過程裝備簡介.ppt

1、1,過程裝備 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,2005年10月8日,潘家禎,2,過程裝備 21世紀(jì)高新技術(shù)的重要工具,1. 概述 2. 過程裝備的學(xué)科范圍、地位、與關(guān)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(jié)束語,3,1. 概述 1.1 過程裝備的由來,古代的煉丹術(shù)士們通過煉金煉丹的研磨、蒸餾、升華、結(jié)晶、測定等技術(shù)操作，積累了金屬的置換、物質(zhì)的化合、分解、氧化、還原等化學(xué)反應(yīng)方面的知識。,4,1. 概述 1.1 過程裝備的由來,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的事。,5,1. 概述 1.1

2、 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(shí)現(xiàn)了工業(yè)化的生產(chǎn)。法國化學(xué)家拜特洛對有機(jī)化合物的合成進(jìn)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(jìn)入了合成化學(xué)的年代。,6,1. 概述 1.1 過程裝備的由來,合成氨的發(fā)明者，德國化學(xué)家哈柏，從1906年開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)，開創(chuàng)了化學(xué)工業(yè)。,7,1. 概述 1.1 過程裝備的由來,在化學(xué)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

3、術(shù)化工機(jī)械。,8,1. 概述 1.1 過程裝備的由來,我校于1952年建校時設(shè)立的三個系為：有機(jī)工業(yè)系、無機(jī)工業(yè)系、化工機(jī)械系。,我于1962年就讀本校時的五個系為：第一有機(jī)系、第二有機(jī)系、第一無機(jī)系、第二無機(jī)系、化工機(jī)械系。,化工機(jī)械系設(shè)三個專業(yè)：化工機(jī)械專業(yè)、化學(xué)工程專業(yè)、自動化專業(yè)。,9,高等院校的專業(yè)設(shè)置，五十年代學(xué)習(xí)蘇聯(lián)，設(shè)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(jī)械專業(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、焊接等專業(yè)均歸入機(jī)械專業(yè)。,1. 概述 1.2 化工機(jī)械專業(yè)的變革,8,10,唯一例外：化工機(jī)械

4、由于其重要性，更名為“過程裝備與控制工程”，歸入機(jī)械學(xué)科。 機(jī)械學(xué)科下設(shè)置五個教學(xué)指導(dǎo)委員會： 機(jī)械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)分委員 材料成型及控制工程專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)分委員會 工業(yè)設(shè)計專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)分委員會 過程裝備及控制工程教學(xué)指導(dǎo)分委員會 機(jī)械基礎(chǔ)課程教學(xué)指導(dǎo)分委員會,1. 概述 1.2 化工機(jī)械專業(yè)的變革,9,11,研究生教育歸入“動力工程與工程熱物理”學(xué)科，下設(shè)“化工過程機(jī)械”。 “化工機(jī)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(jī)械專業(yè)的變革,10,12,1. 概述 1.2 化工機(jī)械專業(yè)的變革,化工過程機(jī)械,什么叫過程裝備？,它包含哪

5、些內(nèi)容？,對人才的要求是什么？,擴(kuò)展為“過程裝備”,11,“化工過程機(jī)械”，擴(kuò)展為 “過程裝備”，它包括：,13,12,1. 概述 1.3 基本工業(yè)過程,1. 流體動力過程: (Fluid dynamical process),遵循流體力學(xué)規(guī)律的過程。它涉及泵、壓縮機(jī)、風(fēng)機(jī)、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(xué)規(guī)律的過程。它涉及熱量交換過程及設(shè)備，即：換熱器，熱交換器等。,15,12,1. 概述 1.3 基本工業(yè)過程,3. 質(zhì)量傳遞過程: (Mass transfer process),遵

