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关键词:课程设计;教学实践;教学体会
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2016)18-0132-02
引言:
“精细化工工艺课程设计”是在学生完成了“精细有机合成”和“化工原理”的理论课程学习之后开设的综合性实践课程,课时1周,是东北石油大学化学化工学院应用化学专业“四位一体”模块化实践教学体系中第二层次的教学模块。该课程要求学生自主学习、构思设计一个精细化学品工艺设计为主的课题。需要经过资料查阅、合成路线设计、反应系统工艺设计、反应器工艺设计、答辩验收等过程,最终完成课程的学习和实践。教学过程中通过师生交流、学生自主学习和独立设计,对学生的知识获取、规划设计、工程技能、知识综合应用进行系统全面培养。截至目前,该课程已经开设7届,已经成为理论课和工程实践之间最重要的纽带。
一、课程的规划
东北石油大学是一所以工学为主的综合类院校,学校重视科学研究与实践应用,课程设置方面要求所有专业开设课程设计等实践类课程。应用化学专业的一个专业培养方向是精细化工,所以精细化工工艺学课程设计是我专业学生的必修课之一。该课程以《化工原理》和《精细有机合成化学与工艺学》的理论知识为基本点,综合应用专业知识,突出工程意识和创新意识,提高学生的综合设计能力,培养学生解决实际工程问题的技能。
在课程开设之初,由于缺乏实践经验,课程设计题目单调,应用型不强,而且学生对工艺和设备的结构与原理认识肤浅,学生的工程素质和工程实践技能没有得到应有的锻炼。通过多年的教学实践,在笔者及所在专业教师的共同努力下,对精细化工工艺课程设计的时间安排、前期课程的内容设置进行了合理衔接,起到了承上启下、融会贯通的良好效果。
该课程设计隶属于精细化工方向的教学集合体系,时间及内容安排顺序是同时开设《化工原理》和《精细有机合成化学与工艺学》,前者着重于介绍单元操作、工艺流程操作条件优化和设定,而后者着重于介绍精细化学品的合成工艺路线和单元反应的合成条件优化设计。然后开设《精细化工工艺设计》,它是将化工设计知识和精细化学品生产工艺融为一体的综合性教学环节,通过设计使学生深刻理解精细化学品的生产理论知识,明确所学课程知识的实际用途,并综合培养学生思考和解决问题的能力。由于课程设计时间为一周,在此期间,学生需要完成资料查阅、物料衡算、热量衡算、反应釜设计、流程图绘制、反应釜绘制等内容,工作量相对较大,所以理论课程教师在教学过程中需要预安排设计内容,学生在学习理论知识的同时进行课程设计准备工作,学习效果更好。
二、课程内容及教学实施
《精细化工工艺设计》的任务设置紧紧结合教学实际。精细化学品种类繁多,大多采用间歇操作,多步骤生产,而我校紧靠大庆油田,学生对油田化学剂,尤其是驱油用表面活性剂、缓蚀剂、破乳剂等精细化学品的接触了解较为深入。此外,前期课程设置了认识实习,学生对油田用精细化学品的生产流程具有初步认知。所以,在任务设置上,侧重于油田化学剂产品的生产工艺设计。
课程设计教学在多媒体教室进行,主要用于指导教师全方位讲解课程设计的任务安排和设计要求。教师在授课前备齐参考资料和工具用书,指导学生人数不超过15人。课程设计过程以学生为主体,教师进行针对性辅导,并根据学生遇到的问题组织课堂讨论,加深对知识的理解和熟练运用。为督促培养学生个人能力和团队合作精神,按照每组2人进行任务分配。课程结束后,由学生提交手写设计说明书一份,要求按照章节依次详细写出计算过程,并提交反应釜的设计图纸、反应车间的布局图纸等关键附图说明。最后,学生根据自己的设计内容,以小组为单位,进行公开答辩,根据学生的答辩情况及平时的指导情况,指导教师可以判断设计任务的完成效果,便于公平公正地进行成绩评定。
