裂紋尖端三維變形場(chǎng)測(cè)試技術(shù)-廣東石油化工學(xué)院

1、1,過(guò)程裝備 —21世紀(jì)高新技術(shù)的重要工具,華東理工大學(xué)化工機(jī)械研究所,2007年11月7日,潘家禎,2,過(guò)程裝備 — 21世紀(jì)高新技術(shù)的重要工具,1. 概述2. 過(guò)程裝備的學(xué)科范圍、地位、與關(guān)系 3. 過(guò)程裝備發(fā)展的推動(dòng)力 4. 過(guò)程裝備發(fā)展的方向5. 過(guò)程裝備的趨勢(shì)和前沿6. 結(jié)束語(yǔ),3,1. 概述 1.1 過(guò)程裝備的由來(lái),古代的煉丹術(shù)士們通過(guò)煉金煉丹的研磨、蒸餾、升華、結(jié)晶、測(cè)定等技術(shù)操作，積累了金屬的置換、物質(zhì)的化

2、合、分解、氧化、還原等化學(xué)反應(yīng)方面的知識(shí)。,4,1. 概述 1.1 過(guò)程裝備的由來(lái),但是化學(xué)，走出化學(xué)家的實(shí)驗(yàn)室，與工程結(jié)合，還是這一百多年以來(lái)的事。,5,1. 概述 1.1 過(guò)程裝備的由來(lái),英國(guó)人帕金，于1856年發(fā)現(xiàn)了苯胺染料，并實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化的生產(chǎn)。法國(guó)化學(xué)家拜特洛對(duì)有機(jī)化合物的合成進(jìn)行過(guò)系統(tǒng)研究，于1856年合成了甲烷，1858年合成了甲醇，1859年合成了乙炔，1866年從乙炔合成了苯，進(jìn)入了合成化學(xué)的年代。,6,1. 概述

3、 1.1 過(guò)程裝備的由來(lái),合成氨的發(fā)明者，德國(guó)化學(xué)家哈柏，從1906年開(kāi)始研究用高溫高壓法合成氨，1909年從實(shí)驗(yàn)室得到了一百克的合成氨后，德國(guó)化學(xué)家博希和伯杰亞斯共同發(fā)展了哈柏的方法，使它能用于工業(yè)生產(chǎn)，開(kāi)創(chuàng)了化學(xué)工業(yè)。,7,1. 概述 1.1 過(guò)程裝備的由來(lái),在化學(xué)工業(yè)誕生和發(fā)展的同時(shí)，也誕生和發(fā)展了一個(gè)與之相伴，密不可分的專(zhuān)業(yè)和技術(shù)－化工機(jī)械。,8,1. 概述 1.1 過(guò)程裝備的由來(lái),我校于1952年建校時(shí)設(shè)立的三個(gè)系為：有

4、機(jī)工業(yè)系、無(wú)機(jī)工業(yè)系、化工機(jī)械系。,我于1962年就讀本校時(shí)的五個(gè)系為：第一有機(jī)系、第二有機(jī)系、第一無(wú)機(jī)系、第二無(wú)機(jī)系、化工機(jī)械系。,化工機(jī)械系設(shè)三個(gè)專(zhuān)業(yè)：化工機(jī)械專(zhuān)業(yè)、化學(xué)工程專(zhuān)業(yè)、自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)。,9,高等院校的專(zhuān)業(yè)設(shè)置，五十年代學(xué)習(xí)蘇聯(lián)，設(shè)置了一千多個(gè)專(zhuān)業(yè)。教育部從1998年開(kāi)始，合并為500個(gè)專(zhuān)業(yè)。2000年合并為250個(gè)專(zhuān)業(yè)。戴帽的機(jī)械專(zhuān)業(yè)一律取消：如：輕工機(jī)械、紡織機(jī)械、食品機(jī)械等。金相熱處理、焊接等專(zhuān)業(yè)均歸入機(jī)械專(zhuān)業(yè)。,1

5、. 概述 1.2 化工機(jī)械專(zhuān)業(yè)的變革,8,10,唯一例外：化工機(jī)械由于其重要性，更名為“過(guò)程裝備與控制工程”，歸入機(jī)械學(xué)科。機(jī)械學(xué)科下設(shè)置五個(gè)教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)教學(xué)指導(dǎo)分委員 材料成型及控制工程專(zhuān)業(yè)教學(xué)指導(dǎo)分委員會(huì) 工業(yè)設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè)教學(xué)指導(dǎo)分委員會(huì) 過(guò)程裝備及控制工程教學(xué)指導(dǎo)分委員會(huì) 機(jī)械基礎(chǔ)課程教學(xué)指導(dǎo)分委員會(huì),1. 概述 1.2 化工機(jī)械專(zhuān)業(yè)的變革,9,11,研究生