6、循傳質(zhì)諸規(guī)律的過程。它涉及有關(guān)干燥, 蒸餾, 濃縮, 萃取等傳質(zhì)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(xué)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(shè)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(xué)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(shè)備。,5. 熱力學(xué)過程: (Thermodynamic process),18,12,1. 概述 1.3 基本工業(yè)過程,遵循化學(xué)反應(yīng)諸規(guī)律的過程。它涉及化學(xué)反應(yīng)，如：合成、分解等過程及設(shè)備。,6

7、. 化學(xué)過程: (Chemical process),19,2. 過程裝備的學(xué)科范圍、地位、與關(guān)系 . . . .,1.1 過程裝備的概念,18,20,2. 過程裝備的學(xué)科范圍、地位、與關(guān)系 . . .,1.1 過程裝備的概念,19,21,2. 過程裝備的學(xué)科范圍、地位、與關(guān)系 . .,1.2 過程與裝備的關(guān)系,22,2. 過程裝備的學(xué)科范圍、地位、與關(guān)系 .,1.3 過程裝備的內(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. 過程裝備發(fā)展的推動力,3.1 最根本的推動力國民經(jīng)濟(jì)和社會

8、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(jì)和社會發(fā)展的需要 .,工業(yè)增加值美國1/4，日本1/2，與德國接近，世界第四。,占外貿(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GDP 35.75%,制造業(yè)比重,23,25,3. 過程裝備發(fā)展的推動力,3.2 當(dāng)前國家的急需 . .,資源消費(fèi)占世界比重 鋼35%，煤30%，水泥55% 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)國家的4倍,高10倍,24,26,3. 過程裝備發(fā)展的推動力,

9、3.2 當(dāng)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,推動力之五現(xiàn)代高新技術(shù)的促進(jìn),推動力之四長周期安全運(yùn)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(jìn)步導(dǎo)致了裝備大更新 平爐 轉(zhuǎn)爐,石油加工過程的發(fā)展突出了新裝備的不斷涌現(xiàn) 最簡單的原油蒸餾塔，爐，換熱器，泵，罐。 催化反應(yīng)過程占據(jù)主導(dǎo)地位 氣固流化床反應(yīng)器(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

10、),純氧頂吹轉(zhuǎn)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,聚烯烴品種越來越多，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)裝置大型化帶來了裝備技術(shù)的新要求 千萬噸級大煉油廠 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(shù)的新要求 千萬噸級大煉油廠 大型加氫反應(yīng)器鍛焊技術(shù)難度大，材質(zhì)高強(qiáng)韌化,塔器大型化國外最大常壓塔9m，減壓塔16m。 塔板上氣液分配均勻技術(shù) 大型板式

11、換熱器國外最大15000m2，國內(nèi)只有4000m2， 大波形板成型技術(shù)與板間密封技術(shù)。,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,百萬噸級大乙烯 大型離心壓氣機(jī)單機(jī)45,000KW，要求高可靠性，高壽命。 大型低溫球罐(-30，1.72MPa)國外最大3700m3雙層結(jié)構(gòu)，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(hù)呼喚先進(jìn)裝備 . . . . . . .,我國大氣的污染程度 排放SO22100萬t/a，世界第一，其中87%由煤排放。 酸雨危害全國40%以上面積，農(nóng)業(yè)損失高達(dá) 37億元/年。 排放NOX290萬t/a，占世界10%，其

12、中煤排占67%。 排放CO2600萬t/a，占世界9.6%，其中煤排71%。 排放粉塵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(hù)呼喚先進(jìn)裝備 . . . . . .,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(78m ，80100mg/m3)， 靜電除塵(1m，30mg/m3)， 過濾(布袋、濾管、移動床) 干法脫硫移動床（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. 過程裝備發(fā)展的推動力,3.5 生態(tài)環(huán)境保護(hù)呼喚先進(jìn)裝備 . . . . .,濕法除塵脫硫一體化 文氏管洗滌器（壓降高，

13、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. 過程裝備發(fā)展的推動力,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. 過程裝備發(fā)展的推動力,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 無熖化學(xué)燃燒非常容易單獨(dú)

