化工過程機械學術前沿報告

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1、化工過程機械學科前沿目錄第1章緒論2.1.1化工過程機械簡介2.1.2化工過程機械國內外現(xiàn)狀 21.2.1國內行業(yè)現(xiàn)狀2.1.2.1國外研究現(xiàn)狀 2.1.3化工過程機械發(fā)展方向 3.第2章A+類學校3.2.1浙江大學.3.2.1.1浙江大學化工過程機械學科發(fā)展 32.1.1浙江大學化工過程機械學科團隊 42.2北京化工大學8.2.2.1北京化工大學化工過程機械學科發(fā)展 82.2.2北京化工大學化工過程機械專業(yè)主要導師 92.2.3北京化工大學診斷與自愈工程研究中心 11第3章A類學校1.43.1華東理工大學 1.43.1.1華東理工大學化工過程機械學科發(fā)展 143.1.2華東理工大學化工過程機

2、械專業(yè)導師 153.1.3華東理工大學承壓系統(tǒng)安全科學教育部重點實驗室 173.2南京工業(yè)大學1.83.2.1南京工業(yè)大學化工過程機械學科發(fā)展 183.2.2南京工業(yè)大學化工過程機械專業(yè)導師 183.3天津大學223.3.1天津大學化工過程機械學科發(fā)展 2 23.3.2天津大學化工過程機械專業(yè)導師 2 3第4章B+類學校244.1大連理工大學 244.1.1大連理工大學化工過程機械學科發(fā)展 244.1.2大連理工大學化工過程機械專業(yè)導師 244.2華南理工大學264.2.1華南理工大學化工過程機械學科發(fā)展 264.2.2華南理工大學化工過程機械專業(yè)導師 26第 5 章 Heriot-Watt

3、University285.1 About Heriot-Watt285.2 School of Engin eeri ng and Physical Scie nces28.5.3 Mecha ni cal Engin eeri ng295.4 Mai n Articles30致謝31.第1章緒論1.1化工過程機械簡介化工過程機械學科屬于動力工程及工程熱物理一級學科，主要研究 化工、石油化工、煉油與天然氣加工、輕工、核電與火電、冶金、環(huán)境 工程、食品及制藥等流程性工業(yè)中處理氣、液和粉體材料必需的設備和 機器。例如，過程工業(yè)中的傳熱設備及節(jié)能技術的研究；化工單元傳質 設備和相分離設備研究；化工

4、過程用泵、壓縮機等流體機械的研究與監(jiān) 控；壓力容器及管道的設計、制造和安全保障的技術研究；過程設備的 腐蝕、損傷與延壽技術的研究；非金屬材料成型加工技術與設備的研究， 等等。本學科是一個專業(yè)面廣，為國民經(jīng)濟多個行業(yè)服務的涵蓋多種學科 的交叉型學科。固體力學、流體力學、熱力學、傳熱學、傳質學和化工 過程原理等學科的基礎構成本學科的重要理論基礎。本學科與其一級學 科中的其它二級學科有著相同的學科基礎和內在聯(lián)系，并和其它一級學 科如機械工程、化學工程與技術、輕工技術與工程、食品科學與工程、 材料科學與工程、環(huán)境科學與工程等學科相互交叉與滲透。12化工過程機械國內外現(xiàn)狀1.2.1國內行業(yè)現(xiàn)狀化工機械行

5、業(yè)長期處于虧損邊緣。現(xiàn)代大型石油化工裝備大量進口 是造成行業(yè)經(jīng)濟效益低下的主要原因之一。近兩年化工機械出現(xiàn)的產(chǎn)銷兩旺的爆發(fā)行情，一舉扭轉了化工機械 行業(yè)虧損局面。主要原因有以下三方面，一是市場對化工設備的需求量 突然放大，為石化設備行業(yè)帶來轉機。例如，因原油緊缺價格上漲，為 在煉油過程中獲得更多輕質油（液化氣、汽油、煤油、柴油、潤滑油等），煉油企業(yè)掀起建設或改造石油加氫裝置的高潮。二是技術進步促使經(jīng)濟 效益提高。近來一批新技術、新產(chǎn)品的研制成功提高了我國石油及化工 設備在國際和國內市場上的競爭能力。三是石油及化工機械行業(yè)經(jīng)濟效益提高更主要是源于行業(yè)結構調整和企業(yè)改制取得進展。TEXAS A&M

6、 和美國 CSI公司、1.2.1國外研究現(xiàn)狀在裝備診斷工程方面，美國的ENTEKIRD 公司以及日本新日鐵高砂研究所一直處于領先水平。在壓力 容器技術領域，美國的PVRC代表國際先進水平，其負責制定的壓力容器設計規(guī)范已被世界各國廣泛采用。在裝備密封技術上，加拿大蒙特利 爾理工學院一直處于領先地位。在高效分子蒸餾技術方面，德國的GEA公司在全球最有影響。在過程機械CAE領域，美國威斯康星大學的CAE中心在世界范圍影響最大。在高聚物加工技術及裝備領域，德國亞琛工 業(yè)大學的塑料加工研究所、德國斯徒加特大學的塑料工程研究所和奧地 利等研究的成型裝備一直是首選；在現(xiàn)代前沿的聚合物加工過程數(shù)值計 算與模擬

7、方面，澳大利亞的MoldFlow公司和日本處于領先水平。在高效石油化工過程機械方面，俄羅斯莫斯科石油大學和石油化工學院和美國 及加拿大等處于先進水平。在過程智能檢測與先進控制工程方面，美國 的 Georgia In stitute of Tech no logy、Purdue Un iversity、美國國家儀器公司（NI）虛擬儀器研究中心USA、Honeywell公司和德國西門子公司及日本橫河都居世界領先水平。13化工過程機械發(fā)展方向當代石油化工過程裝備與控制工程領域的發(fā)展方向是使過程裝備高 效率、高自動化、安全可靠、數(shù)據(jù)參數(shù)自動監(jiān)控、在線測量和預報、系 統(tǒng)故障遠程診斷與自愈調控，其主要的研

