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1、化學(xué)教育論文：化學(xué)工程學(xué)科發(fā)展的辨證綜合摘要:綜觀化學(xué)工程學(xué)科的演化和發(fā)展,認(rèn)為這是一個辯證綜合的歷程,而且不論是學(xué)科的"分化"還是"融合",都體現(xiàn)出系統(tǒng)和諧的規(guī)律和性質(zhì),綜合基礎(chǔ)上的分化與分化基礎(chǔ)上的綜合既是化學(xué)工程!學(xué)科發(fā)展的基本趨勢和規(guī)律,也是學(xué)科建設(shè)和課程改革的基本依據(jù)。關(guān)鍵詞:化學(xué)工程;系統(tǒng);和諧;辯證法 自然界中的和諧系統(tǒng)比比皆是,大至宇宙,小到原子;地球生態(tài)系統(tǒng)是和諧的,動植物群落是和諧的,人類社會體系是和諧的,健康的人體更是一個絕妙的和諧體。所有這些和諧系統(tǒng)遵循著同樣的辯證綜合的規(guī)律,具體可以歸納出三條:1.統(tǒng)一律;2.層次律;3.進(jìn)化律;
2、所有和諧系統(tǒng)具有同樣的性質(zhì):1.開放性;2.自組織性;3.非線性;4.無限發(fā)展性[1]。當(dāng)愛因斯坦把大半生致力于統(tǒng)一場論時,其哲學(xué)上的需要相對物理學(xué)上而言或許要來得大,面對物理學(xué)的系統(tǒng)和諧,理論規(guī)則的分立是不能令他覺得滿意的。而化學(xué)工程的發(fā)展是不是因循同樣的哲學(xué)歷程呢? 在化學(xué)工程作為學(xué)科開始被重視之前,化學(xué)工業(yè)已具有了相當(dāng)?shù)囊?guī)模,各種具體的工程與工藝都被獨(dú)立開來,在認(rèn)識上是被分為各門特殊的知識,因此,當(dāng)國外高等院校在十九世紀(jì)末開始設(shè)置"化學(xué)工程學(xué)"時,開設(shè)的課程大多是學(xué)習(xí)當(dāng)時化學(xué)工業(yè)的各種工藝學(xué),"化學(xué)工程"的概念在當(dāng)時還是相當(dāng)模糊的,在理論上充其量是
3、化學(xué)與機(jī)械的一種混合(amalgam)。然而這種理論混合的模式在德國人看來卻是很正統(tǒng)的,即使在今天,他們也避免專論"化學(xué)工程",而是稱之為"過程工程"(ProcessEngineering),這一名稱實(shí)際上要比"化學(xué)工程"的范疇更廣,甚至更為準(zhǔn)確,凡是涉及一定流程與工藝的領(lǐng)域都是適用的。但我們習(xí)慣上還是沿用"化學(xué)工程"的名稱。 二十世紀(jì)開始,化學(xué)工業(yè)迅猛發(fā)展,在社會經(jīng)濟(jì)中占的比重越來越大,客觀上需要化學(xué)工程學(xué)科的發(fā)展和支持。隨著生產(chǎn)力的發(fā)展,人們對事物運(yùn)動規(guī)律性的認(rèn)識也愈來愈深化,愈來愈有概括性。伴隨著其他領(lǐng)域科學(xué)技術(shù)的快速進(jìn)步,人們逐漸認(rèn)識到化學(xué)工業(yè)中
4、各門看似不相干的工程和工藝中存在著共同的物理特性。1901年,美G.E.的Davis《化學(xué)工程手冊》的發(fā)表,初步提出了"化工物理過程"的原理。1900年始,以合成氨、純堿、燃料等為代表的近代化工廠出現(xiàn),如1913年,德哈勃-博施法高壓合成氨技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化,星火燎原的,化學(xué)工業(yè)呈現(xiàn)出巨大的發(fā)展前景。到了二十年代,美MIT的一些學(xué)者提出:不管化工生產(chǎn)的工藝如何千差萬別,它們在眾多的典型設(shè)備中進(jìn)行著原理相同的物理過程。1920年,美MIT成立了第一個嚴(yán)格意義上的化工系,時W.K.Lewis任系主任。1922年美國化工學(xué)會認(rèn)同了新的見解,引出了"單元操作"(Unit
5、Operation)的概念,這一概念在蘇聯(lián)時期和我國則廣泛稱為"化工原理"。 1900年始的"分離工程"研究使"單元操作"的概念日趨成熟。被稱為單元操作的過程主要有流體流動、傳熱、干燥、吸收、蒸發(fā)、萃取、結(jié)晶和過濾等,以這些單元操作作為研究和學(xué)習(xí)的主要內(nèi)容,是化學(xué)工程學(xué)科在二十世紀(jì)前半期發(fā)展的核心,其理論迅速成為發(fā)展化學(xué)工業(yè)的重要基石。這種把千變?nèi)f化、千差萬別的過程和工藝概括成"單元操作"是生產(chǎn)力發(fā)展到一定水平的反映,是化學(xué)工程學(xué)從"個性"到"共性"的第一個哲學(xué)性概括,是在一個系統(tǒng)整體性把握的高度上建立了一門技術(shù)科學(xué),體現(xiàn)了系統(tǒng)科學(xué)發(fā)展的和諧統(tǒng)一規(guī)律。
6、 隨著"單元操作"概念的確定,另一方面,化學(xué)工程學(xué)科中重要支柱之一的"反應(yīng)工程"亦逐漸浮出水面。從最初的德Winkler流化床煤氣化爐的應(yīng)用到德Bergim-Pier三相液化床煤液化工藝的開發(fā),又到1931年丁納橡膠和氯丁橡膠的投產(chǎn),化學(xué)工業(yè)上發(fā)展的高峰持續(xù)不絕,1940年美國FCC煉油開發(fā)成功,成為石油化工的起點(diǎn)。直到1957年,歐洲第一屆反應(yīng)工程會議,明確提出"反應(yīng)工程"的概念,成為化學(xué)工程學(xué)科的重要組成部分,是化學(xué)工程學(xué)的進(jìn)一步和諧統(tǒng)一。"反應(yīng)工程"的建立,乃至今日仍備受困擾的"過程放大效應(yīng)"問題,及從"逐級放大"到"數(shù)模放大"的研究都帶動了"化工過
7、程系統(tǒng)工程"的發(fā)展,并共同體現(xiàn)了系統(tǒng)科學(xué)發(fā)展的和諧層次律?！ 【驮?反應(yīng)工程"發(fā)展的同時,"單元操作"得到了更加深刻的認(rèn)識,人們發(fā)現(xiàn)各單元操作之間存在著更為普遍的原理,"過濾只是流體傳動的一個特例;蒸發(fā)不過是傳熱的一種形式;吸收和萃取都包含著質(zhì)量的傳遞;干燥與蒸餾則是傳熱加傳質(zhì)的操作……"[2]于是單元操作可以看成是傳熱、傳質(zhì)及流體動量傳遞的特殊情況或特定的組合。這種認(rèn)識的深化過程并沒有停止,人們進(jìn)一步又發(fā)現(xiàn)了動量傳遞、熱量傳遞和質(zhì)量傳遞之間的類似性。于是從二十世紀(jì)50年代開始,人們綜合了以往的成果,開始用統(tǒng)一的觀點(diǎn)來研究三種傳遞過程。1960年,美威斯康
8、辛大學(xué)(Univ.Wiscosin)的R.B.Bird教授出版了《
