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換熱器畢業設計總結范文1
關鍵詞:安全工程;化工安全;實踐教學
1我校安全工程本科專業特點
1．1不同高校安全工程專業的行業背景
國內開辦安全工程本科專業的高校很多，各高校安全工程專業一般具有典型的行業背景。調研發現，安全工程行業背景涵蓋礦山安全［6－7］、冶金安全、石油安全［8］、化工安全［9］、機械安全、交通安全、城市公共安全、農業安全［10］、建筑安全等。各高校在制定專業人才培養方案時，會綜合考慮行業背景和培養定位，制定符合人才發展的培養方案。
1．2我校安全工程專業的行業背景
我校安全科學與工程學科從1988年起開始招生安全類碩士，培養以化工安全為行業背景的研究生。2006年開始招收安全工程專業學位碩士。2010年開始設置安全工程本科專業。這種先學科、后專業的建設思路決定了我校安全工程本科專業具有顯著的化工安全行業背景。
1．3國內對化工安全人才的迫切需求
近年來，雖然國內化工安全生產形勢呈現總體較好的態勢，但是事故總量依然很大，重特大化工事故未得到有效遏制。據國家安全監督管理總局披露，僅2017年就發生了203起化工行業事故，死亡238人?；な鹿实牟粩喟l生，凸顯了化工安全技術及管理人才的嚴重不足。尤其是現有的安全工程人才培養模式，知識結構單一，化工人才不懂安全、安全人才不懂化工，真正既懂化工、又能掌握安全的復合型化工安全人才，是目前國內化工行業的迫切需求［11－12］。針對此需求，我校在已有化工安全人才培養計劃的基礎上，更加深入健全化工安全人才培養體系，注重應用型、復合型人才培養。
2以化工安全為特色的安全工程實踐培養模式
2．1培養方案中實踐環節的制定
所謂化工安全，指的是化學反應、化學工程、化工生產過程中的安全問題。化工安全具有基礎性、綜合型特點，不僅涉及安全工程的主要基礎問題，還兼具燃燒、爆炸、有毒等與介質風險相關的問題，以及與過程裝備可靠性有關的問題。因此，在以化工安全為特色的安全工程專業培養方案實踐環節的制定上，必須綜合考慮安全與化工(化學工程、化學工藝等)、安全與化機(化工機械等)的有機結合。我校在制定安全工程專業人才培養方案時，參考了安全科學與工程學科定位，即“瞄準國家重大需求，以反應性物質的安全技術為起源，以過程安全、化工安全、管理安全為應用基礎平臺，形成以過程工業和石油化工行業為鮮明背景的特種過程裝備安全技術、工業爆炸及其防治理論與技術、危險性辨識與災害反演評估技術為核心的化工安全學科特色和專業優勢”。經過總結教學實踐經驗并開展討論，以化工安全為特色的安全工程專業實踐教學環節，將化工安全教育貫穿于安全工程本科4年的各個實踐環節中，達到系統且循序漸進的教學效果。除了工科院校普遍設置的工程訓練、機械設計課程設計、測試技術實驗等實踐環節外，我校的其他實踐環節均融入了化工安全教學，詳細介紹如下。
2．2認識實習環節
認識實習課程是培養工科學生對后續專業基礎及專業課程建立工程感性認識、激發學習興趣的重要實踐教學環節［13］，設置在大二下學期，學時為1周。我校安全工程專業認識實習與化工大類專業如化學功能、化學工藝、工程裝備與控制工程、環境與生命等專業同標準、同檔次開展。同時，對安全工程專業的學生，在校內認識實習課程中增加關于工藝安全與設備安全的相關內容，一方面增強學生對安全的認識，同時也更加注重培養學生對化工行業的理解。
2．3生產實習環節
生產實習是工科學生學習和掌握所學的理論知識與生產實際相結合的課程，也是學習專業方向模塊課程的實踐基礎課程，設置在大三下學期，學時為3周，一般采用駐廠的方式開展。我校安全工程的生產實習與化工機械大類本科生同時開展，實習廠家一般安排在化機廠、化工廠等實踐基地?；な且婚T實踐性很強的學科，只有深入工廠內學習工藝及設備安全，才能對化工安全有深刻的理解與感悟。
2．4化工工藝及設備課程設計環節
