裂紋尖端三維變形場測試技術-廣東石油化工學院

1、1,過程裝備 —21世紀高新技術的重要工具,華東理工大學化工機械研究所,2007年11月7日,潘家禎,2,過程裝備 — 21世紀高新技術的重要工具,1. 概述2. 過程裝備的學科范圍、地位、與關系 3. 過程裝備發(fā)展的推動力 4. 過程裝備發(fā)展的方向5. 過程裝備的趨勢和前沿6. 結束語,3,1. 概述 1.1 過程裝備的由來,古代的煉丹術士們通過煉金煉丹的研磨、蒸餾、升華、結晶、測定等技術操作，積累了金屬的置換、物質的化

2、合、分解、氧化、還原等化學反應方面的知識。,4,1. 概述 1.1 過程裝備的由來,但是化學，走出化學家的實驗室，與工程結合，還是這一百多年以來的事。,5,1. 概述 1.1 過程裝備的由來,英國人帕金，于1856年發(fā)現(xiàn)了苯胺染料，并實現(xiàn)了工業(yè)化的生產(chǎn)。法國化學家拜特洛對有機化合物的合成進行過系統(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，進入了合成化學的年代。,6,1. 概述

3、 1.1 過程裝備的由來,合成氨的發(fā)明者，德國化學家哈柏，從1906年開始研究用高溫高壓法合成氨，1909年從實驗室得到了一百克的合成氨后，德國化學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)，開創(chuàng)了化學工業(yè)。,7,1. 概述 1.1 過程裝備的由來,在化學工業(yè)誕生和發(fā)展的同時，也誕生和發(fā)展了一個與之相伴，密不可分的專業(yè)和技術－化工機械。,8,1. 概述 1.1 過程裝備的由來,我校于1952年建校時設立的三個系為：有

4、機工業(yè)系、無機工業(yè)系、化工機械系。,我于1962年就讀本校時的五個系為：第一有機系、第二有機系、第一無機系、第二無機系、化工機械系。,化工機械系設三個專業(yè)：化工機械專業(yè)、化學工程專業(yè)、自動化專業(yè)。,9,高等院校的專業(yè)設置，五十年代學習蘇聯(lián)，設置了一千多個專業(yè)。教育部從1998年開始，合并為500個專業(yè)。2000年合并為250個專業(yè)。戴帽的機械專業(yè)一律取消：如：輕工機械、紡織機械、食品機械等。金相熱處理、焊接等專業(yè)均歸入機械專業(yè)。,1

5、. 概述 1.2 化工機械專業(yè)的變革,8,10,唯一例外：化工機械由于其重要性，更名為“過程裝備與控制工程”，歸入機械學科。機械學科下設置五個教學指導委員會： 機械設計制造及其自動化專業(yè)教學指導分委員 材料成型及控制工程專業(yè)教學指導分委員會 工業(yè)設計專業(yè)教學指導分委員會 過程裝備及控制工程教學指導分委員會 機械基礎課程教學指導分委員會,1. 概述 1.2 化工機械專業(yè)的變革,9,11,研究生

6、教育歸入“動力工程與工程熱物理”學科，下設“化工過程機械”。“化工機械”拓寬為“過程裝備”，體現(xiàn)了時代的要求，形勢的要求，社會的要求。,1. 概述 1.2 化工機械專業(yè)的變革,10,12,1. 概述 1.2 化工機械專業(yè)的變革,化工過程機械,什么叫過程裝備？,它包含哪些內容？,對人才的要求是什么？,擴展為“過程裝備”,11,,“化工過程機械”，擴展為 “過程裝備”，它包括：,13,12,1. 概述 1.3 基本工業(yè)過程,1. 流

7、體動力過程: (Fluid dynamical process),遵循流體力學規(guī)律的過程。它涉及泵、壓縮機、風機、管道和閥門等。,14,12,1. 概述 1.3 基本工業(yè)過程,2. 熱量傳遞過程: (Heat transfer process),遵循傳熱學規(guī)律的過程。它涉及熱量交換過程及設備，即：換熱器，熱交換器等。,15,12,1. 概述 1.3 基本工業(yè)過程,3. 質量傳遞過程: (Mass transfer process),