6、教育歸入“動(dòng)力工程與工程熱物理”學(xué)科，下設(shè)“化工過(guò)程機(jī)械”?！盎C(jī)械”拓寬為“過(guò)程裝備”，體現(xiàn)了時(shí)代的要求，形勢(shì)的要求，社會(huì)的要求。,1. 概述 1.2 化工機(jī)械專(zhuān)業(yè)的變革,10,12,1. 概述 1.2 化工機(jī)械專(zhuān)業(yè)的變革,化工過(guò)程機(jī)械,什么叫過(guò)程裝備？,它包含哪些內(nèi)容？,對(duì)人才的要求是什么？,擴(kuò)展為“過(guò)程裝備”,11,,“化工過(guò)程機(jī)械”，擴(kuò)展為 “過(guò)程裝備”，它包括：,13,12,1. 概述 1.3 基本工業(yè)過(guò)程,1. 流

7、體動(dòng)力過(guò)程: (Fluid dynamical process),遵循流體力學(xué)規(guī)律的過(guò)程。它涉及泵、壓縮機(jī)、風(fēng)機(jī)、管道和閥門(mén)等。,14,12,1. 概述 1.3 基本工業(yè)過(guò)程,2. 熱量傳遞過(guò)程: (Heat transfer process),遵循傳熱學(xué)規(guī)律的過(guò)程。它涉及熱量交換過(guò)程及設(shè)備，即：換熱器，熱交換器等。,15,12,1. 概述 1.3 基本工業(yè)過(guò)程,3. 質(zhì)量傳遞過(guò)程: (Mass transfer process),

8、遵循傳質(zhì)諸規(guī)律的過(guò)程。它涉及有關(guān)干燥, 蒸餾, 濃縮, 萃取等傳質(zhì)過(guò)程及裝備。,16,12,1. 概述 1.3 基本工業(yè)過(guò)程,遵循動(dòng)量傳遞及固體力學(xué)諸規(guī)律的過(guò)程。它涉及固體物料的輸送、粉碎、造粒等過(guò)程及設(shè)備。,4. 動(dòng)量傳遞過(guò)程: (Momentum transfer process),17,12,1. 概述 1.3 基本工業(yè)過(guò)程,遵循熱力學(xué)諸規(guī)律的過(guò)程。它涉及燃燒、冷凍, 深度冷凍, 空氣分離等過(guò)程及設(shè)備。,5. 熱力學(xué)過(guò)程: (

9、Thermodynamic process),18,12,1. 概述 1.3 基本工業(yè)過(guò)程,遵循化學(xué)反應(yīng)諸規(guī)律的過(guò)程。它涉及化學(xué)反應(yīng)，如：合成、分解等過(guò)程及設(shè)備。,6. 化學(xué)過(guò)程: (Chemical process),19,2. 過(guò)程裝備的學(xué)科范圍、地位、與關(guān)系 . . . .,1.1 過(guò)程裝備的概念,18,20,2. 過(guò)程裝備的學(xué)科范圍、地位、與關(guān)系 . . .,1.1 過(guò)程裝備的概念,19,21,2. 過(guò)程裝備的學(xué)科范圍、地位

10、、與關(guān)系 . .,1.2 過(guò)程與裝備的關(guān)系,22,2. 過(guò)程裝備的學(xué)科范圍、地位、與關(guān)系 .,1.3 過(guò)程裝備的內(nèi)涵與特色,具有多學(xué)科交叉的特點(diǎn),面寬、方向多，更偏重工程應(yīng)用,熱量傳遞、質(zhì)量傳遞、動(dòng)量傳遞、反應(yīng)工程,固體力學(xué)、流體力學(xué)、熱力學(xué)、機(jī)械原理,21,23,3. 過(guò)程裝備發(fā)展的推動(dòng)力,3.1 最根本的推動(dòng)力－國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的需要,22,24,3. 過(guò)程裝備發(fā)展的推動(dòng)力,3.1 最根本的推動(dòng)力－國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的需要 .,工

11、業(yè)增加值——美國(guó)1/4，日本1/2，與德國(guó)接近，世界第四。,占外貿(mào)出口91.2%,占工業(yè)從業(yè)人員90.7%,占工業(yè)稅金90%,占全部工業(yè)79.69%,占GDP35.75%,制造業(yè)比重,,,,,,,,,,,23,25,3. 過(guò)程裝備發(fā)展的推動(dòng)力,3.2 當(dāng)前國(guó)家的急需 . .,資源消費(fèi)占世界比重鋼35%，煤30%，水泥55%　　

12、 能耗——單位GDP 水耗——　　　　 固體廢棄物——,瓶頸,資源與環(huán)境不堪重負(fù),,,,,創(chuàng)造GDP只占世界4％,日本的11.5倍，美4.3倍,先進(jìn)國(guó)家的4倍,高10倍,24,26,3. 過(guò)程裝備發(fā)展的推動(dòng)力,3.2 當(dāng)前國(guó)家的急需 .,25,27,3. 過(guò)程裝備發(fā)展的推動(dòng)力,3.3 在國(guó)家發(fā)展方針指引下的具體推動(dòng)力,26,推