我校安全工程專業的學生，在大三下學期、大四上學期會開展兩次化工工藝與設備課程設計實踐環節。第一次是典型化工結構如塔、換熱器的工藝設計，為期2周;第二次是典型化工設備如塔、換熱器的機械設計，為期3周。通過這兩次課程設計，使本科生熟練掌握化工工藝及設備相關的工藝安全、設備強度及穩定性安全內容，為從事化工安全技術工作提供支撐。
2．5安全工程專業實驗環節
安全工程專業實驗范圍廣泛，不同行業背景下安全工程專業實驗設置有很大不同。經過最終討論，我校以化工安全為背景的安全工程本科專業實驗課程凸顯火災、爆炸、反應過程等內容，設置了閃點燃點測試實驗、最大實驗安全間隙測定實驗、氣體及粉塵爆炸特性測定實驗、放熱反應失控特性測試實驗、氣相爆燃及爆轟波傳播實驗、氣體及粉塵云火焰傳播行為實驗、細水霧抑制爆炸特性實驗、壓力容器超壓泄放實驗等。經過開展專業實驗，使學生對化工行業火災、爆炸、反應安全有較深的理解，同時能夠從事相關的實驗操作，培養實驗技能。
2．6畢業設計(論文)環節
畢業設計(論文)是教學過程的最后階段采用的一種總結性的實踐教學環節，設置在大四下學期，為期15周。我校采用如下兩個措施實現化工安全人才的培養。(1)安全工程學生與化工機械大類專業學生混合開展畢業設計。即在整個選題、選導師、開展過程，均有具有化工背景的化工機械大類專業導師指導。畢業論文題目均與化工機械相關，這樣保證了安全工程學生對化工知識的有效應用及鍛煉。(2)聘請部分校外化工企業的校外導師指導畢業設計。畢業設計選題來源于工程實踐，具有非常顯著的化工行業背景。通過這種方式，進一步提高學生的知識運用水平。
3我校安全工程專業就業方向
我校2010年開始招收安全工程本科生，迄今為止已經畢業了4屆學生。除了繼續考研或出國深造的學生外，就業的學生廣泛就職于石油、石化、海油、化工機械、核電等具有化工行業背景的企業，以及相關的檢驗檢測機構。同時，我校會通過定期會談、電話溝通等方式保持與用人單位的聯系，經反饋用人單位普遍對畢業生的技術能力給予了好評。
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一、制藥工程教改歷程
華東理工大學是教育部所屬重點院校中最早設立工科類藥學專業的學校。制藥工程專業的前身化學制藥工學專業始建于1952年,1953年開始招生。制藥工程課程的開設和講授與制藥工程專業結伴成長。乘學校課程建設的春風,制藥工程在多年積累的基礎上開始進行深入的課程建設與改革。2005年至2006年,學校對制藥工程進行了重點課程建設立項資助。2007年至2009年進行了校精品課程建設,同年獲得上海市重點課程建設支持。經過一系列的課程建設項目,課程從教學內容、教學大綱、教學手段到配套管理等方面有了長足進步,完善了課程的教學目標,構建了課程完整的知識體系,優化了教學內容,提高了任課教師自身水平。
二、構建與時俱進的制藥工程課程內容
(一)緊跟制藥行業發展腳步,增加新工藝、新方法的介紹
目前,我們本科的制藥工程課程主要分為兩部分內容來進行講授:藥廠反應設備和車間工藝設計。藥廠反應設備部分根據制藥工程專業的需要,吸取化學反應工程學的基本理論,結合反應器的經驗計算方法,以反應器的結構型式為線索,擺脫繁復的數學推導,著重于基本規律的講解;闡明了理想反應器、反應器型式及操作方式的選擇、停留時間分布及測定等概念;重點講述釜式反應器的混合機理和效果,攪拌器的選型與放大、攪拌釜的傳熱及工藝計算;對管式反應器、氣液反應器、氣固反應器、流化床反應器等反應器理論和設備設計進行介紹。車間工藝設計部分主要講述車間工藝流程設計、物料衡算、能量衡算、車間布置設計和非工藝設計基礎等內容,力求使學生掌握藥廠車間工藝設計的基本技能。制藥工程是一門藥物從實驗室走向大規模工業化生產的學科。因此,其在與實驗室研究結合的基礎上還有適應市場、客戶及控制成本的需求,要求專業人員及時更新設計觀念、設計方法和科技知識,更要求課程教師根據行業內工程的發展,對教學計劃和內容不斷進行調整。例如,增加目前正處于研究高峰期的超臨界萃取裝置、有廣闊發展前景的膜蒸發設備及分子蒸餾設備、膜反應器及生物反應器、先進的流化床技術及流化床裝置、先進的三相床反應器研究、制藥潔凈廠房空調凈化系統、藥廠節能措施和現代“精烘包”工序設計等內容。