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

9、Thermodynamic process),18,12,1. 概述 1.3 基本工業(yè)過程,遵循化學反應諸規(guī)律的過程。它涉及化學反應，如：合成、分解等過程及設備。,6. 化學過程: (Chemical process),19,2. 過程裝備的學科范圍、地位、與關系 . . . .,1.1 過程裝備的概念,18,20,2. 過程裝備的學科范圍、地位、與關系 . . .,1.1 過程裝備的概念,19,21,2. 過程裝備的學科范圍、地位

10、、與關系 . .,1.2 過程與裝備的關系,22,2. 過程裝備的學科范圍、地位、與關系 .,1.3 過程裝備的內涵與特色,具有多學科交叉的特點,面寬、方向多，更偏重工程應用,熱量傳遞、質量傳遞、動量傳遞、反應工程,固體力學、流體力學、熱力學、機械原理,21,23,3. 過程裝備發(fā)展的推動力,3.1 最根本的推動力－國民經(jīng)濟和社會發(fā)展的需要,22,24,3. 過程裝備發(fā)展的推動力,3.1 最根本的推動力－國民經(jīng)濟和社會發(fā)展的需要 .,工

11、業(yè)增加值——美國1/4，日本1/2，與德國接近，世界第四。,占外貿出口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. 過程裝備發(fā)展的推動力,3.2 當前國家的急需 . .,資源消費占世界比重鋼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,,,,,創(chuàng)造GDP只占世界4％,日本的11.5倍，美4.3倍,先進國家的4倍,高10倍,24,26,3. 過程裝備發(fā)展的推動力,3.2 當前國家的急需 .,25,27,3. 過程裝備發(fā)展的推動力,3.3 在國家發(fā)展方針指引下的具體推動力,26,推

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

14、(催化裂化工藝)——高溫、抗磨　　△液氣固三相反應器(加氫工藝)——高壓、氫腐蝕　　　冷壁(內保溫)→熱壁(內堆焊),純氧頂吹轉爐,,連鑄連軋,,27,29,3. 過程裝備發(fā)展的推動力,3.4 過程工藝發(fā)展不斷要求新裝備,,③聚烯烴品種越來越多，相應需要許多技術難度大的新設備　——乙烯裂解爐，板翅式冷箱，350MPa超高壓反應器，聚丙烯環(huán)管反應器，帶攪拌漿的各類聚合反應器，重型螺旋卸料離心機等。,流程工業(yè)裝置大型化帶來了裝備技術的

15、新要求 ① 千萬噸級大煉油廠 △大型加氫反應器——鍛焊技術難度大，材質高強韌化,28,30,3. 過程裝備發(fā)展的推動力,,流程工業(yè)裝置大型化帶來了裝備技術的新要求 ① 千萬噸級大煉油廠 △大型加氫反應器——鍛焊技術難度大，材質高強韌化,△塔器大型化——國外最大常壓塔Φ9m，減壓塔Φ16m?！∷迳蠚庖悍峙渚鶆蚣夹g△大型板式換熱器——國外最大15000m2，國內只有4000m2，　大波形板成型技術與板間密封技術。

16、,29,31,3. 過程裝備發(fā)展的推動力,3.4 過程工藝發(fā)展不斷要求新裝備,,②百萬噸級大乙烯　　△大型離心壓氣機——單機45,000KW，要求高可靠性，高壽命?！　　鞔笮偷蜏厍蚬?-30℃，1.72MPa)——國外最大3700m3雙層結構，低溫鋼。,30,32,3. 過程裝備發(fā)展的推動力,3.5 生態(tài)環(huán)境保護呼喚先進裝備 . . . . . . .,,我國大氣的污染程度　排放SO2━━

17、2100萬t/a，世界第一，其中87%由煤排放?！　　　　　　∷嵊晡：θ珖?0%以上面積，農業(yè)損失高達　　　　　　　37億元/年。　排放NOX━━290萬t/a，占世界10%，其中煤排占67%?！∨欧臗O2━━600萬t/a，占世界9.6%，其中煤排71%?！∨欧欧蹓m━━1400萬t/a，其中煤排占70%。,31,33,3. 過程裝備發(fā)展的推動力,3.5 生態(tài)環(huán)境保護呼喚先進裝備