8、究方向有：研究故障產(chǎn)生規(guī)律 及早期發(fā)現(xiàn)故障的征兆信息，研究故障信號處理及識別特征，應用振動、 紅外、油液分析、渦流、絕緣、超聲、聲發(fā)射、X射線、噪聲等多種技術診斷、預測工業(yè)裝備故障，裝備狀態(tài)檢測診斷及控制一體化系統(tǒng)、主 動控制系統(tǒng)，壓力容器技術，裝備密封技術，高效分子蒸餾技術，過程 機械CAE，高聚物加工技術及裝備，過程智能檢測與先進控制工程等。第2章A+類學校2.1浙江大學2.1.1浙江大學化工過程機械學科發(fā)展浙江大學化工過程機械學科由我國著名學者王仁東教授等創(chuàng)建于1953年，是我國最早建立化工過程機械專業(yè)之一，同時是我國最早的化工過程機械碩士點、博士點、博士后流動站和國家重點學科。學科于1

9、961年開始招收研究生，1982年獲首批博士學位授予權，1986年首批設立博士后流動站，2002年被評為全國首個化工過程機械國家重點學科，2008年被評為首批過程裝備與控制工程國家特色專業(yè)，現(xiàn)設立有n高壓過程裝備與安全教育部工程研究中心I和V國氣瓶標準化技術委員會車用高壓燃料氣瓶分技術委員會II,是國家一211工程I和一985科技創(chuàng)新平臺重點建設的學科。目前，浙江大學化工過程機械學科已形成過程裝備瞬態(tài)技術、先進能源裝備與安全技術、過程裝備數(shù)字化設計控制技術、過程裝備節(jié)能與 環(huán)保技術、特種流體機械、高速旋轉機械等研究方向；并形成了特色鮮 明的研究團隊，包括：（1）鄭津洋團隊，主要研究方向為先進能

10、源裝備與安全技術；（2）金志江團隊，主要研究方向為過程裝備節(jié)能與環(huán)保技 術；（3）王樂勤團隊，主要研究方向為特種流體機械；（4）吳榮仁團隊，主要研究方向為高速旋轉機械。學科在過程裝備瞬態(tài)技術、先進能源裝備、過程裝備安全與虛擬仿真重構技術、過程裝備數(shù)字化技術、基于過程強化的過程裝備集成與控 制技術、大型高速旋轉機械等方面具有鮮明的特色，取得了一系列國際 先進、國內領先的科研成果，掌握了多項具有自主知識產(chǎn)權的核心技術， 在解決國民經(jīng)濟建設和國防安全的若干重大問題中發(fā)揮了關鍵作用。學科擁有承壓設備性能綜合試驗系統(tǒng)、智能化疲勞性能綜合測試裝 置、噪音測試和分析系統(tǒng)、三坐標測試和分析系統(tǒng)、大型高速旋轉機

11、械 綜合測試平臺、超高速試驗臺、智能化疲勞性能綜合測試裝置、小型管 道液力渦輪水力性能實驗平臺、特種離心泵試驗裝置平臺、1000m水深旋轉密封試驗裝置平臺、高性能應力測試儀、高壓密封試驗系統(tǒng)等國際 先進的硬件設施， 以及 ANSYS、MSC、FLUENT、IDEAS、UNIGRAPHICS 等大型商用軟件，可對各種瞬態(tài)過程、大型高速旋轉機械綜合性能、承 壓設備綜合性能、噪音、過程流體機械性能等進行測試和分析，可進行 各種復雜系統(tǒng)的建模、仿真、事故的虛擬重構，可實施概念化設計、虛 擬樣機性能評價、復雜結構逆向反求等現(xiàn)代設計理論和方法。2.1.1浙江大學化工過程機械學科團隊2.1.1.1鄭津洋團隊

12、研究方向：高壓技術和設備先進能源儲運技術和設備承壓設備數(shù)字化技術高風險設備安全承擔科研項目：主持863目標導向課題973子課題國家自然科學基金國家科技支撐計劃子課題等國家級課題10多項省部級課題多項近期發(fā)表的主要論文：奧氏體不銹鋼深冷容器室溫應變強化技術.壓力容器，2010,(8)摘要：隨著低溫液化氣體的日益廣泛應用，深冷容器的需求量不斷增加。在安 全的前提下，實現(xiàn)深冷容器的輕量化，對于節(jié)能降耗具有重要意義。采 用室溫應變強化技術可以提高奧氏體不銹鋼的屈服強度，顯著減薄奧氏 體不銹鋼制深冷容器的壁厚，減輕重量。中國、美國、德國、澳大利亞 等已將該技術用于制造奧氏體不銹鋼深冷容器。在簡要介紹室溫

13、應變強 化技術發(fā)展歷史、標準和優(yōu)點的基礎上，著重分析討論了該技術推廣應 用中遇到的常見問題。兩種典型形狀裝藥的近場爆炸載荷研究解放軍理工大學學報：自然科學版,2010,11(4):462467摘要：為了研究裝藥形狀對近場爆炸載荷的影響，采用數(shù)值方法分析比較了球形和圓柱形(長徑比為1)2種典型形狀裝藥中心起爆情況下的近場爆炸載荷。結果表明：球形裝藥產(chǎn)生的爆炸載荷分布均勻，爆炸波以球面形式向各個方向傳播；圓柱形裝藥產(chǎn)生的爆炸載荷存在著明顯的方向性，爆炸波呈空間十字形分布，爆炸波沿裝藥軸向的傳播速度和超壓峰值大于徑向；比例距離小于1.1 m/kg1/3時圓柱形裝藥軸向和徑向爆炸載荷大于球形裝 藥;離