(二)引入GMP理念,強化藥品生產管理意識
《藥品生產管理規范》(Good ManufacturingPractice,簡稱GMP)是藥品生產和質量管理的基本準則,適用于藥品制劑生產的全過程、原料藥生產中影響產品質量的關鍵工序。[3]醫藥產品品種多、更新快,產量差別懸殊,藥品生產的路線也是日新月異。因此,制藥車間設計的水平和要求不斷提高?，F有的課程中制藥車間工藝設計部分內容體系已經落后于制藥工業的發展,有些已經被淘汰或不符合GMP的要求。我們根據行業發展現狀,將GMP的理念引入到課程中,讓學生逐漸強化GMP概念,認識到符合GMP要求是制藥工業的發展準則。例如,《藥品生產管理規范》的第一章總則第二條明確提出了熱敏性藥物設備的規定。教師在授課中與學生進行討論,使學生了解到抗生素藥物的結晶應該使用冷卻結晶器或噴霧結晶器,也可以采用真空結晶操作,這主要是為了避免藥物分解降低結晶溫度。學生在后期進行此類原料藥車間工藝設計時,就能注意到這種特殊情況,并對此類藥品的結晶工藝做出正確的選擇;以前的設計中對周圍的環境因素考慮不多,而現在的藥品生產企業必須具有整潔的生產環境,所處環境的空氣、場地、水質都要符合生產要求,生產廠房及周圍應無污染源;設計車間不同生產區域時,我們要求學生要嚴格按照GMP提出的非無菌原料藥的生產要求執行,除粗品或濃縮液、活性炭、溶劑、外包裝及其清理等置于一般區域外,其余工序均應設在30萬級區域內(即:過濾、結晶、分離、干燥、過篩、混粉、內包裝等);生產避孕藥品時,根據GMP要求,廠房應安裝獨立的空氣凈化系統,并與其他藥品生產廠房分開,氣體排放還需經凈化處理。[4]
(三)案例教學,教學相長
硝化是制藥中的一個典型反應類型,為使同學對這一反應類型有深入的了解,我們在硝化車間實習基礎上,設計了乙苯硝化生成對硝基乙苯———對硝基乙苯分離———對硝基苯乙酮氧化的大設計題目,并拆分成幾個小的分題目分組進行設計。答辯時將大題目組的同學統一進行答辯,以使學生對分題目有深入的了解,對原料藥的整個生產過程有整體性認知。我們還在前期學生設計內容的基礎上,列出了針對一些產銷量小、新藥的中試和放大的設計課題。例如,磺胺多辛車間工藝設計中增加多功能車間設計部分,使學生不拘泥于具體生產品種和規模,而是按照制藥工業常用的化學反應和單元操作,選擇不同規模的反應器、換熱器、塔以及離心機、計量槽等通用設備,更新了學生藥品生產及工藝設計的理念和思路。這類新型的設計題目對教師的理論和實踐經驗要求較高,教師要先于學生進行設計題目的考察和復核。盡管工作量增加了很多,但在復核及討論過程中,教師自身的工程設計思路也更加明晰,知識也得到了擴充。
三、將“大工程”觀念引入制藥工程教學中來
大工程觀課程體系的“工程”指實踐性和創新性教學環節,即實驗、實習、課程設計、畢業環節等課程。而高等工程教育的本質特征則由綜合性、系統性、實踐性和創新性構成。[5]課程根據培養藥品制造工程技術人才的目標,結合工科院校特點,逐步形成了制藥工程課程體系。該體系結構為:課堂理論教學—校外實習(實踐教學)—畢業設計(課程完成后的總結性教學)三大板塊。
(一)與生產緊密結合的實踐教學
工程類課程教學要以一線生產的實際需要為核心目標,在強調對基本知識的熟練掌握和靈活應用的同時,更加強調與一線生產實際的結合,實習通常作為學生貫通專業知識和集合專業技能的重要教學活動。[6]作為工程類課程,我們非常重視實習這個教學環節。為此,我們設立了兩個階段的校外實習。其中認識實習是在學生學過基礎課程但尚未學習制藥工程前進行的。在這個階段,學生對制藥過程不熟悉,通過認識實習可以對原料藥車間的各種單元操作、車間布置直觀接觸,為后面的制藥工程課程學習奠定基礎,激發課程學習的興趣。第二個階段為畢業實習階段。此時,學生已經具備了一定的理論知識,教師在生產實習過程中會有意識地提出藥廠生產涉及的工藝路線、原料和設備選擇、產品精制、車間管理等問題,引導學生觀察現代化藥廠的生產和精制設施與裝備,關注原料藥質量生產管理規范在工廠的具體實施情況,有機會時還會要求學生自己動手進行生產操作,使課堂內容在實際的經驗中得到加深和升華。學生通過對典型的原料藥生產車間的生產流程、生產管路的排摸,繪制工藝流程圖和設備流程圖,盡可能多地收集制藥工程課程設計數據,并對現代化制藥車間布置獲得初步認知。在學生收集到的生產現場數據基礎上,教師歸納提煉出設計題目,要求學生將生產實習中的內容與工藝設計相結合,作為設計階段的實際任務。