18、 . . . . . .,,放空氣體的凈化━━煙氣除塵脫硫，酸性氣除酸等　干法除塵━━旋風分離(7～8μm ，80～100mg/m3)，　　　　　　　 靜電除塵(1μm，30mg/m3)，　　　　　　　　 過濾(布袋、濾管、移動床)　干法脫硫━━移動床（反應吸附介質不再生，需資源化）　　　　　 ━━循環(huán)流化床（反應吸附介質可再生）,32,34,3. 過程裝備發(fā)展的推動力,3.5 生態(tài)環(huán)境保護呼喚先進裝備

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)流反應吸收器（效率高，壓降高，耗水少） 低NOX燃燒器,33,35,3. 過程裝備發(fā)展的推動力,3.5 生態(tài)環(huán)境保護呼喚先進裝備 . . . .,,放空尾氣的資源化煉廠

20、干氣的水蒸汽重整制氫——高溫轉化爐，變壓吸附器，中空纖維膜分離器　　水合物生成法分離氣體——逐級分離出H2，CH4，C2H4等。高效高負荷化的水合物生成反應器　　　　　　　　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. 過程裝備發(fā)展的推動力,3.5 生態(tài)環(huán)境保護呼喚先進裝備 . . .,溫室氣體CO2的減排

21、無熖化學燃燒——非常容易單獨分出CO2加以利用,又會出現(xiàn)許多新設備。,35,37,3. 過程裝備發(fā)展的推動力,3.5 生態(tài)環(huán)境保護呼喚先進裝備 . .,工業(yè)污水的處理回用工業(yè)污水——全球4260億m3/年，我國365.2億m3/年(8.6%)　人均占有水量——我國只有世界平均值的1/4　工業(yè)用水有效率——我國只有10%，耗水率為世界平均值的　　　　　　　　　　　5倍石油化

22、工廠內：　噸油耗水——世界平均0.5，我國2.4　噸油排污水——世界平均0.15，我國1.84　工業(yè)污水回用率——美80%，日83%，我國只有10-20%,36,38,3. 過程裝備發(fā)展的推動力,3.5 生態(tài)環(huán)境保護呼喚先進裝備. .,工業(yè)污水的處理回用 水處理技術,充分顯示：先進裝備的功效！,37,39,3. 過程裝備發(fā)展的推動力,3.5 生態(tài)環(huán)境保護呼喚先進裝備 .,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 垃圾焚燒無害化處理——產(chǎn)汽發(fā)電(7億噸/年) 農業(yè)秸桿水解——沼氣，乙醇，生物柴油　　(6.3億噸/年),38,40,3. 過程裝備發(fā)展的推動力,3.6 節(jié)能降耗推動開發(fā)高效裝備 . . . . .,緊迫性,——我國人口占世界總人口的22%，而石油儲量只占世界的2%，煤炭只占世界的11%，人均能源占有量只有世界平均的23%?！獑挝籊NP能源卻

24、為美國的2～3倍，日本的10倍?！獙馐唾Y源的依存度將達60%，國家安全。,∴節(jié)能降耗是國民經(jīng)濟發(fā)展的永恒主題,39,41,3. 過程裝備發(fā)展的推動力,3.6 節(jié)能降耗推動開發(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)——能源梯級利用(燃氣輪機發(fā)電產(chǎn)汽裝備，高溫氣體凈化設備)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、蒸汽網(wǎng)絡等。,40,42,3. 過程裝備發(fā)展的推動力,3.6 節(jié)能降耗推動開發(fā)高效裝備 . . .,換熱設備的高效強化——量大面廣,強化傳熱的兩條途徑　 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，防結垢) 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，管內多孔表面(提高冷凝系數(shù)5倍),41,43,3. 過程裝備發(fā)展的推動力,3.6 節(jié)能降耗推動開發(fā)高效裝備 . .