三、应用化学专业开设课程设计的教学体会
我校应用化学专业属于理科,课程体系设置不同于化学工艺专业,学生平时的学习均已理解分析为主,数学计算和工程制图等能力欠缺,工程和工艺基础均薄弱[1]。所以,通过课程设计教学环节实现对实现应用化学专业的多维度培养是非常必要的。通过7届教学实践,笔者认为理科专业因地制宜地开设化工类课程设计,对于学生多方面的能力培养有重要作用,具体有如下几方面的体会。
关键词:填石路堤;精细化;施工工艺
中图分类号:U213文献标识码: A
1、料源选定
公路填石路堤施工时,依照经济适用的原则挖方石、隧道弃渣均可以作为填石料源,也可以专门设置取料场集中采掘填料,不管何种料源均须满足:路堤填料粒径不大于400mm;膨胀岩石、易溶性岩石、强风化石料、崩解性岩石和盐化岩石不得采用。
2、施工工艺
2.1、施工准备
2.1.1下承层准备:填石路堤施工前,对下承层进行检查,确保下承层平整密实。
2.1.2施工放样:根据设计图纸放出路堤的填筑坡脚边线和路基中线。为保证路堤边缘的压实度,每边宽填50cm,并用白灰线标示。沿路基中线纵向间距20米横断面上设置松铺厚度控制桩(松铺厚度35-40cm),根据料车平均运料量用白灰洒灰线网格控制料车卸料均匀。
2.1.3施工设备配备
填石路堤每个工作面应配备以下设备:
挖掘机、破碎锤、平地机、推土机、装载机、18T以上光轮压路机、25T以上拖式羊角碾、洒水车和自卸车。
2.2 上料
上料时安排专人指挥料车卸料,每个网格内卸一车料。
2.3 初评破碎
初平采用挖掘机配合推土机进行整平,先将大料用挖掘机排好,然后用细料填隙后采用推土机初平。初平时用破碎锤对超粒径石块进行破碎至200mm以内。
2.4 初压
初平结束后用拖式羊角碾振动碾压4遍,碾压速度控制在2-3km/h。
2.5 精平:初压结束后采用平地机进行精平。
2.6 复压:精平结束后用18T以上光轮压路机振动碾压4-6遍,静压1遍,碾压速度控制在3-4 km/h。碾压过程中,安排专人对碾压过程中出现的坑槽、起皮等现象进行处理。若施工面扬尘严重可用洒水车洒水抑制灰尘。
2.7 质量检测
填石路堤的碾压质量采用沉降差和工艺参数进行双控。沉降差控制在2mm以内。
对填筑高度达4m以上的路堤间隔2m采用重型压路机(大于25t)进行补充碾压,并控制沉降量在2mm以内,以减少工后沉降。
2.8 边坡与临时排水设施:在路基填筑高度大于2.0m后,按设计的坡率进行刷坡,并设置临时排水系统。需要进行边坡码砌的与路堤同步进行施工。
3、填石路堤施工工艺图
结束语
目前填石路堤施工极其普遍,在施工过程中要做到严格认真执行相关技术规范及标准,严格按照施工工艺进行施工,切实做到精细化施工,严格进行各环节的质量控制,保证工程的质量。
关键词:乙酰水杨酸;反溶剂;重结晶;微粉化;制备
中图分类号:TQ463+.23 文献标识码:A 文章编号:0439-8114(2013)18-4489-03
乙酰水杨酸(ASA)又名阿司匹林,是临床常用的解热镇痛、抗炎、抗风湿、抗血栓形成的药物[1]。近来的研究表明,阿司匹林还是一种植物生长激素和病毒的天然防御剂,在保护作物、促进植物生长方面有惊人效果[2-5]。美国著名的植物生理学家查尔斯·克莱兰研究发现阿司匹林对植物同样具有许多神奇的功效[5]。随着国内外对乙酰水杨酸药物研究的不断深入,有许多新的治疗用途得以发现。但是药用阿司匹林原料药均为几十微米的大颗粒,水溶性较差,使其在医药和农药方面的应用受到一定的限制。若能将原料药粉体进行微粉化处理,改善其溶解性能,即可达到减少不良反应,提高药物生物利用度的目的。