13、動(dòng)力之五——現(xiàn)代高新技術(shù)的促進(jìn),推動(dòng)力之四——長(zhǎng)周期安全運(yùn)行的需要,推動(dòng)力之三——節(jié)能降耗的需要,推動(dòng)力之二——生態(tài)環(huán)保的需要,推動(dòng)力之一——過(guò)程工藝發(fā)展的需要,28,3. 過(guò)程裝備發(fā)展的推動(dòng)力,3.4 過(guò)程工藝發(fā)展不斷要求新裝備,鋼鐵冶煉過(guò)程的進(jìn)步導(dǎo)致了裝備大更新　　平爐　　轉(zhuǎn)爐,石油加工過(guò)程的發(fā)展突出了新裝備的不斷涌現(xiàn) ① 最簡(jiǎn)單的原油蒸餾——塔，爐，換熱器，泵，罐。 ② 催化反應(yīng)過(guò)程占據(jù)主導(dǎo)地位　　△氣固流化床反應(yīng)器

14、(催化裂化工藝)——高溫、抗磨　　△液氣固三相反應(yīng)器(加氫工藝)——高壓、氫腐蝕　　　冷壁(內(nèi)保溫)→熱壁(內(nèi)堆焊),純氧頂吹轉(zhuǎn)爐,,連鑄連軋,,27,29,3. 過(guò)程裝備發(fā)展的推動(dòng)力,3.4 過(guò)程工藝發(fā)展不斷要求新裝備,,③聚烯烴品種越來(lái)越多，相應(yīng)需要許多技術(shù)難度大的新設(shè)備　——乙烯裂解爐，板翅式冷箱，350MPa超高壓反應(yīng)器，聚丙烯環(huán)管反應(yīng)器，帶攪拌漿的各類(lèi)聚合反應(yīng)器，重型螺旋卸料離心機(jī)等。,流程工業(yè)裝置大型化帶來(lái)了裝備技術(shù)的

15、新要求 ① 千萬(wàn)噸級(jí)大煉油廠(chǎng) △大型加氫反應(yīng)器——鍛焊技術(shù)難度大，材質(zhì)高強(qiáng)韌化,28,30,3. 過(guò)程裝備發(fā)展的推動(dòng)力,,流程工業(yè)裝置大型化帶來(lái)了裝備技術(shù)的新要求 ① 千萬(wàn)噸級(jí)大煉油廠(chǎng) △大型加氫反應(yīng)器——鍛焊技術(shù)難度大，材質(zhì)高強(qiáng)韌化,△塔器大型化——國(guó)外最大常壓塔Φ9m，減壓塔Φ16m?！∷迳蠚庖悍峙渚鶆蚣夹g(shù)△大型板式換熱器——國(guó)外最大15000m2，國(guó)內(nèi)只有4000m2，　大波形板成型技術(shù)與板間密封技術(shù)。

16、,29,31,3. 過(guò)程裝備發(fā)展的推動(dòng)力,3.4 過(guò)程工藝發(fā)展不斷要求新裝備,,②百萬(wàn)噸級(jí)大乙烯　　△大型離心壓氣機(jī)——單機(jī)45,000KW，要求高可靠性，高壽命?！　　鞔笮偷蜏厍蚬?-30℃，1.72MPa)——國(guó)外最大3700m3雙層結(jié)構(gòu)，低溫鋼。,30,32,3. 過(guò)程裝備發(fā)展的推動(dòng)力,3.5 生態(tài)環(huán)境保護(hù)呼喚先進(jìn)裝備 . . . . . . .,,我國(guó)大氣的污染程度　排放SO2━━

17、2100萬(wàn)t/a，世界第一，其中87%由煤排放?！　　　　　　∷嵊晡：θ珖?guó)40%以上面積，農(nóng)業(yè)損失高達(dá)　　　　　　　37億元/年?！∨欧臢OX━━290萬(wàn)t/a，占世界10%，其中煤排占67%?！∨欧臗O2━━600萬(wàn)t/a，占世界9.6%，其中煤排71%。　排放粉塵━━1400萬(wàn)t/a，其中煤排占70%。,31,33,3. 過(guò)程裝備發(fā)展的推動(dòng)力,3.5 生態(tài)環(huán)境保護(hù)呼喚先進(jìn)裝備

18、 . . . . . .,,放空氣體的凈化━━煙氣除塵脫硫，酸性氣除酸等　干法除塵━━旋風(fēng)分離(7～8μm ，80～100mg/m3)，　　　　　　　 靜電除塵(1μm，30mg/m3)，　　　　　　　　 過(guò)濾(布袋、濾管、移動(dòng)床)　干法脫硫━━移動(dòng)床（反應(yīng)吸附介質(zhì)不再生，需資源化）　　　　　 ━━循環(huán)流化床（反應(yīng)吸附介質(zhì)可再生）,32,34,3. 過(guò)程裝備發(fā)展的推動(dòng)力,3.5 生態(tài)環(huán)境保護(hù)呼喚先進(jìn)裝備

