【正文】 5 4. 過程裝備 發(fā)展的方向 尺度延伸－－研究對象的多尺度分析 . 宇觀尺度 (≥10 3)(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 (102～ 10)(設(shè)備 )(mesoscale) 微觀尺度 (106～ 102)(氣泡，顆粒，液滴，渦 )(microscale) 納米尺度 (1010～ 107)(分子過程，活性晶格 )(nanoscale) 分子尺度 (1015～ 1011)(分子運動 )(Molecularscale) 系統(tǒng)集成←放大設(shè)計←機理模型 54 56 4. 過程裝備 發(fā)展的方向 方法提升 ——高新技術(shù)的應用 . . . . 微觀機理 建立多尺度模型 光電核技術(shù) 現(xiàn)代數(shù)學 實驗 理論 計算 數(shù)值模擬 信息技術(shù) 優(yōu)化放大設(shè)計與控制 方法關(guān)聯(lián) 55 57 4. 過程裝備 發(fā)展的方向 方法提升 ——高新技術(shù)的應用 . . . 建立各尺度的數(shù)學模型及其關(guān)聯(lián) ▲ 微觀尺度 ——機理分析 ——?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)，傳遞行為，與反應的耦合 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 方法提升 ——高新技術(shù)的應用 . . 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 方法提升 ——高新技術(shù)的應用 . 新計算方法與工具 △神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，遺傳算法，模糊分析，隨機分析，混沌分析等 △系統(tǒng)集成優(yōu)化 ——夾點技術(shù)，集成分析 △千億次級并行計算 萬億次級超級計算機 58 60 4. 過程裝備 發(fā)展的方向 過程強化 ——設(shè)備的高性能化 . ? 過程復合 ——反應與蒸餾，反應與吸附，反應與結(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 ) ? 過程強化 ——設(shè)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 △微換熱器 → 輸送床 △消除設(shè)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(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(shù)的發(fā)展沖擊著每個工程科學領(lǐng)域，影響著學科的基礎(chǔ)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(zhuǎn)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(zhì)制造向信息制造轉(zhuǎn)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(lǐng)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 /強化是工程科學研究的首要目標，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、虛擬制造等先進制造技術(shù)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(diào)的發(fā)展趨勢。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)計和制造系統(tǒng)是今后發(fā)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(lǐng)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(chǔ)－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(shù)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、廣闊的市場在呼喚著你們。 6. 結(jié)束語 64 66 完 Thank you for listening 65 67 謝 謝 ！