石油工程管理中模糊随机理论的应用分析

本文主要介绍了模糊随机理论的概念,以及模糊随机理论在石油工程管理中的应用,根据石油工程管理中出现的模糊优化设计问题,对工程方案进行决策分析与风险分析,提出了在石油工程管理中的模糊优化风险分析的方法。     

化工原理教学中突出由科学理论建构工程理论的过程

化工原理是一门化工技术基础课程。该课程的内容是利用数学、物理和化学等自然科学的理论原理,研究实际化工过程中的客观规律从而得到工程理论,并利用这些工程理论进行化工过程设计、工艺计算、设备构造设计等。其知识体系展现了由科学理论建构工程理论的过程,反映了工程理论研究者的科学思维方法和认知过程知识建构活动的机制,蕴涵着对学生创新能力培养十分有益的科学元素。     

绿色过程工程

论述了绿色过程工程科学的产生背景与科学内涵,并以研究实例进行解析,讨论了在环境-经济综合评价体系下资源利用-物质转化过程的研究方法、目标、内容和前景. 指出绿色过程工程中的化学-物理-生物-计算信息与环境学科的交叉整合、物质与能量流程优化集成、反应-分离过程强化与序列综合、操作控制优化与多尺度工程研究理论,并归纳为过程工业绿色过程的工程放大优化设计,为过程工业的绿色化升级更新和21世纪生态工业新模式提供科学与工程依据     

纤维增强复合材料/混凝土组合梁界面连接与性能研究进展

从理论、试验及现场应用的角度对5种复合材料/混凝土组合梁界面连接方式进行分析比较,探讨了其受力特征、计算模型和工程应用,阐述了各种连接方式改进和多种连接方式结合使用的方法,以提高复合材料/混凝土组合梁界面连接性能,优化复合材料/混凝土组合梁结构构造。     

DOKA模板应用中的安全技术和管理要求

DOKA模板是国内引进的可应用于各种工程的各类形状的混凝土立模浇筑新型模板.介绍了DOKA模板系统的构造;结合DOKA模板在液化天然气接收站罐体混凝土施工中的应用,论述了DOKA模板在安装、提升和使用过程中的安全技术和操作管理要求.     

工业钢桁架管廊设计分析研究

本文详细阐述了桁架式钢结构管廊的设计理论及原则,分析了桁架式管廊的荷载分类、荷载分项组合、桁架形式优化、支座节点设计等问题,通过工程实例系统总结了桁架式管廊的设计步骤及实际应用,并对设计过程中的问题给出相关建议.     

注塑机模板的有限元-拓扑优化设计研究

采用先进的有限元-拓扑优化方法,应用Hyperworks软件对注射机移动模板进行结构静力分析,准确获得应力分布,并按照变密度法对其进行结构优化,提出了移动模板材料的最佳分布方案,不仅提高产品设计刚度,还达到结构轻量化的目标.该分析及优化过程对目前应用较广的箱式模板设计具有重要的工程参考价值,能有效地解决工程设计中的实际问题.     

浅谈流程模拟软件在化工原理教学中的作用

本文结合多年的从事流程模拟与优化技术的实践经验和化工原理教学经验,从理论教学、课程设计和实验教学等三个方面介绍了流程模拟软件在化工原理教学中的作用.实践表明,采用流程模拟软件辅助化工原理教学的方法,不仅有助于学生获得对各种单元过程的深刻理解和工程判断能力.而且有助于培养学生利用流程模拟与优化技术解决工程实际问题的能力.     