反溶剂重结晶法是通过改变原溶液体系中溶质的饱和度,即在溶剂中溶入另一种对溶质溶解性很差的溶剂(反溶剂),降低了原溶剂的溶解能力,使溶质形成过饱和而沉淀析出,从而达到提纯或形成微细颗粒的目的[6]。本试验采用工艺简单的反溶剂重结晶法,在乙醇体系中对乙酰水杨酸原料药微粉化制备的工艺过程及其影响因素进行了研究,以微细乙酰水杨酸的产率和溶解度为主要考察目标,分别通过单因素试验和正交试验,考察了料液体积比、重结晶温度、搅拌转速和重结晶时间对乙酰水杨酸产率和溶解度的影响[7]。
1 材料与方法
1.1 材料
1.1.1 仪器与设备 搅拌釜(1 000 mL带电动搅拌器的四口烧瓶,JJ-1型电动搅拌器);HL-2型恒流泵;DZF-6050型真空干燥箱;KQ-400DB型超声波清洗器;SSX-550型扫描电镜;UV-2501PC型紫外分光光度计;Nicolet380型傅立叶变换红外光谱仪。
1.1.2 原料与试剂 本试验采用的试剂主要有乙酰水杨酸(A.R.,重庆垫江英特化工有限公司);乙醇(A.R.,北京化工厂);去离子水(二级)。
1.2 方法
称取17.28 g的乙酰水杨酸原料药,溶解于100 mL正溶剂乙醇中;将乙酰水杨酸的乙醇溶液和去离子水(反溶剂)按一定比例由恒流泵加入搅拌釜中进行沉淀结晶。控制反应过程的工艺条件得到微细乙酰水杨酸的悬浮液,利用真空泵进行抽滤分离,并用去离子水进行多次洗涤,将沉淀物在50 ℃进行真空干燥12 h,得到白色棒状颗粒。具体工艺流程如图1所示,最终得到产品,经红外光谱进行产品定性;用紫外分光光度计按照药典要求进行产率和溶解度测定;采用扫描电镜观测颗粒的大小和形态。
1.3 正交试验
在单因素试验的基础上,对主要影响因素料液体积比、重结晶温度、搅拌速度和重结晶时间L9(34)正交试验,以获得最佳工艺条件,试验因素和水平见表1。
2 结果与分析
2.1 标准曲线方程
利用紫外分光光度计在最大吸收波长229 nm处测定,得回归方程为A=0.794 6C+2.418 0,r=0.999 9,式中,C(g/mL)为溶液中乙酰水杨酸的浓度,A为溶液的吸光度。
2.2 单因素试验结果
2.2.1 料液体积比对乙酰水杨酸产率和溶解度的影响 重结晶温度为25 ℃,搅拌转速600 r/min,重结晶时间5 min,乙酰水杨酸的乙醇溶液和去离子水的料液体积比分别为1∶5、1∶10、1∶15时进行试验检测,考察料液体积比对重结晶粉体的影响,结果见表2。由表2可知,乙酰水杨酸产率和溶解度随着料液体积比的减少而减少,且随着去离子水体积的增大,得到乙酰水杨酸的产率和溶解度均有所降低。因此,此次试验结晶体系的乙酰水杨酸乙醇溶液和去离子水的料液体积比为1∶5时较为合适。
2.2.2 重结晶温度对乙酰水杨酸产率和溶解度的影响 选取料液体积比1∶10,搅拌转速600 r/min,重结晶时间 5 min,分别在0~4 ℃、25 ℃、60 ℃条件下进行重结晶研究,考察重结晶温度对重结晶粉体的影响,结果见表3。由表3可知,在较低温度下制备乙酰水杨酸有利于提高其产率和溶解度。这与乙酰水杨酸在乙醇中的溶解度随着温度的降低而降低有关。因此,此次试验重结晶温度为0~4 ℃时较为合适。
2.2.3 搅拌速度对乙酰水杨酸产率和溶解度的影响 搅拌速度是微粉化过程中的另一重要影响因素,选取料液体积比1∶10,重结晶时间5 min,重结晶温度25 ℃时,考察不同搅拌转速对重结晶粉体的影响,结果见表4。由表4 可知,随着搅拌速度的增加,产物颗粒的尺寸逐渐减小,产率和溶解度逐渐增大。因此,此次试验搅拌速度为900 r/min时最佳。
2.2.4 重结晶时间对乙酰水杨酸产率和溶解度的影响 选取料液体积比1∶10,搅拌转速600 r/min,重结晶温度25 ℃,考察重结晶时间对乙酰水杨酸产率和溶解度的影响,结果见表5。由表5可知,随着重结晶时间的增加,产率变化不大,溶解度呈下降趋势。因此,此次试验重结晶时间为5 min时最佳。
