,Origin更强大些。Access有强大的数据处理、统计分析能力,利用Access的查询功能,可以方便地进行各类汇总、平均等统计,并可灵活设置统计的条件。比如在统计分析上万条记录的数据时速度快且操作方便,这一点是Excel无法比拟的。SPSS集数据录入、整理、分析功能于一身,基本功能包括数据管理、统计分析、图表分析、输出管理等。SPSS统计分析过程包括描述性统计、均值比较、一般线性模型、相关分析、回归分析、对数线性模型、聚类分析、数据简化、生存分析、时间序列分析等。本课程要求学生必须掌握Excel软件,其他只作为了解。
2.图文编排软件
本科毕业论文撰写及科技论文写作都离不开图文编排,Microsoft Word具有强大的文字和图表编辑功能,易修改,是必须掌握的。在本课程中主要让学生掌握页面、页眉、页脚、页码、行距等设置,格式刷、分节符、查找、替换、项目符号和编号等使用,三线表绘制,目录生成等。此外,还要让学生学会用“公式编辑器”编辑公式,使用“绘图工具栏”绘制简单图形及流程图。
Microsoft Office Visio创建具有专业外观的图表,以便理解、记录和分析信息、数据、系统和过程。在使用 时,以可视方式传递重要信息就像打开模板、将形状拖放到绘图中以及对即将完成的工作应用主题一样轻松。如绘制基本流程图就是把流程图所需形状图直接拖拽到绘图区,然后选择连接线工具绘制连接线,再选择箭头方向,绘制方向箭头,然后添加文字,比Microsoft Word绘制流程图要简单便捷。
3.环境科学绘图软件
AutoCAD有完善的图形绘制功能及强大的图形编辑功能。可以绘制任意二维和三维图形。在环境科学中,可用AutoCAD绘制平面布置图、施工图、剖面图、工艺流程图等。AutoCAD能以多种方式创建直线、圆、椭圆、多边形、条件曲线等基本图形对象,有强大的编辑功能,可以标注尺寸、书写文字。同传统的手工绘图相比,用AutoCAD绘图速度更快、精度更高且富有个性。
ChemWindow(CW)由Softshell Intern.Ltd.1989年推出首版,该软件主要功能是绘出各种结构和形状的化学分子结构式及化学图形,具有其他绘图软件所不具备的化学分子图形编辑功能。软件中有四个附加图形结构库,具有一些玻璃仪器和复杂化学物质结构式模板,绘制复杂结构式和反应装置图时比较便捷。软件还含有SymApps程序,可以显示3D分子结构,并能够给出具体的分子结构信息,如键长、键角、二面角、所属分子点群等分子结构信息,与Office软件的兼容性很好。
本门课程中主要要求学生掌握AutoCAD及CW的基本使用方法,能够绘制基本平面图、流程图及化学分子结构式等。
4.多媒体课件制作软件
多媒体课件常用的软件有PowerPoint(PPT)、Au?鄄thorware、Flash、Dreamweaver、Director、课件大师等。在这些软件中,PPT简单易学,制作方便,对于环境科学专业学生来说,本门课程要求其掌握其制作过程。本课程主要讲授用PPT制作幻灯片的方法,主要包括幻灯片设计、幻灯片版式、幻灯片配色及动画设计、幻灯片母版设计、幻灯片中图表及影片和声音的插入等。其他软件仅作为了解。
(二)计算机在环境模型中的应用
计算机在环境模型中的应用包括环境遥感技术(RS)、全球定位系统(GPS)、地理信息系统(GIS)、MATLAB、Visual Basic、Visual Foxpro等软件。RS可以利用红外扫描仪监测石油污染、水体热污染、水体富营养化,调查废水污染和泥沙污染,分析水域的分布变化和水体沼泽化可以通过遥感技术监测推算出臭氧浓度的水平分布情况、分析大气气溶胶的分布和含量、监测有毒气体对污染源周围树木和农作物的危害情况、监控生态环境等。GPS可提供海、陆、空全方位实时三维导航和定位。GIS能对空间相关数据进行采集、管理、分析和可视化输出,可以定量进行预测。RS为GIS提供信息源,GIS为RS提供空间数据管理和分析的技术手段(图像处理),GPS作为GIS有力的补测、补绘手段,实现了GIS原始地图数据的实时更新。[1] MATLAB、Visual Basic、Visual Foxpro等软件,可以编程应用于运算污染物迁移转化和控制模型,如大气污染模型、江河湖泊水质模型、生态模型、水处理技术动力模型等。对模型及数据进行运算求解,得到准确的结果,为制订合理治污措施提供数据支撑。