14、爆心比例距離小于 2.5 m/kg1/3的區(qū)域可以視為爆炸近場，裝藥形狀對該區(qū)域內的爆炸載荷有顯著影響。高壓容器雙錐環(huán)密封徑向間隙的研究.潤滑與密封，2010，(8)摘要：針對高壓容器雙錐密封結構實際應用中泄漏事故，根據(jù)高壓容器雙錐密封結構密封機制，提出螺栓力、雙錐環(huán)徑向間隙及墊片應力在升壓過程中皆 存在一個拐點，此時的最小密封比壓是導致雙錐密封泄漏的主要因素。通 過分析操作工況主螺栓載荷和主螺栓預緊力，推導出雙錐密封結構操作工況回彈量和密圭寸比壓公式，求出雙錐環(huán)與端蓋支撐面剛產(chǎn)生尚未產(chǎn)生徑向間隙的拐點壓力和此時的最小密封比壓；以最小密封比壓為目標函數(shù) ，并考慮雙錐環(huán)屈服和失穩(wěn)兩項約束，求得高

15、壓容器雙錐環(huán)密封最佳徑向間隙范圍，并建議GB150對徑向間隙取值的修改。 結果表明，雙錐環(huán)密封泄漏與 軟墊選擇、雙錐環(huán)幾何尺寸、雙錐環(huán)初始徑向間隙等有關，其中對密封性起關鍵作用是雙錐環(huán)幾何尺寸。2.1.1.2金志江團隊研究方向：過程裝備安全評估、壽命預測、失效分析技術研究；過程裝備集成與優(yōu)化技術研究；過程裝備節(jié)能與環(huán)保技術研究。研究項目：基于海洋溫差能的海水淡化技術研究，國家863項目；化工生產(chǎn)后處理過程-五合一 I集成裝備的研制與應用，浙江省重大科技攻 關項目；船舶裝備及其控制系統(tǒng)的研究與應用，重大橫向項目(包括國際合作項目)；重大過程裝備典型事故發(fā)生機理研究，浙江省自然科學基金項目；壓力管

16、道組合管件模塊化設計及其專用裝備的開發(fā)，重大橫向項目(包括國際合作項目)。近期發(fā)表的主要論文：基于VB6.0的AutoCAD先導式截止閥設計軟件開發(fā).化工機械，2010,(3)摘要：介紹了先導式截止閥的工作原理和優(yōu)越性。重點闡述了以VB6.0為開發(fā)環(huán)境、運用 ActiveX Autom ation提供的接口，實行AutoCAD的先導式截 止閥專用軟件二次開發(fā)的過程及關鍵步驟，探討了閥門圖形參數(shù)化設計和數(shù)據(jù)庫建立的方法與途徑，并給出了部分程序代碼和例證，實踐應用效果良好。內壓作用下橢圓管道應力及極限載荷數(shù)值分析化工機械,2010,(3)摘要：采用有限元方法分析含橢圓度的管道在內壓作用下的應力分布

17、和塑性極限載荷，考察不同橢圓度、壁厚以及管徑條件下，管道應力分布和極限載荷值的變化。結果表明，含橢圓度管道的最大應力隨橢圓度的增大而迅速增 大,管道極限載荷值隨橢圓度增大而線性減小，橢圓度、壁厚及管徑對管道的安全性有很大影響。2.1.1.3王樂勤團隊研究項目：1. GFJG-E80695，核工業(yè)第二研究設計院200712302. 水利旋轉機械中非定常流動及控制的基礎問題研究，自選課題 200812313. 大型工業(yè)油罐旋轉噴射混合系統(tǒng)研制，寧波連通設備制造有限公司200712304.10萬m3原油儲罐研究近期發(fā)表的主要論文：升氣管插入深度對旋風分離器內部流場影響的數(shù)值模擬化工機械,2010,(

18、1)摘要：針對旋風分離器內部復雜的三維強湍流，在仿真過程中，采用雷諾應力模型(RSM),利用貼體網(wǎng)格技術，模擬得到不同升氣管插入深度時的旋風分 離器內的切向速度分布、軸向速度分布和進出口壓降。結果表明，當升氣管插入深度減小時，會使總壓力損失有所降低，但有一部分氣流將從入口直接進入升氣管形成短路，使旋風分離器的分離性能下降；對于特定的旋風分離器，升氣管插入深度存在最優(yōu)值，可保證較高的分離效率和較低的壓降。臥螺離心機螺旋輸送器結構強度的參數(shù)化分析機械設計,2010,(5)摘要：為指導臥螺離心機螺旋輸送器關鍵參數(shù)的確定與結構的優(yōu)化，應用有限元分析軟件ANSYS建立了螺旋輸送器的參數(shù)化三維有限元模型，

19、進行結構強度分析和轉子模態(tài)分析，發(fā)現(xiàn)螺旋輸送器為剛性轉子，應力最大值 出現(xiàn)在圓柱段葉片根部，徑向最大位移出現(xiàn)在圓柱段螺旋葉片外緣。進一步分析了葉片厚度和半錐角等參數(shù)對轉子結構強度和 固有特性的影 響，參數(shù)化分析結果表明，隨螺旋葉片壁厚的減薄，應力強度和徑向位移量均呈增大趨勢，增大半錐角會造成總體應力強度值的提高。2.1.1.4吳榮仁團隊研究項目1. 透平膨脹機葉輪超高速試驗裝置的研制2. 自動變速器零部件(C1234輪)旋轉試驗3. 柴油發(fā)動機增壓部件超速自增強4. 變質量壓縮機系統(tǒng)新型回流氣閥運動特性研究5. APTP-0804-05-04機匣包容試驗研究6. 透平機械葉輪強度試驗研究7.

20、增壓器整體葉輪強度試驗研究近期發(fā)表的主要論文：部分行程壓開吸氣閥調節(jié)的理論研究流體機械，2006,34(11)摘要：針對以理想氣體為介質的往復壓縮機，分析了采用壓開吸氣閥調節(jié)后的 工作循環(huán)，推導出根據(jù)吸氣閥壓開時間計算排氣量的公式，并定性分析 了調節(jié)后的排氣量變化規(guī)律。葉輪高速旋轉試驗臺自動控制系統(tǒng)開發(fā)機械工程師,2008,(2)摘要：針對原有手動高速旋轉試驗臺自動化改造，開發(fā)了試驗臺自動控制系統(tǒng)。介紹了系統(tǒng)的組成、工作原理、軟件設計。在Delphi編程環(huán)境下，采用第三方控件 SPComm實現(xiàn)工控機與智能測速儀的串口通訊。綜合運用多 線程和數(shù)據(jù)庫等技術，在監(jiān)測轉速和振動的同時，根據(jù)轉動慣量不同