2.3 正交试验结果
由表6可知,各因素对乙酰水杨酸溶解度的影响排序为:C>B>A>D。各因素对乙酰水杨酸产率的影响排序为:C>A>D>B。即A1B3C1D1为最佳工艺方案。
3 小结与讨论
在乙醇体系中对乙酰水杨酸原料药微粉化制备的最佳工艺条件为:料液体积比1∶5、重结晶温度 0~4 ℃、搅拌转速900 r/min、重结晶时间5 min。此条件制备乙酰水杨酸微细粉体,重结晶的乙酰水杨酸药物纯度大于98%,符合中华人民共和国药典要求,且工艺简单,操作条件易于控制,产品容易分离,产率可达到60%,过滤后含有乙酰水杨酸的母液,可循环利用,是一种生产纳米药物的简单可行方法。
图2为重结晶得到的乙酰水杨酸的红外图谱,图3为重结晶得到的乙酰水杨酸重结晶产物的SEM照片。在全部棒状粒子中,短轴有80%介于1~2 μm之间,具有较窄的短轴分布。
参考文献:
[1] 张宝华,史兰香,牟 微,等.阿司匹林制备研究进展[J].河北工业科技,2008,25(2):119-121.
[2] 刘文静.阿司匹林对月季切花衰老的影响[J].植物生理学报,2007,43(6):1109-1110.
[3] 吴建民.花木栽培巧用阿司匹林[J].农家之友,2010(4):55.
[4] 汤菊香,张志勇,韩 静,等.采前氯化钙和阿司匹林处理对芍药切花保鲜的影响[J].湖北农业科学,2009,48(3):638-641.
[5] 王松岳.神奇的花药阿司匹林[J].花木盆景:花卉园艺,2006(5):28.
关键词:中国画;工笔画;写意精神
中图分类号:J222 文献标识码:A 文章编号:1005-5312(2013)17-0181-01
中国画在世界艺术之林独树一帜,具有独立的理论体系和表现手法,与西画相比中国画追求对物象写意精神的表达。中国画包括工笔画与写意画两部分,由于社会环境、文化思想等各方面的影响,工笔画与写意画二者的发展历程是此消彼长的,但其本体思想是一致的:写意精神的表达。由于文人画的兴起使得“写意”一词被大多数人误解为特指写意画中的笔墨语言。对于写意精神的理解,我认同张启亚先生的观点。中国画的写意,理应包括从意匠经营、塑造形象、表现思想主题的整个创作过程。如果把写意看成就是笔墨形式和技法问题,就会妨碍我们对中国传统绘画的了解。①工笔画中的写意精神也是如此,通过工细的表现手法营造其画面的意趣,传达作者内心的情意。
中国画的写意精神是发展的。创作中随着主观描写的增加,从塑造形象的传神、达意,和追求浑然天成的机趣,进而又产生了表现画家自身思想、情意和主题内容的写意。不管是哪一种,其基本方面都是相同的,这就是元人汤所说:“以意写之,不在迹象”。“不在迹象”并非不要依据客观“迹象”,而是说,依据“迹象”,但不为“迹象”所牵,是化客观迹象为主观迹象。表物象之“意”是画家在他创造性想象的过程中,为了创造足以“达心”、“适意”的艺术形象,可以不受客观对象所拘;当他创造“达心”、“适意”的艺术形象并进而表现自然景色和社会事物时,不仅不受客观对象的拘囿,而且既可以“运实入虚”创造“画内意”;又可以“运虚入实”创造“画外意”。{1}传统的工笔画讲究对物象的描绘、内在精神的表达及作者主观情感的传递。像宋代吴炳的《嘉禾草虫图》,画面中的红蜻蜓简洁概括,具有轻盈之感,经过艺术处理的客观对象在画面中更加生动真实。这种不被客观物象所局限的作画思想正是写意精神的体现。工笔画既不是写实的,也不是抽象的,在于似与不似之间。今天有很多工笔画家在造型上更加主观,画面中融入了自己的真情实感,通过概括、夸张等手法加强画面的形式美,抒发内心的感受,从而使画面充满了意趣。