27、,換熱設備的高效強化——量大面廣,管殼式換熱器—管內插入擾動促進物（英國CatGavin公司的Hitran　　　　　　　　絲網(wǎng)擾動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）　　　　　　　—殼程用折流桿柵（壓降低50%，傳熱系數(shù)高20%，　　　　　　　　防流體誘振）　　　　　　 —殼程用螺旋形折流板（防結垢，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. 過程裝備發(fā)展的推動力,3.6 節(jié)能降耗推動開發(fā)高效裝備 .,管式加熱反應爐——耗能大戶,節(jié)能方向——降排煙溫度，高效環(huán)保燃燒器，爐管防積垢?！】諝忸A熱器——熱管換熱器(超導熱管的導熱系數(shù)是水熱管的10倍，　　　　　　　　　是金屬光管的一萬倍

29、，溫度可在-60℃～1000℃)　　　　　　　——防露點腐蝕的ND鋼。　熱棒型陶纖燃燒器(強化火焰的均勻輻射，噪聲低， NOX小于20ppm)　爐管表面吹灰技術(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個百分點。,43,45,3. 過程裝備發(fā)展的推動力,3.7 長周期安全生產(chǎn)需求裝備新技術 . . . . .,密封防漏,轉軸機械

30、密封　　上游泵送機械密封　轉軸的干氣密封－螺旋槽技術(代替浮環(huán)式密封)　零泄漏密封－磁力傳動泵(6000m3/h，25MPa，1400KW)　磁力懸浮軸承用于離心壓縮機(無潤滑油系統(tǒng)，無磨擦面),44,46,3. 過程裝備發(fā)展的推動力,3.7 長周期安全生產(chǎn)需求裝備新技術 . . . .,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)　　　　　　　　　?。月臃栏繉?/p>

31、　　　　　　　　　?。艿赖淖韫概c防結焦隔熱技術－整體澆鑄的隔熱耐磨一體化襯里　　　　　－低溫裝備的隔熱技術(結構，材料),45,47,3. 過程裝備發(fā)展的推動力,3.7 長周期安全生產(chǎn)需求裝備新技術 . . .,壓力容器與管道的安全評定與延壽技術,光聲電傳感+材料分析+計算機模擬(分形、模糊、概率)　高溫高合金鋼管的在役監(jiān)測與剩余壽命判斷(HK40管等)　焊接結構的實時監(jiān)測

32、 －多路光導，聲發(fā)射，應變與振動傳感器 －光學無損金相復型現(xiàn)場檢驗技術 －磁－聲發(fā)射(組織蠕變)，高溫超導量子干擾(表面缺陷) 等新傳感器。,46,48,3. 過程裝備發(fā)展的推動力,3.7 長周期安全生產(chǎn)需求裝備新技術 . .,壓力容器與管道的安全評定與延壽技術,帶保溫層壓力容器在役檢測——脈沖或低頻渦流檢測(有無腐蝕)　　——鐵磁材料伸縮聲發(fā)射檢測　　——低頻(50

33、-500KHz)超聲檢測(腐蝕，裂紋)●先進的安全評定技術 ——綜合應用定量金相技術、概率斷裂力學評定技術、模糊綜合評判等壽命予測與延壽技術　——缺陷自動識別與計算機模擬技術(不需試件而在設備上直接評定)　——裂紋分形效應、失效整體概率分析等綜合評定技術,47,49,3. 過程裝備發(fā)展的推動力,3.7 長周期安全生產(chǎn)需求裝備新技術 .,石化機泵故障診斷與自愈技術,機械學+動

34、態(tài)傳感+計算機分析 　●大型機泵的振動監(jiān)測與頻譜分析，判定故障性質與等級?全息譜方法綜合測定每階頻率分量上的振動形態(tài)。 　●基于模糊神經(jīng)網(wǎng)絡的機泵故障檢測系統(tǒng)。　●故障診斷專家系統(tǒng)——復合振動、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測準則，時域相位互斥診斷法，共同頻率分析法等。 　●故障自愈技術。,48,50,3. 過程裝備發(fā)展的推動力,3.8 高新技術促進過程裝備的新發(fā)展