21、采 用變比例積分系數(shù)的轉速控制方法。對不同轉子試驗，系統(tǒng)操作簡便、 滿足各項工程試驗要求，現(xiàn)已在實驗室投入運行，使用狀況良好。2.2北京化工大學2.2.1北京化工大學化工過程機械學科發(fā)展本學科1986年獲得碩士學位授予權，1992年被列為部級(原化工部) 重點學科，2002年被列為北京市重點學科，目前是本校一211T程|建設重點學科之一。本學科還是教育部高等學校機械學科教學指導委員會副主 任委員單位和過程裝備與控制工程專業(yè)教學指導分委員會主任單位。在 本校屬于機電工程學院。本學科的研究工作與動力工程及工程熱物理、機械工程、材料科學與工程、石油、化學工程及環(huán)境工程等領域相互滲透，尤其在機械設備

22、故障診斷與預知維修、高分子材料成型理論與設備、分子蒸餾技術與設 備、石油化工機械與設備、流體潤滑與密封、機電一體化等方面的研究 具有鮮明的特色，并在國內外有較大的影響。在聚合物加工過程可視化研究和大型裝備故障診斷等方面保持著國 際先進水平，國際間合作的科研工作持續(xù)不斷。每年承擔多項國家自然 科學基金、863高科技、國家各部(省)委科技攻關項目。年平均在國際 國內學術刊物和重要學術會議上發(fā)表論文100多篇，近年來獲國家科技進步獎，國家各部委科技進步獎等多項。本學科在研究生培養(yǎng)工作中， 注重與相關學科的交叉和滲透，在研究工作與創(chuàng)新能力培養(yǎng)方面則注重 理論與實踐相結合。本學科目前的研究方向：1、裝備

23、監(jiān)測網(wǎng)絡與遠程診斷；2、壓力容器技術；3、石油化工過程新型設備；4、流體機械；5、機械結構優(yōu)化設計及理論；6、潤滑理論與減磨設計；7、機電一體化技術； &非金屬材料成型理論與設備。2.2.2北京化工大學化工過程機械專業(yè)主要導師2.221高金吉現(xiàn)任北京化工大學教授，博士生導師。曾任遼陽石油化纖公司副總 工程師，在國內工業(yè)企業(yè)率先開發(fā)應用設備診斷技術，攻克了國家重點 工程遼化試車、生產(chǎn)中多項關鍵設備重大技術難關；研制出機泵群網(wǎng)絡 化監(jiān)測診斷系統(tǒng)、振動診斷軟件包和預知維修系統(tǒng)，取得重大經(jīng)濟和社 會效益。創(chuàng)建診斷與自愈工程研究中心，任北京化工大學安全科學與監(jiān) 控工程中心主任，中國振動工程學會副理事長。

24、1988年獲人事部有突出貢獻中青年科學專家稱號。1999年當選為中國工程院院士?，F(xiàn)在研究領域為設備診斷與自愈工程。近期發(fā)表的主要論文：離心壓縮機軸位移故障自愈調控系統(tǒng)試驗研究.機械工程學報，2010,(5)摘要：通過總結軸位移故障的特征，分析研究可傾瓦推力軸承的力學性能，提 出一種在線預測和診斷軸位移故障的方法，通過試驗實現(xiàn)軸位移故障自 愈。離心壓縮機的軸位移故障大多帶有突發(fā)的特點，這種突發(fā)是由于推 力盤和軸瓦之間的油膜破裂導致的。這種破裂可能是潤滑油油質變差或 者油壓降低導致油膜承壓能力嚴重降低，達到一定門檻值后，油膜破裂； 也可能是離心壓縮機在工藝工況波動時，轉子軸向力增大超過了油膜的 承

25、載能力，從而導致油膜破裂。不管哪種故障都會導致軸瓦的嚴重磨損， 壓縮機緊急停車。通過在線的檢測推力軸承的油膜剛度，區(qū)分導致軸位 移增加是否由軸向力引起，并且引入軸位移故障自愈調控機制，以軸位 移為控制參量，實時調控轉子的殘余軸向力，保證推力軸承的最小油膜 厚度。試驗研究表明，該機制能夠有效的實現(xiàn)離心壓縮機軸位移故障的 自愈。超重力機自動平衡系統(tǒng)的設計及模擬試驗研究.振動.測試與診斷,2010,30(1)摘要：為了解決某些旋轉機械轉子振動會發(fā)生隨機突變的問題，以超重力機為 例，根據(jù)其動力學特性和用戶實際使用時的振動幅值、相位變化數(shù)據(jù)， 計算其可承受的最大不平衡量，以此為依據(jù)，根據(jù)液體自衡I原理設

26、計連續(xù)注排液式平衡頭，實現(xiàn)了超重力機轉子振動模擬和在線消除。模擬試 驗研究結果證明，應用連續(xù)注排液式平衡頭的自動平衡系統(tǒng)可以有效地 降低轉子的振動，提高設備的穩(wěn)定性，延長其生產(chǎn)周期。這些數(shù)據(jù)為此 系統(tǒng)應用到超重力機和其他旋轉機械提供了參考和依據(jù)。旋轉機械無試重現(xiàn)場動平衡原理與應用.振動與沖擊，2010,(2)摘要：提出了一種高效的無試重現(xiàn)場動平衡原理與方法，并進行了實驗驗證及 現(xiàn)場應用研究。無試重平衡的基本原理是通過數(shù)值模擬的方法，通過在 平衡平面上施加虛擬不平衡量，確定轉子在軸承處的振動相位相對于平 衡平面處的激振力的相位的滯后角。這種滯后可以借助不斷完善的轉子 動力學理論以及有限元數(shù)值模擬

