《过程装备与控制工程进展》课程论文

2020-03-02 20:14:21 来源：范文大全收藏下载本文

2012-2013学年《过程装备与控制工程进展》课程论文

很高兴能够在大三的上半学期修读了郑水英老师开设的这门课程，短短的八周时间让我们接触了化机所几乎所有研究领域。虽然由于专业知识所限，有些内容一时难以消化，但是我想这门课程无疑有助于刚开始接触专业课的我们选择自己感兴趣的研究方向。下面我就结合一些老师主讲的内容谈一些自己的感受和体会：

1、许忠斌教授《过程装备微纳米技术》

许老师主要从“纳米与纳米技术”、“纳米技术的发展与应用”、“微纳米过程装备技术进展”三个方面来展开他的研究领域。许老师简单地阐述了纳米的定义、发展，并以理查德费曼的假设和“物质在纳米层级发生质的飞跃”这一现象为基础，追溯了纳米装备技术的历史以及两种典型的代表—微电子元件和微型计算机。老师指出了几个纳米领域极具研究价值的领域，包括：分子计算机、纳米激光器、光催化剂等。而目前应用较为广泛的也有微米技术，即在微米层级上的材料、控制、测量、设计、制造等的交叉学科。微化工领域的微型设备自1981年提出“微通道散热器”概念以来，显示了独特的优势，包括等温、选择性、柔性生产、安全、占用空间小，以及微反应器的应用。微反应器目前已经可以用于实验室中的多级合成反应。而微流体混合器刚好与我做的国创项目有紧密的关联，所以引起了我的兴趣。许老师讲到流体系统的发展趋势是微型化、便携化与集成化，而且微混合器是微流控系统组成的重要组成。微混合器分为动态和静态混合方式，而且超声波振动具有高能量输出和操作简单等特点，应用也越来越广泛。最后，老师展望了未来的微型装备领域，包括高效传热传质反应设备（微反应器、

微换热器、微混合器）和精细高值化学品生产（易燃易爆、强放热快速反应）等。

2、杨健副教授《化工过程集成反应分离装备技术进展》

杨老师主要从分离模型、建模方法、多元分流式集成反应分离装备和微反应分离器件设计。杨老师的研究领域主要是在最高的反应转化率和最好的分离效果之间找到最佳点，并提出了一种可控反应器和可分离色谱反应集成的新型化工装备技术，反应单元与分离单元相连通，分离单元主体由两个或两个以上结构、功能和配置等同的单元设备组成，每个单元设备有二对或二对以上物流进出管路，分别配备开关式自控阀，任一瞬间，每个单元设备中，只允许有一对物流管路开通，按给定时段，物流管路同步切换一次，切换后新开通的管路向同一个方向推进一个单元设备，周而复始地循环操作，实现多组分连续一体化集成反应分离。目前连续分离技术包括连续反应精馏、萃取精馏、连续分离结晶和分离集成、连续固定床反应等，而其中的连续色谱分离技术已经在石油化工、精细化工、医药的制造以及手性异构体、同系化合物、氨基酸、糖类等的分离中起到了重要的作用，但是精密的设备和复杂的操作限定了其更大规模的推广，所以我认为如何简化设备和操作流程是未来的一个研究领域。杨老师着重讲了固定床色谱分离技术，这种技术基于两种组分对于吸附剂的被吸附能力不同或在色谱中内的流动速度不同而产生分离，但是由于不能连续进样品，造成效率较低；而连续进样的连续色谱分离包括真实移动床和模拟移动床，模拟移动床分成吸附、提取、解吸和提余四区，定期改变物料和解吸剂进口和和各产品出口位置，模拟出固定相相对于流动相的逆流运动，产品回收率和利用率较为理想。杨老师还讲了化机所目前的多元集成式反应分流装备，同时认为目前国内浙江大学、主要还是集中提高色谱分离的应用范围、优化分离条件等方面，与国外的UOP、Simens所制作的SMB及

