化工機(jī)械的昨天今天和明天

化工機(jī)械的昨天今天和明天第1頁，共24頁，2023年，2月20日，星期一昨天今天明天基本概念學(xué)科基礎(chǔ)化工機(jī)械報告目錄領(lǐng)域滲透內(nèi)涵拓展理論創(chuàng)新技術(shù)突破結(jié)束語第2頁，共24頁，2023年，2月20日，星期一化工機(jī)械主要是化學(xué)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、液和粉體材料及化學(xué)反應(yīng)過程必需的設(shè)備和機(jī)器。它是實現(xiàn)工藝過程的不可缺少的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，同時受工藝條件的嚴(yán)格制約。它涉及物料特性、流動特性、傳熱傳質(zhì)、反應(yīng)壓力、化學(xué)反應(yīng)、設(shè)備腐蝕、產(chǎn)物形態(tài)等化學(xué)和物理問題。教育特點是“厚基礎(chǔ)、寬應(yīng)用”。基本概念昨天第3頁，共24頁，2023年，2月20日，星期一科學(xué)基礎(chǔ)昨天理論基礎(chǔ)包括流體力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、熱力學(xué)、燃燒學(xué)、傳熱學(xué)、傳質(zhì)學(xué)、腐蝕學(xué)等專業(yè)課程包括機(jī)械制圖、材料力學(xué)、機(jī)械傳動、化工設(shè)備材料、化工設(shè)備設(shè)計、壓力容器、結(jié)構(gòu)設(shè)計與計算及控制儀表等研究內(nèi)容主要包括設(shè)備、材料、流動、反應(yīng)、溫度、壓力、結(jié)構(gòu)間的偶合和協(xié)同效應(yīng)第4頁，共24頁，2023年，2月20日，星期一化工機(jī)械向生物化工、能源化工、材料化工、醫(yī)療器械、固體廢棄物處理與資源化利用等領(lǐng)域滲透。從大尺度領(lǐng)域向微尺度領(lǐng)域滲透隨著科技進(jìn)步，與其它技術(shù)，如：材料技術(shù)、控制技術(shù)、測試技術(shù)、能量傳遞技術(shù)的偶合性越來越強(qiáng)。領(lǐng)域滲透今天第5頁，共24頁，2023年，2月20日，星期一各種質(zhì)能轉(zhuǎn)換過程設(shè)備與工藝的優(yōu)化以及設(shè)計和制造，主要包括：納米顆粒與納米器件的構(gòu)筑與表征，煤炭轉(zhuǎn)化過程中產(chǎn)物的定向控制、污染物的定向脫除與控制，固體廢棄物處理與資源化利用，環(huán)保技術(shù)與設(shè)備，材料成形技術(shù)，熱化學(xué)治療的微尺度流體輸送技術(shù)，高性能光熱、光伏轉(zhuǎn)換技術(shù)等。研究新的應(yīng)用條件下的偶合、協(xié)同效應(yīng)與理論，開發(fā)共性技術(shù)。內(nèi)涵拓展今天第6頁，共24頁，2023年，2月20日，星期一熱化學(xué)治療微熱管治癌舉例說明今天第7頁，共24頁，2023年，2月20日，星期一生物質(zhì)能氣化發(fā)電生物柴油第8頁，共24頁，2023年，2月20日，星期一生物基化學(xué)品第9頁，共24頁，2023年，2月20日，星期一冬季太陽光RTVO2玻璃RT夏季智能光熱材料第10頁，共24頁，2023年，2月20日，星期一地?zé)峥照{(diào)第11頁，共24頁，2023年，2月20日，星期一天然氣水合物勘探與開采模擬系統(tǒng)第12頁，共24頁，2023年，2月20日，星期一難處理垃圾熱解焚燒爐第13頁，共24頁，2023年，2月20日，星期一需求牽引科學(xué)問題新的發(fā)現(xiàn)理論創(chuàng)新明天化工機(jī)械和設(shè)備是根據(jù)需求而定的，新的需求催生新的機(jī)械和設(shè)備傳統(tǒng)經(jīng)典的科學(xué)理論得到突破新的發(fā)現(xiàn)：仿生機(jī)理的突破；新的現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)第14頁，共24頁，2023年，2月20日，星期一由于化石能源利用造成的環(huán)境問題和化石能源供給問題，人類再次強(qiáng)調(diào)要大力發(fā)展“可再生能源”。但“可再生能源”的利用必須轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定的電力或穩(wěn)定的能量，而它們在轉(zhuǎn)換時需要載體，載體具有轉(zhuǎn)換效率、壽命、成本和資源量等因素?！翱稍偕茉础弊鳛樽匀唤绱嬖诘奈镔|(zhì)是取之不盡、用之不竭、而且是清潔無污染的，而一旦通過載體轉(zhuǎn)換，“可再生能源”的利用過程就變成了既消耗載體材料、又有生產(chǎn)過程的污染、成本、效率和廢物處理等問題。需求牽引