27、方法進行確定，其關鍵是確定軸承的剛 度和阻尼系數(shù)。滯后角和振動的相位相加便為激振力的相位，將該相位 反相可得到配重的相位。配重量由測量得到的振幅和計算得到的振幅之 間的比例關系以及虛擬不平衡量的大小確定。實驗研究以及現(xiàn)場的平衡 實踐表明，該方法可以在不加試重的情況下，實現(xiàn)對轉子的有效平衡， 從而降低機組的現(xiàn)場動平衡的時間和成本。2.222錢才富現(xiàn)任北京化工大學教授，博士生導師。1995年7月至1997年3月為香港科技大學訪問學者，現(xiàn)任北京化工大學過程裝備與控制工程系主 任。研究領域：疲勞與斷裂，有限元分析及計算機輔助工程，壓力容器 設計及應力分析，地震分析，裂紋微觀擴展機理研究，失效分析與可靠

28、 性研究，材料微觀力學性能研究。近期發(fā)表的主要論文：關于管板結構的數(shù)值分析設計.北京化工大學學報：自然科學版,2010,37(5)摘要：針對管子與管板以脹接和焊接形式連接的管板結構，采用有限元方法計算了在殼程壓力作用下的撓度和應力，并擬合為管板半徑、厚度和壓力的函數(shù)。結果表明：由于管子的支撐作用，管板的撓度和應力對管板的半徑和厚度的變化并不十分敏感；有限元分析得到的管板應力不足按常規(guī)設計標 準計算所得管板應力的一半，這表明，雖然在換熱器設計標準中管板的設計計算考慮了管子的一定支撐作用，但實際的支撐效果更大 ，若采用基于有限元法的分析設計法 ，仍然可以降低換熱器的管板厚度；與焊接結構相比,脹接結

29、構更有利于提升開孔管板的強度與剛度。組合載荷作用下碟形封頭的穩(wěn)定性分析壓力容器，2010,(7)摘要：對于受外壓和局部載荷聯(lián)合作用下的壓力容器封頭穩(wěn)定性設計問題，以低溫液化氣體儲罐的外筒體為例，采用有限元方法，對受外壓及支座反力作用的碟形封頭進行了線性和非線性穩(wěn)定性分析，計算了封頭的臨界失穩(wěn)外壓和臨界失穩(wěn)軸向力并考察了支座墊板的作用。結果發(fā)現(xiàn)對于常見的3支座或4支座，支座的存在對封頭的臨界失穩(wěn)外壓幾乎沒有影響；封頭因外壓發(fā)生失穩(wěn)和因軸向支座反力發(fā)生失穩(wěn)是互相獨立的；支座上有無墊板對封頭的臨界失穩(wěn)外壓影響不大，但墊板能夠提高封頭的臨界失穩(wěn)軸向力。此外，為便于工程設計，給出了不同直徑和厚度的碟形封

30、頭臨界失穩(wěn)支座 反力。曲面弓形折流板換熱器殼程壓力降的數(shù)值模擬壓力容器，2010，(2)摘 要：采用Flue nt軟件數(shù)值模擬了一種新型折流板換熱器一一曲面弓形折流板換熱器殼側流體的流動狀態(tài)，計算了殼程壓力降，并與普通弓形折流板 換熱器進行了比較。結果發(fā)現(xiàn)：在流量一定的情況下，曲面弓形折流板 換熱器的殼程壓力降明顯低于普通弓形折流板換熱器的殼程壓力降，而 且隨著曲面折流板曲率半徑和折流板圓缺口高度的減小，曲面弓形折流 板換熱器的殼程壓力降降低的百分比增大。2.2.3北京化工大學診斷與自愈工程研究中心北京化工大學設備故障診斷與自愈工程研究中心，是由設備診斷工程專家，中國工程院院士高金吉教授倡導，

31、在211工程一期建設支持下于2001年7月建立。現(xiàn)形成固定教師10人的學術團隊，其中教授3 人，副高職4人，中級職稱 3人?？妥?教授3人。研究人員中40歲以下的青年教師占73%，其中具有博士學位的6人，碩士學位的4 人，在讀博士生6人，學術梯隊和年齡結構合理。檢測診斷中心發(fā)揮機械電子和信息工 程的學科優(yōu)勢立足于石化電力冶金等行業(yè)流程裝備的監(jiān)控和診斷，努力將中心建成國內一流的裝備工程理論和應用研究高級專業(yè)人才培養(yǎng)基地。2.2.3.1重點科技課題項目過程裝備復雜系統(tǒng)故障自愈調控原理研究葉輪機械中密封氣流激振的細觀評價埋地燃氣管道涂層及陰極保護有效評價大型機組多轉子耦聯(lián)動平衡及自愈系統(tǒng)研究石化裝備

32、智能監(jiān)測預知維修平臺石化裝備智能監(jiān)測預知維修平臺埋地燃氣管道腐蝕防護檢測與評價技術研究PTA壓力離心壓縮機故障自愈調控系統(tǒng)研制己二酸回收工藝技術研究基于主動平衡技術的煙氣透平自愈調控研究高速DSP數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)艦船管路系統(tǒng)減振技術研究裝備故障自愈工程及其在我國推廣應用的建議223.2最新技術一、機器設備噪聲測試的新方法-振動法測噪聲人們對聲波的測試開展了振動法的研究。希望通過測量機器表面振 動量的方法來確定機器所輻射的噪聲量，通常稱為空氣噪聲的振動測試 法。多年理論分析和應用研究的結果表明，這是一種十分簡便而有效的 方法。在十分惡劣的環(huán)境條件下，幾乎可以不受環(huán)境噪聲和反射聲的影 響，用一種特殊計

33、權的測振儀就可通過測定機器表面的振動量，來確定 其噪聲輻射值。目前這種方法已成功地用于生產(chǎn)實際。要得到振動法的實際應用，必須解決如下6個方面得到技術問題,即：(1) 必須獲得各機電產(chǎn)品的實際輻射效率指數(shù)曲線；(2) 必須解決按聲源尺寸變化的輻射效率指數(shù)曲線制成儀器的計權網(wǎng) 絡曲線；(3) 必須解決儀器的校準及分貝量的基準值；(4) 必須確定各機器表面振動的關鍵測點；(5) 必須解決空氣動力噪聲疊加及修正問題；(6) 對于流水線上的檢測還必須解決簡化測點的問題。通過對電機、電器、電冰箱的試驗研究，解決了上述問題，并研制 成了相應儀器。二、基于黑灰白集合篩選法的設備故障診斷專家系統(tǒng)機械故障診斷是實