相关实验相比，我们的研究领域可以进一步拓展。而在分离模型的数学建模中，一般有两种途径：通过真实移动床模拟和通过固定床方式模拟，设计三种相，包括：颗粒相之间的流动相、颗粒的微通道粘滞相、颗粒中的固相。最后，杨老师所讲的“微射流中反应器中的流动与热质传递模拟研究”引起了我的兴趣，我在课下和老师讨论了这个方向的一些知识，大受启发。

3、曾胜副教授《过程装备数字化设计与控制技术》

曾老师所开设的《控制工程基础》是化机的必修课，同时曾老师也是机电一体化的专家。曾老师主要讲了《全自动平衡机的设计和实现》，介绍了这一典型的过程装备数字化设计过程和数字化控制系统的设计与实现过程。同时，还介绍了数字化设计所涉及的各种应用软件、硬件及及用户程序以及所解决的关键技术问题。这是我首次接触全自动平衡机。电机转子是各类电机不可或缺的部件，然而转子在生产中会产生较大的初始不平衡量，所以要对转子进行动平衡，以往的手工校正精度低，生产效率底下，但国外的自动平衡机又价格昂贵，所以一种性价比较高的国产全自动平衡机便应运而生。设备主要分类两类系统：机械系统和控制系统设计。机械设计主要包括：结构功能设计、几何建模、虚拟装配、刚度强度计算、运动干涉分析、图纸设计，而数字控制系统的设计包括控制系统架构、传感器配置、变送器、控制器、执行机构、信号检测、信号处理算法、控制算法、数学模型和程序设计等。我感兴趣的领域，一是机控一体化，这也是过程装备的未来发展方向之一，另一个是在控制器中单片机（MCU）、可编程控制器（PLC）和工控机的使用。目前全自动平衡机的改进方向主要集中在四个：不平衡量的测量、不平衡量的定位、将偏心换算为深度的数学模型及优化方法以及刀具的自动定位。尤其是刀具的自动定位，由于解决不好所以五爪、六爪机械手在实际中无

法应用以提高效率。然而，尽管国产化的该型设备已经有了良好的技术和市场基础，但是核心部件仍然严重依赖于进口，尤其是可编程控制器PLC、伺服电机、气动元件和导轨丝杆，国内生产的质量很差，所以曾老师也对我们提出了希望，希望我们能够在这些领域多做研究。

4、刘宝庆副教授《新型高效节能过程装备》

刘老师首先说明了过程节能的必要性，国家《节能中长期专项规划》中明确指出，节约和替代石油工程、余热余压利用工程、能量系统优化工程都与过程节能有关。现有的节能思路是：运用过程集成技术，，以节能为中心，优化工艺流程。其中“开发低耗高效单元设备”我认为可以与许老师的“微设备”有机地结合起来。刘老师以热法磷酸生产节能改造为实例，说明二步法燃烧水合方法由于分别在燃磷塔和水化塔中进行，而且塔壁均采用水夹套结构，所以燃烧热可以充分地带走，冷却水也可以循环使用，而且酸的纯度可以提高到99.9%。刘老师还讲了“废轮胎热裂解工艺与关键装备开发”和“间接加热式干燥设备的开发和推广应用”两个节能实例，在这里我还想着重谈一下老师讲的“搅拌设备的节能设置”。这种改进体现在两个部分：夹套和搅拌器，夹套主要用于加热和冷却，搅拌器主要用于对物料的混合、反应、溶解和悬浮等操作。最后，刘老师要我们坚持“开源+节流”、“改造+创新设计”相结合原则，考虑大型化、微型化、集成化、模块化、智能化等设计理念。

5、吴大转《离心泵瞬态工作特性研究与应用》

我们在《化工原理》中粗略地学习了泵和相关应用，吴老师让我们的这种认识更加深化。吴老师从“离心泵的概念与应用场合”、“涡轮泵发射技术研究-瞬态特性应用”、“瞬态推进泵模型开发”等方面进行课程。尤其是在离心泵的瞬态

性能研究中，用到了有限单元法的相关知识，让我感到可以做到学用合一。总之，《过程装备与控制工程现代技术进展》是我迄今为止上过的最有趣、最令我受益匪浅的专业课，也祝这门课程越办越好！