19、 . . . . .,,濕法除塵脫硫一體化 ━━文氏管洗滌器（壓降高，耗水少）　 ━━噴霧吸收塔（壓降小，耗水多）　 ━━泡沫吸收器（壓降與耗水適中）　 ━━環(huán)流反應(yīng)吸收器（效率高，壓降高，耗水少） 低NOX燃燒器,33,35,3. 過(guò)程裝備發(fā)展的推動(dòng)力,3.5 生態(tài)環(huán)境保護(hù)呼喚先進(jìn)裝備 . . . .,,放空尾氣的資源化煉廠(chǎng)

20、干氣的水蒸汽重整制氫——高溫轉(zhuǎn)化爐，變壓吸附器，中空纖維膜分離器　　水合物生成法分離氣體——逐級(jí)分離出H2，CH4，C2H4等。高效高負(fù)荷化的水合物生成反應(yīng)器　　　　　　　　從煙氣中分出CO2 ——吸收塔，吸附器，膜分離器等?！　　　　　　　　?——注CO2采油，聚碳酸酯等。,34,36,3. 過(guò)程裝備發(fā)展的推動(dòng)力,3.5 生態(tài)環(huán)境保護(hù)呼喚先進(jìn)裝備 . . .,溫室氣體CO2的減排

21、無(wú)熖化學(xué)燃燒——非常容易單獨(dú)分出CO2加以利用,又會(huì)出現(xiàn)許多新設(shè)備。,35,37,3. 過(guò)程裝備發(fā)展的推動(dòng)力,3.5 生態(tài)環(huán)境保護(hù)呼喚先進(jìn)裝備 . .,工業(yè)污水的處理回用工業(yè)污水——全球4260億m3/年，我國(guó)365.2億m3/年(8.6%)　人均占有水量——我國(guó)只有世界平均值的1/4　工業(yè)用水有效率——我國(guó)只有10%，耗水率為世界平均值的　　　　　　　　　　　5倍石油化

22、工廠(chǎng)內(nèi)：　噸油耗水——世界平均0.5，我國(guó)2.4　噸油排污水——世界平均0.15，我國(guó)1.84　工業(yè)污水回用率——美80%，日83%，我國(guó)只有10-20%,36,38,3. 過(guò)程裝備發(fā)展的推動(dòng)力,3.5 生態(tài)環(huán)境保護(hù)呼喚先進(jìn)裝備. .,工業(yè)污水的處理回用 水處理技術(shù),充分顯示：先進(jìn)裝備的功效！,37,39,3. 過(guò)程裝備發(fā)展的推動(dòng)力,3.5 生態(tài)環(huán)境保護(hù)呼喚先進(jìn)裝備 .,固體廢棄物的再資源化,廢輪胎——低溫粉碎作再生橡膠制品

23、 城市垃圾油——生物柴油 垃圾焚燒無(wú)害化處理——產(chǎn)汽發(fā)電(7億噸/年) 農(nóng)業(yè)秸桿水解——沼氣，乙醇，生物柴油　　(6.3億噸/年),38,40,3. 過(guò)程裝備發(fā)展的推動(dòng)力,3.6 節(jié)能降耗推動(dòng)開(kāi)發(fā)高效裝備 . . . . .,緊迫性,——我國(guó)人口占世界總?cè)丝诘?2%，而石油儲(chǔ)量只占世界的2%，煤炭只占世界的11%，人均能源占有量只有世界平均的23%。——單位GNP能源卻

24、為美國(guó)的2～3倍，日本的10倍?！獙?duì)國(guó)外石油資源的依存度將達(dá)60%，國(guó)家安全。,∴節(jié)能降耗是國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的永恒主題,39,41,3. 過(guò)程裝備發(fā)展的推動(dòng)力,3.6 節(jié)能降耗推動(dòng)開(kāi)發(fā)高效裝備 . . . .,裝置的系統(tǒng)節(jié)能——潛力很大,大型企業(yè)的汽電聯(lián)產(chǎn)——能源梯級(jí)利用(燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電產(chǎn)汽裝備，高溫氣體凈化設(shè)備)高溫位熱能回收——催化700℃煙氣透平發(fā)電，余熱鍋爐產(chǎn)汽低溫位熱能

25、回收——300℃以下熱源的利用(熱泵，低溫差高效換熱器)、(余熱發(fā)電用高效膨脹透平)化學(xué)能回收——CO鍋爐壓力能回收——高壓液體的液力透平優(yōu)化換熱網(wǎng)絡(luò)、蒸汽網(wǎng)絡(luò)等。,40,42,3. 過(guò)程裝備發(fā)展的推動(dòng)力,3.6 節(jié)能降耗推動(dòng)開(kāi)發(fā)高效裝備 . . .,換熱設(shè)備的高效強(qiáng)化——量大面廣,強(qiáng)化傳熱的兩條途徑　 ① 冷、熱流溫差沿程最大(純逆流螺旋板式最理想) ② 減小熱

26、阻(表面高度湍動(dòng)，防結(jié)垢) 管殼換熱器——螺旋槽管(傳熱系數(shù)提高60%)　　　　　　——橫紋管(傳熱系數(shù)提高85%)　　　　　　——非圓形管(橢圓，蛋形，鼓狀，菱形管等)　　　　　　——多孔表面管(提高沸騰給熱系數(shù)4-10倍)　　　　　　——管外縱槽，管內(nèi)多孔表面(提高冷凝系數(shù)5倍),41,43,3. 過(guò)程裝備發(fā)展的推動(dòng)力,3.6 節(jié)能降耗推動(dòng)開(kāi)發(fā)高效裝備 . .