14、分出CO2加以利用,又會出現(xiàn)許多新設(shè)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(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 石油化工廠內(nèi)： 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(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！,

15、37,39,3. 過程裝備發(fā)展的推動力,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 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(nóng)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?cè)丝诘?2%，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%。 單位GNP能源卻為美國的23倍，日本的10倍。 對國外石油資源的依存度將達(dá)60%，國家安全。,節(jié)能降耗是國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的永恒主題,39,4

16、1,3. 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?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(shè)備的高效強(qiáng)化量大面廣,強(qiáng)化傳熱的兩條途徑 冷、熱流溫差沿程最大(純逆流螺旋板式最理想) 減小熱阻(表面高度湍

17、動，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(shè)備的高效強(qiáng)化量大面廣,管殼式換熱器管內(nèi)插入擾動促進(jìn)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810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(jié)垢，提高傳熱能力） 板殼式換熱器(Hyb

18、rid，Packinox) 傳熱系數(shù)一般為管殼式的23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(yīng)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。 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， 是金屬光管的一萬倍，溫度可在-601000) 防露點(diǎn)腐蝕的ND鋼。 熱棒型陶纖燃燒器(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)。 爐膛傳熱面上涂0.30.5mm厚的碳化硅高輻射料，可提高爐效率 25

19、個百分點(diǎn)。,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(shù) . . . . .,密封防漏,轉(zhuǎn)軸機(jī)械密封上游泵送機(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泵(6000m3/h，25MPa，1400KW) 磁力懸浮軸承用于離心壓縮機(jī)(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(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 管道的阻垢與防結(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.

20、 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(shù) . . .,壓力容器與管道的安全評定與延壽技術(shù),光聲電傳感+材料分析+計算機(jī)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(jié)構(gòu)的實(shí)時監(jiān)測 多路光導(dǎo)，聲發(fā)射，應(yīng)變與振動傳感器 光學(xué)無損金相復(fù)型現(xiàn)場檢驗(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(shù) . .,壓力容器與管道的安全評定與延壽技術(shù),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(50-500KHz)

21、超聲檢測(腐蝕，裂紋) 先進(jìn)的安全評定技術(shù) 綜合應(yīng)用定量金相技術(shù)、概率斷裂力學(xué)評定技術(shù)、模糊綜合評判等壽命予測與延壽技術(shù) 缺陷自動識別與計算機(jī)模擬技術(shù)(不需試件而在設(shè)備上直接評定) 裂紋分形效應(yīng)、失效整體概率分析等綜合評定技術(shù),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(shù) .,石化機(jī)泵故障診斷與自愈技術(shù),機(jī)械學(xué)+動態(tài)傳感+計算機(jī)分析 大型機(jī)泵的振動監(jiān)測與頻譜分析，判定故障性質(zhì)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(luò)的機(jī)泵故障檢測系統(tǒng)。 故障診斷專家系統(tǒng)復(fù)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(yù)測準(zhǔn)則，時域相位互斥

22、診斷法，共同頻率分析法等。 故障自愈技術(shù)。,48,50,3. 過程裝備發(fā)展的推動力,3.8 高新技術(shù)促進(jìn)過程裝備的新發(fā)展 . . . .,計算機(jī)和信息技術(shù)對裝備技術(shù)的提升,化工過程多尺度數(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。 三維動態(tài)模擬(應(yīng)力應(yīng)變場、溫度場、流場等)虛擬設(shè)計與制造 射線斷層掃描實(shí)時成象和人工智能系統(tǒng)的結(jié)合裝備內(nèi)多相動態(tài)過程，裝備缺陷檢測識別與壽命預(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,3.8 高新技術(shù)促進(jìn)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(yīng)器從冷