换热器多目标最佳化中模糊分析理论的应用

提出了较为完善的构造隶属函数的方法，扩充了可行域。同时应用结构模糊优化理论中的最大量小法，线性加权法及贴近度法解决多目标优化问题。并以板翅式换热器为例，进行说明。本文方法对一般机械工程设计中的多目标问题也具有实用价值。     

活性污泥处理工艺的优化研究

研究了活性污泥ASMs系列模型和GPS-X建模软件。ASMs模型可模拟各种微生物和基质在污水处理中的动态特征,是污水生物处理动态过程模拟与控制的重要理论基础。集成了ASMs系列模块的GPS-X软件可对污水处理整个工艺流程进行建模和仿真,是活性污泥工艺的设计、优化与分析比较的有效工具。因地制宜的推进优化污水处理厂工艺,提高污水处理能力并实现节能降耗是工程应用的重点。     

微、纳米尺度下三角形构造体的整体最优构形设计

基于构形理论,以量纲1最大热阻最小为优化目标,通过释放“下一级构形体由上一级最优构形体组成”的约束,在微、纳米尺度下对基于三角形单元体的“体点”导热问题进行构形优化,得到尺寸效应影响下的量纲1最大热阻最小的“体点”导热问题最优构形。结果表明：存在尺寸效应影响时的构造体最优构形与无尺寸效应影响时的构造体最优构形有明显区别。通过上一级最优构形设计方法得到的下一级构造体导热性能并不是最优的;整体最优构形设计方法与上一级最优构形设计方法相比,三角形构造体的极限温度得到有效降低,其导热性能得到明显提高。     

Process engineering in electrochemical energy devices innovation

This review focuses on the application of process engineering in electrochemical energy conversion and storage devices innovation. For polymer electrolyte based devices, it highlights that a strategic simple switch fromproton exchange membranes (PEMs) to hydroxide exchange membranes (HEMs) may lead to a new-generation of affordable electrochemical energy devices including fuel cells, electrolyzers, and solar hydrogen generators. For lithium-ion batteries, a series of advancements in design and chemistry are required for electric vehicle and energy storage applications. Manufacturing process development and optimization of the LiFePO₄/C cathodematerials and several emerging novel anode materials are also discussed using the authors' work as examples. Design and manufacturing process of lithium-ion battery electrodes are introduced in detail, and modeling and optimization of large-scale lithium-ion batteries are also presented. Electrochemical energy materials and device innovations can be further prompted by better understanding of the fundamental transport phenomena involved in unit operations.     

Nanofluids Research: Key Issues

Nanofluids are a new class of fluids engineered by dispersing nanometer-size structures (particles, fibers, tubes, droplets) in base fluids. The very essence of nanofluids research and development is to enhance fluid macroscopic and megascale properties such as thermal conductivity through manipulating microscopic physics (structures, properties and activities). Therefore, the success of nanofluid technology depends very much on how well we can address issues like effective means of microscale manipulation, interplays among physics at different scales and optimization of microscale physics for the optimal megascale properties. In this work, we take heat-conduction nanofluids as examples to review methodologies available to effectively tackle these key but difficult problems and identify the future research needs as well. The reviewed techniques include nanofluids synthesis through liquid-phase chemical reactions in continuous-flow microfluidic microreactors, scaling-up by the volume averaging and constructal design with the constructal theory. The identified areas of future research contain microfluidic nanofluids, thermal waves and constructal nanofluids.     

P-图理论在过程网络综合中的应用研究进展

随着石化生产装置日趋大型化、复杂化和一体化,过程系统中的操作单元之间以及物料流、能量流和信息流之间的组合关联复杂度不断增加,P-图理论通过公理约束生成严格超结构,可减少冗余结构的产生,得到了越来越广泛的应用。首先概述了P-图理论的数学定义、基本公理和求解算法及工作流程等,通过案例介绍了P-图理论的建模框架和图形表示。然后系统总结了自1992年P-图理论提出以来,其在分离网络综合、反应路径识别、换热网络综合等传统过程网络综合的应用,以及近年来在工艺路w线选择、供应链与调度优化等新兴研究领域的扩展。最后,比较分析了P-图理论与数学规划法的各自优势,提出了利用P-图求解非线性问题的改进思路,展望了P-图理论未来的研究方向,包括考虑经济、环境等因素的多目标优化,以及P-图与数学规划相结合,高效处理复杂大规模非线性规划问题等。     

Additive Manufacturing in Fluid Process Engineering

Additive manufacturing describes technologies that translate virtual computer‐aided design data into physical models in a fast process. While industries such as automotive and aerospace adopt this manufacturing technique rapidly, it is little applied within process engineering. Additive manufacturing offers freedom of design which gives access to novel shapes and geometries with fast production times. This review analyses the most important layer fabrication principles first and shows applications of additive manufacturing in fluid process engineering second. The review focuses on applications where liquids and gases are involved and it showcases the potential of additive manufacturing within process engineering of functional devices. Examples of current research projects show the potential of the technology for advances process engineering.     