27、,換熱設(shè)備的高效強(qiáng)化——量大面廣,管殼式換熱器—管內(nèi)插入擾動(dòng)促進(jìn)物（英國(guó)CatGavin公司的Hitran　　　　　　　　絲網(wǎng)擾動(dòng)物可提高液體傳熱系數(shù)2.5倍，氣體提高5　　　　　　　　倍，防垢能力提高8～10倍）　　　　　　　—?dú)こ逃谜哿鳁U柵（壓降低50%，傳熱系數(shù)高20%，　　　　　　　　防流體誘振）　　　　　　 —?dú)こ逃寐菪握哿靼澹ǚ澜Y(jié)垢，提高傳熱能力） 板殼式換熱器(Hybrid，Packinox)　 —傳

28、熱系數(shù)一般為管殼式的2～3倍，壓降小，結(jié)垢傾向小　 —已推廣用于催化重整、常減壓蒸餾、加氫脫硫，合成氨等裝置,42,44,3. 過(guò)程裝備發(fā)展的推動(dòng)力,3.6 節(jié)能降耗推動(dòng)開(kāi)發(fā)高效裝備 .,管式加熱反應(yīng)爐——耗能大戶(hù),節(jié)能方向——降排煙溫度，高效環(huán)保燃燒器，爐管防積垢。　空氣預(yù)熱器——熱管換熱器(超導(dǎo)熱管的導(dǎo)熱系數(shù)是水熱管的10倍，　　　　　　　　　是金屬光管的一萬(wàn)倍

29、，溫度可在-60℃～1000℃)　　　　　　　——防露點(diǎn)腐蝕的ND鋼?！岚粜吞绽w燃燒器(強(qiáng)化火焰的均勻輻射，噪聲低， NOX小于20ppm)　爐管表面吹灰技術(shù)(次聲波吹灰，激波吹灰等)?！t膛傳熱面上涂0.3～0.5mm厚的碳化硅高輻射料，可提高爐效率　　2～5個(gè)百分點(diǎn)。,43,45,3. 過(guò)程裝備發(fā)展的推動(dòng)力,3.7 長(zhǎng)周期安全生產(chǎn)需求裝備新技術(shù) . . . . .,密封防漏,轉(zhuǎn)軸機(jī)械

30、密封　　上游泵送機(jī)械密封　轉(zhuǎn)軸的干氣密封－螺旋槽技術(shù)(代替浮環(huán)式密封)　零泄漏密封－磁力傳動(dòng)泵(6000m3/h，25MPa，1400KW)　磁力懸浮軸承用于離心壓縮機(jī)(無(wú)潤(rùn)滑油系統(tǒng)，無(wú)磨擦面),44,46,3. 過(guò)程裝備發(fā)展的推動(dòng)力,3.7 長(zhǎng)周期安全生產(chǎn)需求裝備新技術(shù) . . . .,防腐耐磨隔熱,金屬表面改性與涂層－功能梯度涂層(耐蝕，耐熱，耐磨)　　　　　　　　　　－自蔓延防腐涂層

31、　　　　　　　　　?。艿赖淖韫概c防結(jié)焦隔熱技術(shù)－整體澆鑄的隔熱耐磨一體化襯里　　　　　－低溫裝備的隔熱技術(shù)(結(jié)構(gòu)，材料),45,47,3. 過(guò)程裝備發(fā)展的推動(dòng)力,3.7 長(zhǎng)周期安全生產(chǎn)需求裝備新技術(shù) . . .,壓力容器與管道的安全評(píng)定與延壽技術(shù),光聲電傳感+材料分析+計(jì)算機(jī)模擬(分形、模糊、概率)　高溫高合金鋼管的在役監(jiān)測(cè)與剩余壽命判斷(HK40管等)　焊接結(jié)構(gòu)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)

32、 －多路光導(dǎo)，聲發(fā)射，應(yīng)變與振動(dòng)傳感器 －光學(xué)無(wú)損金相復(fù)型現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)技術(shù) －磁－聲發(fā)射(組織蠕變)，高溫超導(dǎo)量子干擾(表面缺陷) 等新傳感器。,46,48,3. 過(guò)程裝備發(fā)展的推動(dòng)力,3.7 長(zhǎng)周期安全生產(chǎn)需求裝備新技術(shù) . .,壓力容器與管道的安全評(píng)定與延壽技術(shù),帶保溫層壓力容器在役檢測(cè)——脈沖或低頻渦流檢測(cè)(有無(wú)腐蝕)　　——鐵磁材料伸縮聲發(fā)射檢測(cè)　　——低頻(50