明天第15頁，共24頁，2023年，2月20日，星期一以晶硅電池的太陽能光伏發(fā)電為例。光伏產(chǎn)業(yè)鏈由四個部分構(gòu)成：硅材料、硅片、太陽能電池片、太陽能電池組件，而硅材料的制備又要經(jīng)歷開采硅礦、制備工業(yè)硅、制備晶硅等過程。為了實現(xiàn)獨立穩(wěn)定發(fā)電還需要儲能系統(tǒng)，電池和儲能器件長期使用后還需進(jìn)行廢物處理等。目前，太陽能電站建設(shè)的投資成本大約是煤電7-8倍，發(fā)電成本大約是煤電8-9倍，而且占地面積也比煤電大的多。由此看來，現(xiàn)在的太陽能發(fā)電技術(shù)不僅成本高，而且還存在消耗資源、過程污染、廢物處理等問題。

明天第16頁，共24頁，2023年，2月20日，星期一傳統(tǒng)的能源分類是以能源資源的形式將能源分為化石能源、可再生能源、核能和水能等，而不是以能源的利用和轉(zhuǎn)換形式分的，所以它不利于能源科學(xué)體系的形成、不利于能源科學(xué)理論的發(fā)展、不利于能源技術(shù)的創(chuàng)新?？陀^上看，一些能源，包括化石能源、核能、生物質(zhì)能等都是通過消耗自身提供能量的，而另一些能源，如太陽能、風(fēng)能、地?zé)崮?、海洋能等是通過載體并消耗載體提供能量的，這兩種能源利用和轉(zhuǎn)換的形式具有各自規(guī)律和理論基礎(chǔ)。所以，應(yīng)當(dāng)將能源重新分類為以消耗自身為主的自耗型能源和以消耗載體為主的它耗型能源。明天第17頁，共24頁，2023年，2月20日，星期一傳統(tǒng)的能源理論是建立在自耗型能源基礎(chǔ)上的，這些理論已不能滿足它耗型能源技術(shù)創(chuàng)新的需求，傳統(tǒng)的生產(chǎn)生活方式和用能方式也無法牽引更合理、更科學(xué)、更高效、低成本的它耗型能源技術(shù)的誕生。因此，在大力倡導(dǎo)發(fā)展“可再生能源”的時代，必須建立與它耗型能源體系相適應(yīng)的能源理論和技術(shù)體系，必須探索與它耗型能源轉(zhuǎn)換機(jī)理相適應(yīng)的新型用能方式，必須進(jìn)行革命性的能源技術(shù)創(chuàng)新，從而推動有別于以蒸汽機(jī)為標(biāo)志的產(chǎn)業(yè)的新產(chǎn)業(yè)革命。在這場革命中化工機(jī)械將擔(dān)當(dāng)重要角色。明天第18頁，共24頁，2023年，2月20日，星期一催化劑、酶理論場理論暗能量、暗物質(zhì)科學(xué)問題

明天第19頁，共24頁，2023年，2月20日，星期一光合作用仿生其它新的發(fā)現(xiàn)明天第20頁，共24頁，2023年，2月20日，星期一

仿生化學(xué)化工場化學(xué)化工技術(shù)突破

明天第21頁，共24頁，2023年，2月20日，星期一基礎(chǔ)理論技術(shù)創(chuàng)新高效聚能材料、涂料、裝備聚變能、新型反應(yīng)堆高效長壽命電池、新型太陽電池高效儲能器與材料天然氣水合物、海洋能源代鈾核原料及其它物質(zhì)能量傳遞機(jī)制富能材料能源生態(tài)機(jī)理光合作用仿生催化、酶機(jī)理富能生物暗能量、暗物質(zhì)未來能源科學(xué)和技術(shù)前沿展望明天第22頁，共24頁，2023年，2月20日，星期一化工機(jī)械是基礎(chǔ)性科學(xué)與技術(shù)，同時也是“被動性”的科學(xué)和技術(shù)；化工機(jī)械高度滲透、廣泛拓展，在體現(xiàn)其重要性的同時也使其專業(yè)性逐漸淡化；從事化工機(jī)械工作