(三)网络信息检索
1.常规环境信息检索
一些环境标准、专利及试剂性质等资源,可以通过常规信息检索网络获取。常用的网站有中国环境标准网(.cn)、中国标准服务网(.cn)、国家标准化管理委员会()、国际标准化组织标准()、中国专利信息网(.cn)、国家知识产权局()、中国知识产权网()、欧洲专利局(EPO)专利信息网()、美国专利数据库(uspto.gov/patft)、中国试剂网(.cn)等。
2.环境科学文献检索
文献是记录、积累、传播和继承知识的最有效手段,是我们获取情报的最基本、最主要的来源。包括图书、期刊、报纸、专刊文献、硕博学位论文、会议论文、科技报告等都可以从各种相关的网上数据库获得。常用的中文数据库有中国知网()、维普中文科技期刊数据库()、万方数据库(.cn)。这三大中文数据库都需要购买使用权限,都大量收录了国内学术期刊论文。
常用外文数据库有德国Springer数据库()、Elsevier数据库()、美国wiley数据库()、英国皇家化学学会RSC数据库()、美国化学会ACS数据库()、SpecialSciDBS国道外文数据库(spe?鄄)。以上数据库也均需要购买后才能使用。由于各个学校资源有限,有些数据库未购买使用权限,学生可从一些学术论坛获得免费的帮助,如小木虫(e?鄄)、阿果资源网()、零点花园()等。
3.环境相关课程资源网站
高校教学资源库(.cn)、国家精品课程资源网()、爱课程()、网易公开课()等网站有免费资源、课件,可供有兴趣的学生进一步学习一些相关课程。
四、总结
在“计算机在环境科学中的应用”课程的教学过程中,应注重学生在环境科学中应用计算机的能力的培养。教学内容以常用软件介绍为主,同时介绍网上信息检索方法。课程内容要与时俱进,不断更新。
[ 注 释 ]
[1] 邱彩华.计算机技术在环境科学领域中的应用[J].华章,2011(15):254.
[收稿时间]2014-12-21
关键词:天然气;脱水装置;撬装;三甘醇脱水方法
中图分类号:TE868
文献标识码:A
文章编号:1009-2374(2012)23-0069-02
1 三甘醇的脱水原理
撬装式天然气脱水装置主要采用三甘醇脱水方法,这种方法不仅是应用最为广泛的一种方法,而且也是相对比较成熟的技术。三甘醇又称三乙二醇醚,化学分子式为:,
三甘醇具有非常强的吸水性,这种化学分子在高温条件下具有再生的特点。三甘醇在撬装式天然气脱水装置的主要作用是降低天然气中的含水量。三甘醇的脱水原理主要是利用三甘醇较强的吸水性将天然气中的水分吸收,而吸收了水分的三甘醇被称为是富液,当富液进入重沸容器后,在高温或者常温的状态下将天然气中的水分蒸发,然后再加上个干气汽提,这样就可以得到浓度在98%以上的三甘醇贫液,而这种三甘醇贫液可以重复使用。其中三甘醇的物理性质如下表所示:
表1 三甘醇的物理特性
相对分子质量 密度/
(20℃) 冰点/℃ 沸点
/℃ 粘度Pa·s/(20℃) 理论热分解温度/℃ 再生
温度/℃
150.2 1.1254 -7.2 285.5 47.8×103 206.7 176.7~204
2 撬装式脱水装置技术分析
2.1 撬装式脱水装置的工艺流程