33、-500KHz)超聲檢測(cè)(腐蝕，裂紋)●先進(jìn)的安全評(píng)定技術(shù) ——綜合應(yīng)用定量金相技術(shù)、概率斷裂力學(xué)評(píng)定技術(shù)、模糊綜合評(píng)判等壽命予測(cè)與延壽技術(shù)　——缺陷自動(dòng)識(shí)別與計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)(不需試件而在設(shè)備上直接評(píng)定)　——裂紋分形效應(yīng)、失效整體概率分析等綜合評(píng)定技術(shù),47,49,3. 過(guò)程裝備發(fā)展的推動(dòng)力,3.7 長(zhǎng)周期安全生產(chǎn)需求裝備新技術(shù) .,石化機(jī)泵故障診斷與自愈技術(shù),機(jī)械學(xué)+動(dòng)

34、態(tài)傳感+計(jì)算機(jī)分析 　●大型機(jī)泵的振動(dòng)監(jiān)測(cè)與頻譜分析，判定故障性質(zhì)與等級(jí)?全息譜方法綜合測(cè)定每階頻率分量上的振動(dòng)形態(tài)。 　●基于模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的機(jī)泵故障檢測(cè)系統(tǒng)?！　窆收显\斷專(zhuān)家系統(tǒng)——復(fù)合振動(dòng)、聲發(fā)射、油液分析等多種診斷的綜合，等效均衡損傷的壽命預(yù)測(cè)準(zhǔn)則，時(shí)域相位互斥診斷法，共同頻率分析法等。 　●故障自愈技術(shù)。,48,50,3. 過(guò)程裝備發(fā)展的推動(dòng)力,3.8 高新技術(shù)促進(jìn)過(guò)程裝備的新發(fā)展

35、 . . . .,計(jì)算機(jī)和信息技術(shù)對(duì)裝備技術(shù)的提升,——化工過(guò)程多尺度數(shù)值模擬與分析，實(shí)現(xiàn)一步放大與結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)。——三維動(dòng)態(tài)模擬(應(yīng)力應(yīng)變場(chǎng)、溫度場(chǎng)、流場(chǎng)等)?虛擬設(shè)計(jì)與制造——射線(xiàn)斷層掃描實(shí)時(shí)成象和人工智能系統(tǒng)的結(jié)合?裝備內(nèi)多相動(dòng)態(tài)過(guò)程，裝備缺陷檢測(cè)識(shí)別與壽命預(yù)估等——先進(jìn)制造技術(shù)——數(shù)字化，信息化，智能化的制造過(guò)程　　　　　　　　——極端制造(極大，微納，高精，苛刻),49,51,3. 過(guò)程裝備發(fā)展的推動(dòng)力

36、,3.8 高新技術(shù)促進(jìn)過(guò)程裝備的新發(fā)展 . . .,新材料對(duì)裝備性能的提高,防腐蝕材料——加氫反應(yīng)器從冷壁到熱壁，陶瓷與鋼的復(fù)合，塑　　　　　　　　料與鋼的復(fù)合，自蔓延防腐技術(shù)，焊接熱影響區(qū)　　　　　　　　的防止應(yīng)力腐蝕等。 功能材料——記憶合金的密封與監(jiān)控，磁性材料用于無(wú)泄漏密封,　　　　　　　磁力攪拌，磁分離被重金屬污染的催化劑，紅外延　　　　　　 性陶瓷無(wú)焰燃燒火嘴等。

37、 膜材料——?dú)怏w膜分離（氫，富氧，CO2減排） 海水淡化膜分離生物膜過(guò)濾凈化污水,50,52,3. 過(guò)程裝備發(fā)展的推動(dòng)力,3.8 高新技術(shù)促進(jìn)過(guò)程裝備的新發(fā)展 . .,外場(chǎng)效應(yīng)技術(shù)的應(yīng)用開(kāi)發(fā)新裝備,超重力場(chǎng)（Higee）——油田注水的脫氧（一臺(tái)ф1m超重力分離器替　　　　　　　　　　　 代原來(lái)30m 高的真空脫氣塔) 　 電場(chǎng)——噴霧在電場(chǎng)

38、（數(shù)千瓦）作用下可使霧化粒徑小到4－5μm,　　　　　甚至納米級(jí) ——蛋白質(zhì)分離的電泳技術(shù) 離子束煙氣脫硫 磁場(chǎng)與超聲波結(jié)合，高效脫除水中BOD，COD等 微波催化天然氣轉(zhuǎn)化制乙烯等,51,53,3. 過(guò)程裝備發(fā)展的推動(dòng)力,3.8 高新技術(shù)促進(jìn)過(guò)程裝備的新發(fā)展 .,微化工技術(shù)推出微裝備技術(shù),特征尺度小于幾百µm的設(shè)備，極高的面體比104 ~105m2/m3，模