34、現(xiàn)PDM及RCM的前提，而其最大難點 之一就是確定征兆與原因對應關 系。本文首次提出了基于故障機 理研究的故障診斷方法-黑？ 灰？白集合篩選法，探討了識 別判據(jù)及矩陣判別篩選法的獲得 的方法，并對模糊診斷技術和 IF AND THEN的推理模式專家系 統(tǒng)進行比較。由于其在判據(jù)和推 理方式上具有的獨特優(yōu)點，基于 黑灰白集合篩選法的機械故障診 斷專家系統(tǒng)已成功的應用于多家2Bi-1國內大企業(yè)，并取得了滿意的效黑蕨白集合篩選方法團2.233系統(tǒng)產(chǎn)品一、新型過程裝備及故障自愈調控(New Type Equipment and Fault Self-recovering Regulation)以系統(tǒng)論為

35、指導，移植 現(xiàn)代醫(yī)學自主調理治療 原理，研究以故障預防和自 愈為目標的過程裝備自主 調控原理：通過早期故障征 兆的探測，以及分析過程裝 備復雜系統(tǒng)故障諸多因果 鏈對應關系，查明產(chǎn)生故障 的初始原因。運行中裝備自 身智能決策和自主調控， 將故障抑制在萌芽中研制出安在ESD緊急停車系統(tǒng)之前的 FSR故障自愈調控系統(tǒng)，應用于石化、電力、冶金等大型流程工業(yè)，可大幅度減少故 障停機，降低維修費用。采用若干先進技術：磁力或無油潤滑軸承、無極變速、自動平衡系 統(tǒng)和故障自愈調控系統(tǒng)，設計研制長周期運行的重型壓力離心機等監(jiān)控 一體化的新一代過程裝備。、高速撓性多轉子軸系優(yōu)化耦聯(lián)(Coupling for Hig

36、h-speed Flexible Multi-rotor )采用國際先進 Rotor軟件和多轉子耦聯(lián)旋轉機械振動的模擬試驗裝 置，驗證大型機組高速撓性多轉子軸系的強迫振動和自激振動特性。通 過不同的選擇改變轉子轉速、軸系剛度、質量不平衡、軸承的摩擦或沖 擊條件以及聯(lián)軸節(jié)的型式來模擬機器的運行狀態(tài)，由自主開發(fā)的檢測儀 器分析振動特性，研究撓性轉子軸系的不平衡狀態(tài)，轉子動力學相關理 論分析以及影響轉子不平衡狀態(tài)的主要原因；建立多轉子耦聯(lián)動平衡力複越高速轉子瑚系試鑿裝置學模型，開發(fā)六維對中法優(yōu)化多轉子耦聯(lián)消除大型機組多轉子振動的工 程應用軟件；研究高速撓性轉子軸系現(xiàn)場整機全速動平衡快捷方法。第3章A

37、類學校3.1華東理工大學3.1.1華東理工大學化工過程機械學科發(fā)展華東理工大學化工機械專業(yè)建于1952年，1981年獲得博士、碩士學位授予權，名稱定為化工過程機械。本科專業(yè)于2000年更名為“過程裝備與控制工程” 。1979年開始招收研究生，1982年起招收博士研究生。 現(xiàn)有教授26人，副教授人 71人?？梢哉惺毡緦I(yè)研究生的學位授予點 有：動力工程及工程熱物理一級學科博士點，化工過程機械博士點，動 力工程及工程熱物理博士后流動站。在一級學科博士點下上崗招生的博 士生導師有28人。2009年化工過程機械博士點上崗博導16人。動力工程及工程熱物理一級學科碩士點上崗招生的碩士生導師46人。華東理工

38、大學化工過程機械學科是“211工程”重點建設學科組成部分，是我國首批設立的博士、碩士學位授權點。2007年獲國家重點學科和上海市重點學科。設有“承壓系統(tǒng)安全科學教育部重點實驗室”?；C械研究所，中國石化集團公司“上海設備失效分析與預防研究中心”、“上海壓力容器與管道安全保障聯(lián)合研究中心”及國家質量技術監(jiān)督局“壓力管道密 封件型式試驗單位”等基地。本學科在學術界具有重要地位。本學科科學研究以承壓過程裝備為特色，在承壓設備安全保障技術、 高新過程設備開發(fā)及化工重大裝置國產(chǎn)化、石油化工設備及材料的失效、 延壽和表面工程等先進再制造技術三大研究方向具有明顯優(yōu)勢。承壓設 備安全保障技術方面在國內居于領

39、先地位，部分成果達到國際先進水平。 超高壓聚乙烯裝置等重大關鍵石油化工設備國產(chǎn)化、環(huán)保設備、造粒及 超細粉碎設備等高新技術過程設備開發(fā)成績顯著。石油化工裝備失效分 析與預防研究和服務在國內具有較高的知名度碩士生研究方向：1先進過程裝備與承壓系統(tǒng)；2新能源與潔凈煤技術；3過程裝備材料及加工；4高溫結構完整性技術；5燃料的氣化與多相流動；6傳熱強化節(jié)能技術及設備；7動力機械與能源轉換技術；8流體機械設計、監(jiān)測與診斷。3.1.2華東理工大學化工過程機械專業(yè)導師3.121涂善東1961年11月出生于福建省永定縣，1988年于南京化工學院化工機械專業(yè)獲工學博士學位，1989年1990年在西南交通大學力學

40、所從事博士后研究工作，1990年1993年受邀擔任瑞典皇家理工學院客座科學家 （Guest Scientist），1993年2001年南京化工大學、南京工業(yè)大學副校長、 機械工程學院院長、副教授、教授、博士生導師，1998年6月12月韓國中央大學客座教授，2001年受聘為華東理工大學長工學者獎勵計劃II教授，2006年6月起擔任華東理工大學副校長。在高溫結構完整性理論（闡述了高溫結構完整性的基本概念和相關理論，涉及高溫過程及相關材料的損傷、高溫下各單獨破壞機制的數(shù)學物 理描述等）方面有較深入的研究，同時致力發(fā)展先進過程機械技術。個人 研究興趣包括：高溫環(huán)境下的結構設計理論，結構完整性原理，極端