新能源化工技术

发展新能源是实现“碳中和”战略目标的必由之路。本文首先勾画出可再生能源转换利用基本途径,指出新能源化工技术研究的理论基础是电化学工程、光化学工程、生物化学工程、分子化学工程、系统工程和人工智能等;其次,以可再生能源制氢、燃料电池发电与化学品共生、太阳能转换过程为例,阐明可再生能源资源转换中的化工问题;第三,通过对锂离子电池和钠离子电池中多元过渡金属氧化物正极材料及其电极制备过程开发,揭示电化学储能材料与器件制造过程工程特性;第四,介绍了化工系统工程和人工智能在电池状态预测模型构建、综合能源系统管理、光-储-充系统集成与优化运行中的应用。最后,根据各种案例分析,归纳出新能源化工研究的本质是将新能源转换与储存中涉及的“生物/光/电化学反应”,从实验室放大到规模化生产装置,阐明反应中的传质、传热和传荷机理及其反应工程特性。对未来新能源化工技术研发,从“共性科学问题”和“关键技术”两个层面提出了若干研究方向以供参考。     

Hierarchical multiscale model-based design of experiments, catalysts, and reactors for fuel processing

In this paper a hierarchical multiscale simulation framework is outlined and experimental data injection into this framework is discussed. Specifically, we discuss multiscale model-based design of experiments to optimize the chemical information content of a detailed reaction mechanism in order to improve the fidelity and accuracy of reaction models. Extension of this framework to product (catalyst) design is briefly touched upon. Furthermore, we illustrate the use of such detailed and reduced kinetic models in reactor optimization as an example toward more conventional process design. It is proposed that hierarchical multiscale modeling offers a systematic framework for identification of the important scale(s) and model(s) where one should focus research efforts on. The ammonia decomposition on ruthenium to produce hydrogen and the water–gas shift reactions on platinum for converting syngas to hydrogen serve as illustrative fuel processing examples of various topics. The former is used to illustrate hierarchical multiscale model development and model-based parameter estimation as well as product engineering. The latter is employed to demonstrate model reduction and process optimization. Finally, opportunities for process design and control in portable microchemical devices (lab-on-a chip) for power generation are discussed.     

DNA及基因组改组在代谢工程中的应用

代谢工程是应用分子生物学与反应工程的结合,已发展成为菌种改进的平台技术.后基因组学时代的基因组学、转录组学、蛋白质组学及代谢物组学等为代谢工程的发展提供了极好的机遇.DNA改组及基因组改组可以构建新的代谢途径、对已知或未知的代谢途径进行快速优化,极大地促进了代谢工程的进一步发展和应用.DNA改组及基因组改组技术可以加深对代谢网络及其分子调节机制的理解,是对合理代谢设计策略的完善和补充.本文首先分别介绍了DNA改组、基因组改组在代谢工程中的应用,进而展望了基于基因组改组的代谢工程方法步骤及发展方向.     

基于理论的有机工质管壳式冷凝器构形优化

建立考虑传热耗散率和总泵功率的线性加权复合函数,在总冷凝率和总传热面积一定的条件下以复合函数最小为目标,对有机工质的管壳式冷凝器进行构形优化,得到最小复合函数和冷凝管最佳外径。结果表明：冷凝器最优构形与初始设计结构相比,总耗散率提高了10.70%,而总泵功率和复合函数分别降低了54.94%和6.46%。这说明复合函数牺牲了一定的传热性能,使得冷凝器流动性能显著提高,最终使得其综合性能得到提高。选择合适的冷凝管数目可实现复合函数二次最小化。将理论应用到有机工质管壳式冷凝器的构形优化中,为其结构优化设计提供了新的指导,这一方法可进一步推广到有机工质循环系统的优化设计中。