没有脱水的天然气首先通过采用气站分离器进行分离气液分离后在温度10℃~40℃的状态下进入吸收塔的底部再次进行气液分离。然后从上到下与塔顶进入的贫三甘醇溶液逆流接触,这种天然气中有一部分的饱和水被三甘醇吸收,而脱水后的天然气与塔顶贫液盘管也就是与进塔前的贫液进行换热后外输到主线和支线。当三甘醇富液从吸收塔的积液箱流出,并在富液精馏柱的顶部进行换热,然后再进入闪蒸罐中,在闪蒸罐中闪蒸出溶解在溶液中的烃类。三甘醇进入缓冲罐中与贫液再次进行换热,在换热后进入活性碳过滤器以及滤布过滤器将溶液中的一些降解物质和杂物过滤掉,接着将过滤后的三甘醇放进富液精馏柱中,然后再进入重沸器中进行提浓再生。最后将生成的三甘醇贫液放进缓冲罐中,经循环泵送入干气贫液换热器后进入吸收塔的顶部,完成三甘醇的再生循环过程。其中采用三甘醇的撬装式天然气脱水装置中主要的操作参数如表2所示:
表2 撬装式脱水装置主要操作参数
图1 撬装式天然气脱水装置工艺流程图
2.2 撬装式天然气脱水装置技术特点分析
撬装式天然气脱水装置主要有净化设备、闪蒸设备、热传递设备以及管线设备等设备组成。其中影响天然气脱水效果的因素主要有三甘醇的浓度、三甘醇的处理量、温度以及操作压力和循环速率等,所以应该加强对撬装式天然气脱水装置的主要设备和参数进行设置。
撬装式天然气脱水装置中三甘醇脱水剂是其中重要的脱水装置,这种脱水剂具有脱水能力强、安全可靠以及节能效果显著等特点。在撬装式天然气脱水装置运行的过程中应该注意最低露点,如果露点达到-31℃,但是这种状态下的露点又没有达到固体脱水剂的深度的温度,这就会造成露点不合格的现象的发生,并且如果三甘醇被空气氧化或者出现污染的现象,则会导致三甘醇具有腐蚀性,所以应该注意三甘醇的存储。
2.2.1 吸收塔主要是板式塔,在操作的过程中,液体横向流过塔板,而靠逆流堰保持板上有一定厚度的流动液层。齿缝浸没在液层中,并且当上升的气体流入到液层中,被分散成很多的流股和气泡,从而可以在板上形成泡沫层和鼓泡层,为气液两相提供传质界面。
2.2.2 贫液浓度的确定。在撬装式天然气脱水装置中,吸收塔的压力在17MPa时,吸收塔顶流出天然气露点的温度与吸收塔上的操作压力没有很大的联系,而三甘醇的吸收塔的操作压力却要比设定值低很多,所以在进行露点计算时可以不考虑操作压力。但是吸收塔的操作温度与出塔的脱水的天然气的露点有很大的影响,所以进入塔中天然气的质量流量要远比进塔贫液中的质量流量大。所以吸收塔的有效温度一般由进料的天然气的温度
确定。
2.2.3 三甘醇溶液的循环量的确定。在三甘醇贫液的浓度确定后,其吸收塔的理论级数和三甘醇溶液的循环量就由干天然气的露点进行确定。吸收塔的理论级数和物质循环量的增加都能够使露点降增加,吸收塔的设备费用也会增加,而物质主要是溶液和操作费用也会增加。如果在三甘醇贫液一定的情况下,露点降会随着循环量的增加而增加,但是当循环量增加到一定的程度后,露点降的增加速度就会降低,所以应该规定循环量增加的范围。
3 结语
在天然气生产和运输中,脱水处理是重要的环节之一,但是由于我国天然气脱水装置的设计方式和制造水平具有一定的局限性,因此目前我国很多的天然气脱水装置都是引进国外先进的技术。所以加强先进的脱水装置技术的开发研究,以代替国外的天然气脱水装置,对提高油田企业的经济效益具有重要的价值和意义。
参考文献
[1] 高福金,王景昌.新型撬装天然气脱水装置[J].油气田地面工程,2009,28(5).
[2] Miles,Bert B.,Sams,Gary w.Method for controlling contaminants during natural gas dehydration[P].United States Patent:6010674.January 4,2000.
[3] Alireza Bahadori.Design of Glycol Unit for Maximum Efficiency in Gachsaran Oil Field[C].SPE Latin American and Caribbean Petroleum Engineering Conference.SPE81 121.April 2003.