41、化 工制造，微（?。┬突瘜W機械系統(tǒng)（McMS ），力-化學（Chemomechanics）問題，先進連接技術和表面技術。近期發(fā)表的主要論文：Transesterification of Pistacia chinensis oil for biodiesel catalyzed by CaO -CeO2 mixed oxides.Fule,2010AbstractThis study investigates the use of CaO -CeO2 mixed oxides as solid base catalysts for the tran sesterificatio n of Pi

42、stacia chinen sis oil with metha nol to produce biodiesel. These CaO -CeO2 mixed-oxide catalysts were prepared byan in cipie nt wetn ess impreg nati on method and characterized by X-ray diffraction,Raman spectroscopy, X-ray photoelectron spectroscopy andscanning electron microscopy. The cerium impro

43、ved the heterogeneous catalytic stability remarkably due to the defects induced by the substitution of Ca ions for Ce ions on the surface. The best catalyst was determined to be CO.15-973 (with a Ce/Ca molar ratio of 0.15 and having been calcined at 973 K), considering its catalytic and anti-leachin

44、g abilities. The effects of reaction parameters such as the methanol/oil molar ratio, the amount of catalyst amount and the reacti on temperature were also inv estigated. For the C0.15-973 regenerated after five reuses, the biodiesel yield was 91%, which is slightly less than that of the fresh sampl

45、e. The test results revealed that the CaO -CeO2 mixed oxides have good potential for use in the large-scale biodiesel producti on.In flue nee of residual stress on diffusi on-i nducedbending in bilayeredmicrocantilever sensors .Thin solid film,2010AbstractThe in flue nee of residual stress on diffus

46、i on-i nducedbending in bilayeredmicrocantilever sensors has been analyzed under the framework of thermodynamic theory and Ficks second law. A self-consistent diffusion equati on involving the coupli ng effects of residual stress and diffusion-induced stress is developed. Effects of thickness ratio,

47、 modulus ratio, diffusivity ratio and residual stress gradient of film and substrate on the curvature of bilayered can tilever are the n discussed with the help of finite differe nee method. Results reveal that the curvature of bilayered can tilever in creases with decreas ing the diffusivity ratio

48、and modulus ratio of substrate to film at a given time. Case study of the polysilicon/palladiumhydrogensen sor has bee n fin ally carried out using the above developed bending theory.基于三點彎小試樣測量蠕變參數(shù)的理論分析.壓力容器，2010, (6)摘要：通過三點彎小試樣試驗，推導出Norton方程蠕變參數(shù)的理論公式，實現(xiàn)了 與傳統(tǒng)單軸拉伸蠕變試驗結果之間的轉換。在此基礎上建立了1Cr0.5Mo耐熱鋼小試樣的三點

49、彎有限元模型，分析了在550 C、恒載荷條件下的試樣中心撓度、應力隨時間的變化規(guī)律，得到蠕變參數(shù)，驗證了三點彎試驗獲得材料蠕變性能的可行性，并模擬分析了影響結果的各種因素，發(fā)現(xiàn)結果對小試樣的尺寸偏差相當敏感，制備試樣的過程中要特別注意尺寸精度。3.122潘家禎現(xiàn)任華東理工大學機械工程學院教授，化工過程機械I專業(yè)博士生導師。主要研究方向：球形微丸造粒研究，超高壓超臨界超細粉碎技術， 實驗流體力學和計算流體力學，細觀力學研究。近期發(fā)表的主要論文：超高壓方法處理干紅葡萄酒的研究.化工機械，2010,(2)摘要：闡述了超高壓加工食品的優(yōu)點，分別用超高壓靜態(tài)方式和超高壓動態(tài)方 式處理葡萄酒，得出了超高壓

50、動態(tài)處理方式比靜態(tài)處理方式達到相同效 果所需能耗小的結論。提出了把靜壓和動壓結合起來處理葡萄酒的方法 并驗證了可行性。金屬傳熱面上的化學腐蝕和表面微尺度的研究.表面技術,2010,(1)摘要：為獲得金屬傳熱表面的多尺度效應，以提高傳熱表面積，以鋁片為研究 對象，對其進行了化學腐蝕處理。通過正交試驗得到了腐蝕劑的最佳配 比和最佳腐蝕條件；對采用最佳工藝得到的鋁片作進一步分析，通過對 腐蝕表面的初步表征，采用分形幾何中的方盒計數(shù)方法，得到了腐蝕表 面的分形維數(shù)，并利用表面粗糙度相關系數(shù)與分形維數(shù)的關系式求得了 腐蝕表面粗糙度的相關系數(shù)；利用光學電子顯微鏡對腐蝕表面進行觀察， 測出了腐蝕坑的深度和寬

51、度，并推導出了腐蝕坑寬度與深度的函數(shù)關系。3.1.3華東理工大學承壓系統(tǒng)安全科學教育部重點實驗室承壓系統(tǒng)安全科學以現(xiàn)代過程工藝裝備及其處理的物質為對象，研 究故障萌生、演化并最終導致災難性事故的規(guī)律，提出承壓裝備設計、 制造及運行安全保障的科學方法。其根本目的就是要為工業(yè)經(jīng)濟的可持 續(xù)發(fā)展提供支持技術：針對當代世界范圍內生產(chǎn)過程大型化、自動化、 高參數(shù)運行、高能量儲備的現(xiàn)實，保障經(jīng)濟運作的順利進行；通過安全 設計與制造提高承壓裝備的質量與安全性，通過對承壓裝備及其處理物 質的安全監(jiān)測與控制，實現(xiàn)持續(xù)、穩(wěn)定、高效的發(fā)展，使生產(chǎn)過程符合 集約化的原則；通過承壓裝備事故的預測，防范災害于未然，完善生