39、塊結(jié)構(gòu)，并行通道幾萬(wàn)個(gè)、幾十萬(wàn)個(gè)，單通道液體流量1µL~10mL/min。 　　　　　▲ 微換熱器1m3可換熱18000MW水傳熱系數(shù)為傳統(tǒng)的6～12倍，　　 氣傳熱系數(shù)為傳統(tǒng)的30倍?！　寤囄⒅评湎到y(tǒng)的制冷強(qiáng)度高達(dá)10~15Kw/m2?K，體積只有傳統(tǒng)　　的1/60。 　▲微反應(yīng)器可做到等溫分布、快速反應(yīng)。　▲微檢測(cè)（傳感器）、微分析、微制造的配套發(fā)展。,52,54,4. 過(guò)程裝備發(fā)展的方向,4.1 領(lǐng)域拓展

40、——學(xué)科交叉與相互滲透 .,重視與過(guò)程工藝的結(jié)合——不同選擇優(yōu)勢(shì)、特色領(lǐng)域　　△重視環(huán)境保護(hù)，開(kāi)發(fā)高效節(jié)能設(shè)備　　△關(guān)注潔凈能源(煤、天然氣、生物質(zhì)、氫能等)，開(kāi)發(fā)配套新設(shè)備　　△了解生物、醫(yī)藥化工的特點(diǎn)，開(kāi)發(fā)特種設(shè)備 △與＜新材料＞工程結(jié)合，開(kāi)發(fā)能批量生產(chǎn)的新設(shè)備 材料學(xué)＋機(jī)械力學(xué)＋檢測(cè)控制學(xué) 的綜合：可預(yù)測(cè)性，高可靠性?！　　?從宏觀預(yù)測(cè)到微觀預(yù)測(cè)的不同尺度品

41、質(zhì)預(yù)測(cè)與控制),53,55,4. 過(guò)程裝備發(fā)展的方向,4.2 尺度延伸－－研究對(duì)象的多尺度分析 .,宇觀尺度(≥103)(環(huán)境，大氣，海洋，土壤)(megascale)宏觀尺度(10～103)(裝置，工廠(chǎng))(macroscale)介觀尺度(10-2～10)(設(shè)備)(mesoscale)微觀尺度(10-6～10-2)(氣泡，顆粒，液滴，渦)(microscale)納米尺度(10-10～10-7)(

42、分子過(guò)程，活性晶格)(nanoscale)分子尺度(10-15～10-11)(分子運(yùn)動(dòng))(Molecularscale),系統(tǒng)集成←放大設(shè)計(jì)←機(jī)理模型,,,,,,,,54,56,4. 過(guò)程裝備發(fā)展的方向,4.3 方法提升——高新技術(shù)的應(yīng)用 . . . .,55,57,4. 過(guò)程裝備發(fā)展的方向,4.3 方法提升——高新技術(shù)的應(yīng)用 . . .

43、,建立各尺度的數(shù)學(xué)模型及其關(guān)聯(lián),▲微觀尺度——機(jī)理分析——?分形結(jié)構(gòu)，多相結(jié)構(gòu)，界面現(xiàn)象， 相間傳遞…… 　▲介觀、宏觀尺度——CFD——?流動(dòng)形態(tài)，傳遞行為，與反應(yīng)的耦合 非穩(wěn)態(tài)，極端條件 …… 　　　　　　　　　　　　　 ——?放大設(shè)計(jì)▲宏觀、宇觀尺度－－動(dòng)態(tài)模擬——?系

44、統(tǒng)集成，優(yōu)化調(diào)控， 環(huán)境協(xié)調(diào) ……,56,58,4. 過(guò)程裝備發(fā)展的方向,4.3 方法提升——高新技術(shù)的應(yīng)用 . .,微觀信息的獲得——非介入測(cè)量新技術(shù),△核磁共振（NMR）——顆粒團(tuán)聚，氣泡變形，結(jié)晶過(guò)程……　△層析技術(shù)（光、聲、阻抗、射線(xiàn)）——多相流動(dòng)特性，　　　　　　　　　　　　　　　　　　　過(guò)程在線(xiàn)檢測(cè)…

45、…　△顆粒示蹤技術(shù)（熒光，射線(xiàn)，正電子淹沒(méi)）——顆粒運(yùn)動(dòng)分析…… 　△原子力顯微鏡——表面結(jié)構(gòu)……　△三維激光掃描顯微成象技術(shù)——局部的動(dòng)量，熱量，質(zhì)量傳遞……,57,59,4. 過(guò)程裝備發(fā)展的方向,4.3 方法提升——高新技術(shù)的應(yīng)用 .,新計(jì)算方法與工具,△神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，遺傳算法，模糊分析，隨機(jī)分析，混沌分析等　△系統(tǒng)集成優(yōu)化——夾點(diǎn)技術(shù)，集成分析 △千億