35、 . . . .,計算機和信息技術對裝備技術的提升,——化工過程多尺度數(shù)值模擬與分析，實現(xiàn)一步放大與結構優(yōu)化設計?！S動態(tài)模擬(應力應變場、溫度場、流場等)?虛擬設計與制造——射線斷層掃描實時成象和人工智能系統(tǒng)的結合?裝備內多相動態(tài)過程，裝備缺陷檢測識別與壽命預估等——先進制造技術——數(shù)字化，信息化，智能化的制造過程　　　　　　　　——極端制造(極大，微納，高精，苛刻),49,51,3. 過程裝備發(fā)展的推動力

36、,3.8 高新技術促進過程裝備的新發(fā)展 . . .,新材料對裝備性能的提高,防腐蝕材料——加氫反應器從冷壁到熱壁，陶瓷與鋼的復合，塑　　　　　　　　料與鋼的復合，自蔓延防腐技術，焊接熱影響區(qū)　　　　　　　　的防止應力腐蝕等。 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　　　　　　 性陶瓷無焰燃燒火嘴等。

37、 膜材料——氣體膜分離（氫，富氧，CO2減排） 海水淡化膜分離生物膜過濾凈化污水,50,52,3. 過程裝備發(fā)展的推動力,3.8 高新技術促進過程裝備的新發(fā)展 . .,外場效應技術的應用開發(fā)新裝備,超重力場（Higee）——油田注水的脫氧（一臺ф1m超重力分離器替　　　　　　　　　　　 代原來30m 高的真空脫氣塔) 　 電場——噴霧在電場

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

39、塊結構，并行通道幾萬個、幾十萬個，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)的制冷強度高達10~15Kw/m2?K，體積只有傳統(tǒng)　　的1/60。 　▲微反應器可做到等溫分布、快速反應?！　z測（傳感器）、微分析、微制造的配套發(fā)展。,52,54,4. 過程裝備發(fā)展的方向,4.1 領域拓展

40、——學科交叉與相互滲透 .,重視與過程工藝的結合——不同選擇優(yōu)勢、特色領域　　△重視環(huán)境保護，開發(fā)高效節(jié)能設備　　△關注潔凈能源(煤、天然氣、生物質、氫能等)，開發(fā)配套新設備　　△了解生物、醫(yī)藥化工的特點，開發(fā)特種設備 △與＜新材料＞工程結合，開發(fā)能批量生產(chǎn)的新設備 材料學＋機械力學＋檢測控制學 的綜合：可預測性，高可靠性。　　　(從宏觀預測到微觀預測的不同尺度品

41、質預測與控制),53,55,4. 過程裝備發(fā)展的方向,4.2 尺度延伸－－研究對象的多尺度分析 .,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)(macroscale)介觀尺度(10-2～10)(設備)(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、分子過程，活性晶格)(nanoscale)分子尺度(10-15～10-11)(分子運動)(Molecularscale),系統(tǒng)集成←放大設計←機理模型,,,,,,,,54,56,4. 過程裝備發(fā)展的方向,4.3 方法提升——高新技術的應用 . . . .,55,57,4. 過程裝備發(fā)展的方向,4.3 方法提升——高新技術的應用 . . .

43、,建立各尺度的數(shù)學模型及其關聯(lián),▲微觀尺度——機理分析——?分形結構，多相結構，界面現(xiàn)象， 相間傳遞…… 　▲介觀、宏觀尺度——CFD——?流動形態(tài)，傳遞行為，與反應的耦合 非穩(wěn)態(tài)，極端條件 …… 　　　　　　　　　　　　　 ——?放大設計▲宏觀、宇觀尺度－－動態(tài)模擬——?系

44、統(tǒng)集成，優(yōu)化調控， 環(huán)境協(xié)調 ……,56,58,4. 過程裝備發(fā)展的方向,4.3 方法提升——高新技術的應用 . .,微觀信息的獲得——非介入測量新技術,△核磁共振（NMR）——顆粒團聚，氣泡變形，結晶過程……　△層析技術（光、聲、阻抗、射線）——多相流動特性，　　　　　　　　　　　　　　　　　　　過程在線檢測…