关键词:有机热载体 质量劣化 表现 原因
有机热载体在使用不当过程中会发生质量劣化,影响有机热载体以及传热系统的安全、节能、环保、经济运行[1],所以对有机热载体[2]质量劣化的主要表现及原因分析具有重要的意义。
1 有机热载体质量劣化的主要表现
1.1 热劣化
有机热载体长期处于高温环境运行,分子内碳链会发生断裂,导致有机热载体高分子化合物分解成气体、低分子化合物(低沸物)及自由基,自由基又能与其他分子发生聚合而生成高分子聚合物(高沸物)[3]。不仅使其颜色逐渐变深,由黄色到茶褐色,进一步变黑,而且裂解或聚合产物的热稳定性、导热性、闪点、粘度等物理和化学性质都发生了变化,影响有机热载体的使用性能。
1.2 氧化劣化
有机热载体和空气中的氧接触后,会氧化生成有机酸,有机酸可进一步促进聚合反应,随着温度的上升,其氧化速度也会加快,其结果可导致黏度增加,颜色由黄色至茶褐色进而变为黑色,而且所生产的有机酸遇水后会对设备有一定的腐蚀作用。
1.3 混入异物的劣化
由系统混入的杂质(保括水分)可导致:①所混入的杂质可能成为催化剂,催化油品发生分解、聚合物;②所混入的杂质有可能与有机热载体直接发生反应,生产分解物及聚合物;③混入水分等杂质,在高温下发生气化,造成运行压力不稳,严重时甚至引起超压事故;④有的杂质混入系统后,会在高温下发生沉积,堵塞管道,影响安全运行,有的甚至迫使系统停止运行。
因此,对使用中的有机热载体必须定期进行检测,及时掌握其劣化程度,采取必要措施,防止由此而引发的一些严重事故,造成重大的经济损失。
2 有机热载体劣化的主要原因
2.1 过热超温
有机热载体的使用温度是有一定范围的,对某一种有机热载体而言,在使用过程中一旦超过其最高允许使用温度,其就会发生裂解,即部分转化成低沸物、高沸物和不可溶解的裂解产物。裂解率的增加与其所承受的温度表现出一种指数关系,即如果有机热载体所承受的温度超温10℃,则其预期的裂解率将比正常使用时增加一倍。
影响某种有机热载体裂解的因素是其化学分子结构、纯度、使用温度和在换热设备中所处的特定条件,也就是温度的分布状况和杂质的存在情况。实际使用中,有机热载体开始发生热裂解的温度是其最高允许使用温度以下约50℃。
溶解在有机热载体中的低沸物降低了有机热载体的闪点,并提高了其蒸汽压。因此,如果系统局部的操作压力降低,此时将会发生气化。高沸物和不易流动的裂解产物会增加有机热载体的黏度,引起传热恶化和流动阻力增大,其后果是导致有机热载体流速降低和边界层温度上升,并进而导致有机热载体残炭含量升高,碳聚合形成炉管结焦,造成炉管材料的破坏和有机热载体泄露,增加锅炉损坏或爆炸等不安全因素。
2.2 氧化变质
热氧化稳定性不同的有机热载体与空气中的氧接触后发生不同程度的氧化反应,因此对于开式系统的有机热载体,热氧化稳定性是影响其使用寿命的一项重要指标。
氧化是一个复杂的化学过程,氧化速度随温度的升高逐渐加快。有机热载体发生氧化的原因是氧原子可以直接与碳氢化合物中的碳原子发生反应生成有机酸。氧化表现为生成有机酸和形成聚合物,前者容易产生腐蚀,后者达到一定分子量后,作为淤渣而沉淀出来。产生的氧化产物溶解于有机热载体中,有机热载体的黏度就会增加。
由于在用有机热载体在高温条件下与空气接触会造成其快速且严重的氧化变质,会引起锅炉运行事故的发生和在用有机热载体使用寿命的缩短,故从安全运行和节约资源的角度考虑应尽量避免有机热载体与氧接触。
3 化学污染
有机热载体化学污染的原因是多种多样的,主要有以下几方面:①新系统注入有机热载体前未进行清洗;②设备或管线被其他化学物质污染;③被加热工质泄露到有机热载体系统中;④不同化学性质的有机热载体混用;⑤有机热载体储存和设备检修过程中发生的化学污染。
从有机热载体化学污染的原因可以看出有机热载体污染引起的质量变化主要是不同化学性质的物质在高温下有可能发生化学反应或生产热稳定性更低的物质,在高温下会发生裂解,而不同介质的混合又改变了原有的有机热载体的物性。如裂解产物是低沸物、高沸物和固态不溶物,它们的存在影响系统运行安全和传热效率。同时,裂解也会导致有机热载体闪点降低和炉管内结焦,引发锅炉安全事故。
此外,有机热载体的质量变化不但有上面所述的过热超温、氧化、化学污染引起的变化,还有有机热载体系统泄漏、系统设计不合理、系统操作条件改变或操作方式有误等引起的质量变化。
参考文献:
[1]TSG G5001-2010,锅炉水(介)质处理监督管理规则[S].
[2]GB 23971-2009,有机热载体[S].
[3]GB 24747-2009,有机热载体安全技术条件[S].