52、產(chǎn) 過程、保護人身和財產(chǎn)的安全；通過災害的減少，維持社會安定、減少 資源浪費，實質上起著保護環(huán)境質量，改進經(jīng)濟運作以及提高生活品質 的作用。成果專利：石油焦化污水封閉分離成套技術與應用化工設備預測性維修規(guī)劃關鍵技術的研究壓力管道安全檢測與評價技術研究在役重要壓力容器壽命預測與安全保障技術研究含缺陷結構斷裂參量計算與斷裂評定新方法8萬噸/年環(huán)己酮裝置清潔生產(chǎn)成套技術與應用機械裝備重大事故原因分析診斷和安全評定技術研究在役重要壓力容器壽命預測技術研究在役重要壓力容器壽命預測技術研究化工設備預測性維修規(guī)劃關鍵技術的研究特殊環(huán)境下化工設備預測性維修規(guī)劃的關鍵技術在用重要壓力容器與管道安全診斷與爆炸監(jiān)控

53、在用重要壓力容器與（部分工業(yè)）管道安全診斷與爆炸監(jiān)控3.2南京工業(yè)大學321南京工業(yè)大學化工過程機械學科發(fā)展南京工業(yè)大學的化工過程機械隸屬于機械與動力工程學院，1978年開始招收化工過程機械碩士研究生，1984年被國務院學位委員會批準為全國三個化工過程機械博士學位授權點之一，2003年經(jīng)國家人事部批準設立動力工程及工程熱物理一級學科博士后流動站。過程裝備與控制工 程專業(yè)已建設成為江蘇省品牌專業(yè)，機械工程及自動化已建設成為江蘇 省特色專業(yè)，化工過程機械學科是江蘇省重點學科和國家重點學科培育 點，也是江蘇省產(chǎn)學研聯(lián)合培養(yǎng)研究生示范基地。在可靠性工程、高溫 裝備技術、高效傳熱傳質設備、過程裝備先進制

54、造、流動分析與測控技 術、密圭寸技術、工業(yè)節(jié)能與新能源裝備技術等研究領域，取得了豐碩的 科技成果。3.2.2南京工業(yè)大學化工過程機械專業(yè)導師3.1.2.2 凌祥南京工業(yè)大學機械與動力工程學院的院長，博士生導師，錢江特聘 專家，主要實驗室為過程裝備先進制造重點實驗室。研究方向：先進能源技術（太陽能熱發(fā)電關鍵技術），先進熱交換器（Advaneed heat exchanger），特種連接技術（釬焊、擴散焊）特種表面處理技術（玻璃噴丸、超聲噴丸、激光噴丸），高溫蠕變損傷（斷裂）與壽命評價。研究項目：玻璃/金屬真空擴散焊封裝接頭力學性能及封裝工藝參數(shù) 優(yōu)化，拋物面槽式太陽能熱發(fā)電集熱系統(tǒng)支架與跟蹤系統(tǒng)

55、研究與應用， 槽式聚光型太陽能蒸汽鍋爐及空調關鍵技術研究，聚光型相變式太陽能 集熱技術及中壓蒸汽鍋爐研究，低溫煙氣余熱回收的不銹鋼肋板換熱器 的研究，先進復合材料高效換熱器的開發(fā)及其在苛性腐蝕環(huán)境中的應用 研究，非金屬板翅式換熱器快速創(chuàng)型系統(tǒng)。近期發(fā)表的主要論文：高溫肋板式蓄熱器蓄/放熱特性的數(shù)值模擬太陽能學報，2010,31 (3)摘要：采用計算流體動力學方法對高溫不銹鋼肋板式相變蓄熱器的蓄/放熱特性進行了數(shù)值模擬分析了多孔肋片和鋸齒肋片對蓄熱器蓄/放熱特性的影響以及載熱體入口溫度和流量對相變材料熔化和凝同速度的影響，計算結果表明：在該新型肋板式相變蓄熱器中，多孔翅片的性能優(yōu)于鋸齒肋片；隨著

56、蓄熱器傳熱溫差的增大和載熱體流量的增加，蓄熱器的蓄/放熱性能越好；肋片作為換熱元件可以很好的提高蓄熱器的蓄/放熱性能所得結論可為高溫肋板式蓄熱器的優(yōu)化設計提供有益的參考Impact of grain size distributen on the multiscale mechanical behavior of nano crystalli ne materials.Materials Science and Engin eeri ng,2010AbstractA macro -micro scale transition model based on self-consistent app

57、roximation is proposed to explore the effect of grain size and grain size distribution, along with the strain rate, on the mecha ni cal resp onse of nano crystalli ne (nc) materials. The representative volume element (RVE) is composed of grains supposed to follow an elastic viscoplastic behavior, an

58、d randomly distributed with a grain size distribution following a log-normal statistical function. The grain interior and grain boundary are not taken as two independent phases with different volume fractions, but as an integral object to sustain deformati on mecha ni sms of grain-bo un dary slid in

59、g, grain-bo un dary diffusi on and grain-interior plasticity. Numerical results for the case of nc copper are shown to be in good agreement with available experimental data. The predictions firstly display that not only the mean grain size plays an important role but also the grain size dispersion h

60、as a slight impact on the flow stress. A decrease of the yield stress with an in creas ing of the grain size dispersion occurs. Secondly, the strain rate sensitivity has strong effect on the mecha ni cal behavior of nc materials and the effect in creases with decreas ing the grain size. Lastly, devi

61、ations of the internal stress and local strain from the overall stress and macroscopical strain occur, respectively. Local plastic stra ins and internal stresses, develop ing with in the RVE, have bee n recorded and discussed. Using the present model, we have also studied the failure behavior of nc

62、materials.The evolution of porosity in bulk nanocrystalline materials during plastic deformation and its effect on the mechanical behavior. Materials & Desig n,2010AbstractUniaxial compression tests were carried out to completely understand the evolution of porosity in porous bulk nanocrystalline ma

63、terials, and a new evoluti on law of porosity un der uni axial compressi on was proposed. Based on the en ergy prin ciple, we built a mecha ni cal model to calculate the overall mechanical properties of bulk nanocrystalline materials. The comparison betwee n predicted results and the corresp onding experime ntal data in dicates that the established model is capable of describing