中国画特别是工笔画最大的特点就是以线条塑造形体。在客观物象中,线条本身是不存在的,由于表达的需要,从客观物象中提炼出线条的形象。线造型需要主观的想象与概括,结合物象特征发挥线条本身的美感。线条随作者主观意念强化物象特征,并舍去不必要的部分和不适合线造型的部分。物象在画面中逐渐简约化,脱离了物象的真实性,进而转向神似的写意层面。可见用线造型的过程也是写意精神的再现。
中国画讲究“随类赋彩”,描绘物象的固有色,但不是客观的自然主义表现,为了表达对物象的感受,突出画面的艺术效果和主题思想,可以适当的调整画面的色彩关系。这一思想在当下的工笔画中得到了很好的继承。设色不再以接近物象为益,而是向往表达心灵的色彩。像“青绿山水”这种变调处理是对客观物象色彩的升华,是主观再创造的结果,具有很强的写意精神。具有写意精神的色彩给人的感受比物象的固有色彩更鲜明,更突出。
传统工笔画的表现力是单一的。因此,运用各种手段、各式材料来增强画面的表现力,成为工笔画家对写意精神探索的又一突破点。运用各种技法制作出具有写意精神的画面效果,已经被很多工笔画家所认同。如:揉皱纸法、积墨积色法、擦洗法、喷染法、胶矾法、撞水撞色法等。这些技法都是对“写意精神”的探索。
通过研究,我发现工笔画的写意精神有很多层面,不仅仅是笔墨语言上的写意。工笔画写意精神隐逸于整个艺术创作过程中,并由作者内心的情感所引发,通过高度提炼的绘画语言营造画面意趣、传达内心情意。我认为,当下工笔画写意精神应放在世界艺术的范畴内进行探索。我们应从工笔画以外的艺术中汲取营养,从自身的生活体验出发,在形式语言和材料语言方面对工笔画写意精神进行新的尝试。以上是我对工笔画写意精神的一点点个人理解。
关键词:车床床体孔;工艺优化
中图分类号:TP391 文献标识码:A 文章编号:1006-8937(2015)26-0093-02
1 概 述
普通车床,平床身数控车床适合从事中小批量、工艺性简单的工件的生产制造。近年来虽然高端数控车床的需求量不断增加,但是其对企业的资金需求和人员配置都有较高的要求,而普通车床、平床身数控车床凭借自身优良的性价比,维护成本低,从业人员多的特点,仍然占据着车床市场的绝对份额,在今后一段时期内仍将是市场的主力。因此产品质量过硬、价格合理、产能充足是每一个大型车床生产企业都要面对的问题。
车床床体孔加工自动线是以自动化和智能化加工工艺原则为中心,通过工艺创新,进行的一次工艺流程转换。该工艺通过改变原有的批量生产零件工序分散的加工方式,采用工序集中原则,在一次吊装后完成所有孔系的精确自动化加工。床体孔加工自动线在不仅可以提高产品的质量,同时生产节拍、加工制造的柔性、劳动生产率、制造成本等机械加工重要指标均有大幅提升。
2 工序内容简述
以某企业生产的CDE6140A-10101A/1500床体孔加工在各工位流转为例:
人工上料 液压夹紧 滚道线输送至第一个工位 钻铰床身前后面各孔(除进给箱安装面、后丝杠瓦架面孔) 输送至翻转机构 床身翻转90 ° 输送至第二工位 钻锪铰床身上下面各孔 翻转装置 翻转90 ° 输送至第三工位 钻锪铰进给箱安装面、后丝杠瓦架安装面各孔 人工卸下至存放区,床身孔加工自动线各工序简图,如图1所示。
3 工艺性分析对比
在车床床身孔加工过程中,原先是按劳动组织划分成若干个大序,在多个工位人工操作普通设备进行加工,实现数控化流水线作业以后,实现在一个工位通过滚道线传输,在多个工步对床体全部孔系实现高效、精确的数控化孔加工流水作业方式,使床体孔加工的精度与一致性得到了极大的提升。
床体孔加工改变了传统的较大工件的孔加工方式,提高了生产效率,并且在提高员工的劳动生产率的同时降低了劳动强度,工艺改变前后对比分析如下。
3.1 输送方式改变