(二)強化課程設計,引入工程軟件
近年來,一些院校的制藥專業學生的畢業環節內容都以參與教師的藥物合成科研課題為主,學生在完成論文的過程中缺少工程設計的訓練。而進行物料、能量衡算和工藝設備選型、繪制出初步設計階段的帶控制點的工藝流程圖、車間布置圖、設備裝配圖等工作是工程應用型人才所必備的基本能力。為此,我校專業培養方案在第七學期安排為期4周的小設計,在第八學期安排為期22周的畢業大設計與制藥工程課程相配套,形成“大論文小設計”或者“小論文大設計”的格局,學生同時得到藥學科研及工程設計的全面訓練。
無論大設計或者小設計都是在學生完成專業理論課程后才安排的教學環節,是在前期所學的基礎理論和專業知識的基礎上,幫助學生在真實的原料藥車間工藝設計過程中將工藝流程設計、物料衡算、能量衡算、車間的“精烘包”設計和管道設計等知識融會貫通。畢業設計是同學們在原料藥廠畢業實習后進入的,由指導教師根據實習內容或自擬設計題目布置設計任務書。學生先進行文獻查閱、外文翻譯等前期準備工作,在第七學期寒假前進入課題工作階段。承擔制藥工程課的教師都會參與指導學生設計工作,在教學過程中有針對性地加強課程設計內容講解,重申課程中的有關概念,著重培養學生應具備的工程制圖能力,使設計與課程相互呼應,相輔相成。學生通過設計環節的鍛煉,加深理解制藥工程的理論,并將之運用到實踐中去,工程實踐和創新能力得到了大幅度提高。
制藥工程設計可以借助計算機來輔助教學。應用多種工程軟件可以較好地解決制藥過程研究、開發、設計、生產中的問題。設計中一般會使用到PROII、AutoCAD等工程計算、設計和繪圖軟件。CAD繪圖軟件在設計中引入得比較早,前期也有相應的課程作為應用基礎。目前在畢業設計階段,同學們都使用CAD軟件來繪制帶控制點的工藝流程圖、重點設備裝配圖和車間布置圖。而針對塔設備或一些帶循環控制的計算,他們也會應用PROII等計算軟件。這些軟件的應用可以使學生以較少的精力去完成較復雜的計算和繪圖任務,而將主要精力集中于解決工程問題上。
答辯是這一設計環節的主要考核手段。原有的答辯方式主要是教師問學生答,后逐步改為全體學生參加,由學生自己敘述在設計過程中應用到的公式和原理,給出選用手冊和參考資料,并對照設計說明書及設計圖紙,完整表達自己的設計方案,講解自己設計的特點,重點突出自己的創新性,根據設計中給出的成本核算,對設計的車間進行經濟分析。這種答辯方式能充分調動學生的積極性,使學生在設計后期仍然可再進行方案比較,大大增強了學習主動性,也使學生能在正式進入生產企業工作時更快融入,工作更有開創性。
四、教學手段的綜合利用
本課程的教學內容與制藥生產實踐密切相關,并涉及大量的制藥生產設備的相關知識。學生此前從未接觸過藥品生產,文字性質的描述或者圖示的方法不能有效地提供工程信息,學生對工程設備的操作狀態及結構沒有直觀的認識。教學實踐證明,使用多媒體教學課件,將教學內容形象、直觀地展示在屏幕上,可以最大限度彌補學生工程觀念不足的問題。本課程組織任課教師對上海及外省一些大型制藥企業進行調研,并以工程為主線結合制藥理論制作了多媒體課件,為原本枯燥的課堂教學帶來了新鮮的內容。課件使用動畫演示各種制藥設備的原理,可使學生看得清、搞得懂。比如,新型的膜蒸發設備采用動畫演示,學生先前通過圖片了解了設備的主體結構,再看動畫,就會感到復雜的機械原理變得淺顯易懂了。我們還將藥品生產企業原料藥生產的實際操作過程以及車間的布置穿插在課程教學中,使學生獲得身臨其境的感覺,提高了“教”與“學”的效率。
五、加強教師隊伍建設