45、…　△顆粒示蹤技術（熒光，射線，正電子淹沒）——顆粒運動分析…… 　△原子力顯微鏡——表面結構……　△三維激光掃描顯微成象技術——局部的動量，熱量，質量傳遞……,57,59,4. 過程裝備發(fā)展的方向,4.3 方法提升——高新技術的應用 .,新計算方法與工具,△神經(jīng)網(wǎng)絡，遺傳算法，模糊分析，隨機分析，混沌分析等　△系統(tǒng)集成優(yōu)化——夾點技術，集成分析 △千億

46、次級并行計算　　萬億次級超級計算機,58,60,4. 過程裝備發(fā)展的方向,4.4 過程強化——設備的高性能化 .,過程復合——反應與蒸餾，反應與吸附，反應與結晶 ——在一個新設備內同時完成幾個傳統(tǒng)設備的功能。 (裝置緊湊化，節(jié)能降本) 過程強化——設備高負荷化、緊湊化 △氣固流化床依靠催化劑活性提高，鼓泡床→湍動床→快速床

47、 △微換熱器 →輸送床 △消除設備“瓶頸”，提高整機負荷——大通量塔盤，爐管受 熱強度均勻化★安全長壽——裝備的高可靠性,59,61,(1) 全生命周期的設計/制造正成為研究的重要發(fā)展趨勢。由過去單純考慮正常使用的設計，前后延伸到考慮建造、生產(chǎn)、使用、維修、廢棄、回收再利用在內的全生命周期的綜合決策。過程裝備的監(jiān)測與診斷工程，

48、綠色再制造工程和裝備的全壽命周期費用分析、安全和風險評估以及可靠性為中心的維修(RCM: Reliability Centered maintenance)和預測維修(PdM:Predictive Maintenance)等正在流程工業(yè)開始得到應用。,5. 過程裝備的趨勢和前沿,60,62,(2) 工程科學的研究尺度向兩極延伸。過程裝備的大型化是多年發(fā)展方向，近年來又有向小型化集成的發(fā)展趨勢。(3) 廣泛的學科交叉、融合，推動了工程科

49、學不斷深入、不斷精細化，同時也提出了更高的前沿科學問題，尤其是計算機科學和信息技術的發(fā)展沖擊著每個工程科學領域，影響著學科的基礎格局。學科交叉導致傳統(tǒng)的生產(chǎn)觀念和生產(chǎn)模式發(fā)生了根本轉變，隨著需求個性化，制造信息化的進程，傳統(tǒng)的生產(chǎn)觀念由物質制造向信息制造轉變。,5. 過程裝備的趨勢和前沿,61,63,(4) 產(chǎn)品的個性化、多樣化和標準化已經(jīng)成為工程領域競爭力的標志，要求產(chǎn)品更精細、靈巧并滿足特殊的功能要求，產(chǎn)品創(chuàng)新和功能擴展/強化是工程

50、科學研究的首要目標，柔性制造和快速重組技術在大流程工業(yè)中也得到了重視。(5) 先進工藝技術得到前所未有的廣泛重視，如精密、高效、短流程、虛擬制造等先進制造技術對化工機械制造工業(yè)產(chǎn)生了重要影響。,5. 過程裝備的趨勢和前沿,62,64,(6) 可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略思想滲透到工程科學的多個方面，表現(xiàn)了人類社會與自然相協(xié)調的發(fā)展趨勢。制造工業(yè)和大型工程建設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計和制造系統(tǒng)是今后發(fā)

51、展的主要趨勢之一。,5. 過程裝備的趨勢和前沿,63,65,過程裝備的基本原理可以適用于任何領域。新的機遇，新的挑戰(zhàn)，為過程裝備提出了不少新的課題，展現(xiàn)了光輝的前景。邊緣學科，新的產(chǎn)業(yè)，給過程裝備所依賴的各種單元操作的基礎－化工原理賦予新的生命。各個學科的滲透和交叉又為過程裝備帶來了勃勃生機，過程裝備-----它是高效益高新技術的重要工具。從事過程裝備的同學們，用你們無窮的智慧，用你們蓬勃的創(chuàng)造力，去開拓、去發(fā)明、去應用、廣闊