23、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。 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(shù)促進(jìn)過程裝備的新發(fā)展 . .,外場效應(yīng)技術(shù)的應(yīng)用開發(fā)新裝備,超重力場（Higee）油田注水的脫氧（一臺1m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（數(shù)千瓦）作用下可使霧化粒徑小到45m, 甚至納米級 蛋白質(zhì)分離的電泳技術(shù) 離子

24、束煙氣脫硫 磁場與超聲波結(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. 過程裝備發(fā)展的推動力,3.8 高新技術(shù)促進(jìn)過程裝備的新發(fā)展 .,微化工技術(shù)推出微裝備技術(shù),特征尺度小于幾百m的設(shè)備，極高的面體比104 105m2/m3，模塊結(jié)構(gòu)，并行通道幾萬個、幾十萬個，單通道液體流量1L10mL/min。 微換熱器1m3可換熱18000MW水傳熱系數(shù)為傳統(tǒng)的612倍， 氣傳熱系數(shù)為傳統(tǒng)的30倍。 溴化鋰微制冷系統(tǒng)的制冷強(qiáng)度高達(dá)1015Kw/m2K，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（傳感器）、微分析、微制造的配套發(fā)展。,52,54,

25、4. 過程裝備發(fā)展的方向,4.1 領(lǐng)域拓展學(xué)科交叉與相互滲透 .,重視與過程工藝的結(jié)合不同選擇優(yōu)勢、特色領(lǐng)域 重視環(huán)境保護(hù)，開發(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)，開發(fā)配套新設(shè)備 了解生物、醫(yī)藥化工的特點(diǎn)，開發(fā)特種設(shè)備 與新材料工程結(jié)合，開發(fā)能批量生產(chǎn)的新設(shè)備 材料學(xué)機(jī)械力學(xué)檢測控制學(xué) 的綜合：可預(yù)測性，高可靠性。 (從宏觀預(yù)測到微觀預(yù)測的不同尺度品質(zhì)預(yù)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(10103)(裝置，工廠)(macroscale)

26、介觀尺度(10-210)(設(shè)備)(mesoscale) 微觀尺度(10-610-2)(氣泡，顆粒，液滴，渦)(microscale) 納米尺度(10-1010-7)(分子過程，活性晶格)(nanoscale) 分子尺度(10-1510-11)(分子運(yùn)動)(Molecularscale),系統(tǒng)集成放大設(shè)計機(jī)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(shù)的應(yīng)用 . . . .,55,57,4. 過程裝備發(fā)展的方向,4.3 方法提升高新技術(shù)的應(yīng)用 . . .,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流動形態(tài)，

27、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 宏觀、宇觀尺度動態(tài)模擬系統(tǒng)集成，優(yōu)化調(diào)控， 環(huán)境協(xié)調(diào) ,56,58,4. 過程裝備發(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量新技術(shù),核磁共振（NMR）顆粒團(tuán)聚，氣泡變形，結(jié)晶過程 層析技術(shù)（光、聲、阻抗、射線）多相流動特性， 過程在線檢測 顆粒示蹤技術(shù)（熒光，射線，正電子淹沒）顆粒運(yùn)動分析 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)局部的動量，熱量，質(zhì)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(shù)的應(yīng)用 .,新計算方法與工具,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)

28、集成優(yōu)化夾點(diǎn)技術(shù)，集成分析 千億次級并行計算萬億次級超級計算機(jī),58,60,4. 過程裝備發(fā)展的方向,4.4 過程強(qiáng)化設(shè)備的高性能化 .,過程復(fù)合反應(yīng)與蒸餾，反應(yīng)與吸附，反應(yīng)與結(jié)晶 在一個新設(shè)備內(nèi)同時完成幾個傳統(tǒng)設(shè)備的功能。 (裝置緊湊化，節(jié)能降本) 過程強(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，鼓泡床湍動床快速床 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，爐管受 熱強(qiáng)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(shè)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(shè)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(nèi)的全生命周期的綜合決策。 過程裝備的監(jiān)測與診斷工程，綠