床体采用滚道线连续输送方式,将床体输送至不同加工工位,改变了以往床体在不同工序、工位间周转需要多次吊装的情况,节约了大量的生产时间,床体便于集中存放,可节约出大量工序间周转临时存放空间,极大地减少了在工件周转过程中已加工表面划伤的可能性。
3.2 加工模式改变
加工模式的改变:床体属于较大工件(重约2~3 t),传统孔加工方式采用划线-摇臂钻钻孔、钻模钻孔(床头箱安装面孔)和配钻(普通车床齿条面孔)等方式,床体加工线实现了床体孔数控化加工,采用数控高效设备,使用双卧头,在床体传输到加工工位时对床体两侧孔系同时进行加工,通过一次装夹完成全部孔系的加工,极大的提高了对床体孔的加工效率。
3.3 翻转装置改变
对不同面的加工,以往需要用天吊对床体进行翻转,吊装到指定位置,完成加工后再次进行吊装翻转送回存放区域。床体孔加工自动线设计采用自动翻转装置,床体在滚道线输送至翻转装置内,液压系统将床体锁紧在翻转装置内,对床体进行90 °翻转后放回滚道线,向下一工位传输,通过下一工位两侧的卧头进行进行与上一工位垂直面的孔系加工。
3.4 加工精度改变
加工精度得到质的提升,以往受划线、摇臂钻、摆放方式、钻模情况等多种因素影响,孔的位置度尤其是两侧面孔系受影响较大,采用床体孔加工数控线加工,以床体底面为主定位面,液压夹具夹紧,两侧数控卧头进行加工,床体前面进给箱安装面,丝杠瓦架面销孔精度±0.02。
3.5 加工模式改变
加快生产节拍,降低员工劳动强度。加工方面,由于加工模式的改变,取消了划线工序,孔加工时床体不必在工序间多次周转和在同一工序中的翻转。原加工方式加工床体两侧面孔需要要床体向一侧平放、垫平后再进行孔加工作业,对另一侧面孔加工则需再次对床体进行两侧90 °翻转在进行加工,完成加工后再次翻转90 °吊往临时存放区,待下序使用,采用床体自动线加工后,只需一次吊装,通过数控程序自行完成加工,生产节拍提升60%以上,相同产量人员配置仅为原来的20%,同时劳动强度大幅降低。同时由于孔位置精度的提高,在一定程度上提高了装配线的装配效率。
4 新工艺优点
在数控技术不断发展进步的基础上,床体孔加工自动线通过工艺流程的重新规划,主要实现了以下目标:
①提高了加工位置精度,在提高产品品质的同时为装配线节约调整时间。
②提高了加工柔性,减少胎具投入,取消了钻模的使用,夹具的加工制造和保管成本;
由于用户的需求,对床体孔位置进行一定调整,钻模无法使用,要对工序进行调整,通过数控化加工可以有效解决,不仅节约了生产准备时间,同时避免了大批量生产产品在工序临时调整过程中可能衍生的其他问题。
③提高了产品零部件的一致性,符合批量产品零部件的互换性原则。以往有些位置度要求较高的孔需要配钻(如:普通车床齿条孔),采用数控化加工后,提高了零部件的互换性,在设备维修尤其是售后服务方面表现尤为凸出,提高服务效率,提高用户的好感度。
④提高了员工的劳动生产率,床体孔加工自动线的应用,可以取消划线工序,淘汰一批低效设备,单位产能的人员配置可降低80%以上。
⑤制造模式向数控化,智能化迈进的有益探索,由于低效设备的淘汰,为加工车间数控化规划提供了必要的空间。
5 结 语
床体孔加工自动线加工与传统工艺相比,是一次制造模式的转变,对大批量生产的零件采用工序集中原则,通过数控化连续加工模式,不仅显著提高了加工效率、降低了生产制造成本,而且也提高了零件的加工精度,使零件的互换性更强,实现了数控化柔性生产制造。但文章所阐述的方法针对性强,因而后续工作将与相关企业联合研究,进一步完善了加工中心工艺优化的相关理论。
参考文献:
[1] 王启平.机械制造工艺学[M].哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社,2005.
[2] 卢秉恒,赵万华,洪军.机械制造基础[M].北京:机械工业出版社,2007.