46、次級(jí)并行計(jì)算　　萬(wàn)億次級(jí)超級(jí)計(jì)算機(jī),58,60,4. 過(guò)程裝備發(fā)展的方向,4.4 過(guò)程強(qiáng)化——設(shè)備的高性能化 .,過(guò)程復(fù)合——反應(yīng)與蒸餾，反應(yīng)與吸附，反應(yīng)與結(jié)晶 ——在一個(gè)新設(shè)備內(nèi)同時(shí)完成幾個(gè)傳統(tǒng)設(shè)備的功能。 (裝置緊湊化，節(jié)能降本) 過(guò)程強(qiáng)化——設(shè)備高負(fù)荷化、緊湊化 △氣固流化床依靠催化劑活性提高，鼓泡床→湍動(dòng)床→快速床

47、 △微換熱器 →輸送床 △消除設(shè)備“瓶頸”，提高整機(jī)負(fù)荷——大通量塔盤(pán)，爐管受 熱強(qiáng)度均勻化★安全長(zhǎng)壽——裝備的高可靠性,59,61,(1) 全生命周期的設(shè)計(jì)/制造正成為研究的重要發(fā)展趨勢(shì)。由過(guò)去單純考慮正常使用的設(shè)計(jì)，前后延伸到考慮建造、生產(chǎn)、使用、維修、廢棄、回收再利用在內(nèi)的全生命周期的綜合決策。過(guò)程裝備的監(jiān)測(cè)與診斷工程，

48、綠色再制造工程和裝備的全壽命周期費(fèi)用分析、安全和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估以及可靠性為中心的維修(RCM: Reliability Centered maintenance)和預(yù)測(cè)維修(PdM:Predictive Maintenance)等正在流程工業(yè)開(kāi)始得到應(yīng)用。,5. 過(guò)程裝備的趨勢(shì)和前沿,60,62,(2) 工程科學(xué)的研究尺度向兩極延伸。過(guò)程裝備的大型化是多年發(fā)展方向，近年來(lái)又有向小型化集成的發(fā)展趨勢(shì)。(3) 廣泛的學(xué)科交叉、融合，推動(dòng)了工程科

49、學(xué)不斷深入、不斷精細(xì)化，同時(shí)也提出了更高的前沿科學(xué)問(wèn)題，尤其是計(jì)算機(jī)科學(xué)和信息技術(shù)的發(fā)展沖擊著每個(gè)工程科學(xué)領(lǐng)域，影響著學(xué)科的基礎(chǔ)格局。學(xué)科交叉導(dǎo)致傳統(tǒng)的生產(chǎn)觀念和生產(chǎn)模式發(fā)生了根本轉(zhuǎn)變，隨著需求個(gè)性化，制造信息化的進(jìn)程，傳統(tǒng)的生產(chǎn)觀念由物質(zhì)制造向信息制造轉(zhuǎn)變。,5. 過(guò)程裝備的趨勢(shì)和前沿,61,63,(4) 產(chǎn)品的個(gè)性化、多樣化和標(biāo)準(zhǔn)化已經(jīng)成為工程領(lǐng)域競(jìng)爭(zhēng)力的標(biāo)志，要求產(chǎn)品更精細(xì)、靈巧并滿(mǎn)足特殊的功能要求，產(chǎn)品創(chuàng)新和功能擴(kuò)展/強(qiáng)化是工程

50、科學(xué)研究的首要目標(biāo)，柔性制造和快速重組技術(shù)在大流程工業(yè)中也得到了重視。(5) 先進(jìn)工藝技術(shù)得到前所未有的廣泛重視，如精密、高效、短流程、虛擬制造等先進(jìn)制造技術(shù)對(duì)化工機(jī)械制造工業(yè)產(chǎn)生了重要影響。,5. 過(guò)程裝備的趨勢(shì)和前沿,62,64,(6) 可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略思想滲透到工程科學(xué)的多個(gè)方面，表現(xiàn)了人類(lèi)社會(huì)與自然相協(xié)調(diào)的發(fā)展趨勢(shì)。制造工業(yè)和大型工程建設(shè)都面臨著有限資源和破壞環(huán)境等迫切需要解決的難題，從源頭控制污染的綠色設(shè)計(jì)和制造系統(tǒng)是今后發(fā)

51、展的主要趨勢(shì)之一。,5. 過(guò)程裝備的趨勢(shì)和前沿,63,65,過(guò)程裝備的基本原理可以適用于任何領(lǐng)域。新的機(jī)遇，新的挑戰(zhàn)，為過(guò)程裝備提出了不少新的課題，展現(xiàn)了光輝的前景。邊緣學(xué)科，新的產(chǎn)業(yè)，給過(guò)程裝備所依賴(lài)的各種單元操作的基礎(chǔ)－化工原理賦予新的生命。各個(gè)學(xué)科的滲透和交叉又為過(guò)程裝備帶來(lái)了勃勃生機(jī)，過(guò)程裝備-----它是高效益高新技術(shù)的重要工具。從事過(guò)程裝備的同學(xué)們，用你們無(wú)窮的智慧，用你們蓬勃的創(chuàng)造力，去開(kāi)拓、去發(fā)明、去應(yīng)用、廣闊