江苏省重点学科:化工过程机械共
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学科名称彰武 |
化工过程机械同济 |
学科代码济 |
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所属一级学科辅导 |
机械kaoyantj |
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同济 |
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学科负责人同济大学四平路 |
裴峻峰、袁惠新辅导 |
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机械工程系济 |
1. 学科总体概况正门对面
江苏工业学院化工过程机械学科成立于1978年,是我院最早成立的学科之一。我校原为中国石化总公司直属院校,1999年获部级重点学科称号。目前学科已形成了以流体工程技术及应用、过程装备结构可靠性与完整性、过程装备控制与节能等3个稳定的学科方向,形成了由56名成员组成的学术团队,团队成员中有正高职称7 人,成员中老中青结构合理,以中青年学术带头人和学术骨干为中坚的学术队伍。团队成员中有享受国务院特殊津贴的中青年专家2名,江苏省有突出贡献的中青年专家1名,江苏省333跨世纪学术带头人2名,江苏省青蓝工程学术带头人2名,江苏省青蓝工程优秀青年骨干教师3名,国外学成归国博士4名。课
化工过程机械学科是和我国石油化工支柱产业生产实际紧密结合的工程应用型学科。我校的化工过程机械学科始终面向石油石化、面向江苏省地方经济,积极开展科学研究。五年来共承担各级各类研究课题174项,总科研到款1874万元,转让和被采用的成果在研究成果中占70%,产生经济效益4亿元,获得省部级科技进步奖9项,发明专利23项,国家重点新产品2项。2005年获得江苏省科技成果转化基金项目“高压油气井口装备及全自动安全控制系统”1234万元资助,我校是该项目的唯一高校技术支撑单位。kaoyantj
石油石化是我省的支柱产业,占领装备制造业的人才培养高地、提升过程装备的科技含量离不开人才的培养,社会对该学科的人才的需求始终保持良好的增长势头。我校该学科注重人才培养,成立以来为行业和江苏输送合格本科毕业生2500多名。该学科的毕业生就业率始终名列学校就业排名前列,我校学生一次就业率始终排在江苏省高校前8名。毕业生中涌现了如扬子石化、金陵石化等特大型石化企业的技术主管,江苏省知名企业常州光辉集团董事长等一批优秀的民营企业家,也有在上海交大、北京航空航天大学等国内外名校任教的一批教授博导。学科注重自身队伍的培养,累积送出国内外访问13人次,在读博士研究生18人,近期均将连续学成归来提高队伍的学历层次和研究水平。学科从1994年开始和华东理工大学、南京理工大学等联合培养硕士研究生15名,在校联合培养硕士研究生28名,和江南大学联合培养博士研究生2名。2003年成为我校首批硕士权授予学科。112室
学科近年来加大条件建设的力度,五年来累积投入1856万元,建成了PIV速度测量系统、风洞水洞实验平台,改造了搅拌测试、换热性能测试试验平台、购置了岛津疲劳试验机、高速数码摄像机、LabVIEW/CVI等一批先进的仪器设备、添置了ANSYS、FLUENT等大型有限元计算软件,硬件和软件的投入大大提升了学科开展科研的水平。336 26038
学科注重学术交流,学术梯队成员参加国内外学术交流25人次,扩大了学科的影响和学术队伍的研究视野。聘请了美国加州大学冯元帧、中国石油大学时铭显院士等15名客座教授经常来校指导。学科与俄罗斯包曼技术大学建立了紧密的科研和人才培养联系,联合成立了常州市机电工程技术研究中心,开展的科研合作项目适应了常州市机械信息化制造基地的需要,受到常州市政府的高度评价。正门
学科的发展取得了一批在行业和省内外有影响的学术成果。液袋式液压胀接机的研制与应用,在全国27家大型石化企业、省内18家设备制造企业得到推广应用,大大提高了生产效率,取得的社会经济效益达1.5亿元,并获得了国家重点推广新产品称号,受到中国石化高级副总裁王基铭的肯定;双转子连续混炼机组在省内及西安交大、北京化工大学等高校的国家重点实验室得到推广应用,获得国家发明专利2项并获得部级科技进步三等奖;催化裂化能量回收系统烟气轮机入口管线有限元分析评估技术在安庆石化等企业得到推广应用,保证了烟气轮机大型机组的安全长周期运行,该技术还在辐射泵管线系统得到推广,取得的经济效益达5000万元,2003年获江苏省科技进步三等奖。学科成员近年来发表SCI、EI、ISTP论文75篇。
2. 主要研究方向
方向一:流体工程技术及应用
本方向以现代传递理论为依据,以流场、温度场、应力场等精确分析为基础,在搅拌技术及装备、超细气流粉碎分级技术与高粘流体输送及混合机械等三方面的研究与开发上进行了大量创造性的研究与开发工作。
(1)搅拌技术及装备
搅拌操作广泛用于化工、石油、水处理、食品、造纸等行业,是应用最广泛的化工单元操作之一,因此,流体搅拌混合技术及其设备的研究具有重要的理论意义和工业应用价值。本研究方向以搅拌设备的高效节能化、机电一体化和智能化为目标,成功开发出空间扭曲板材型节能“JH轴流搅拌桨”及“搅拌反应釜智能CAD软件”,经专家鉴定其性能均达到国际先进水平,并分别获得中石化集团公司和江苏省科技进步三等奖;已建成的变频调速搅拌试验台及新购置的大型流体力学计算软件Fluent为进一步开发和研究高效节能搅拌桨奠定了坚实的基础。
(2)超细气流粉碎与分级技术
随着现代工程技术的发展,粉末固体物料的需求量不断增加,超细气流粉碎成为当代获取超细颗粒的一种新颖、独特的技术。本研究方向应用计算机辅助试验(CAT)的理论与方法,对流体运动微分方程进行数值计算,并应用现代先进测试技术,对流场进行分析研究,相继开发成功计算机控制的扁平式超细气流粉碎含离心式超细空气分级系统的“超细气流粉碎装置”,经鉴定认为该装置达到国际先进水平;集粉碎、混合、制粒功能于一体的“高速混合制粒机”,填补国内空白,达到国际同类设备先进水平。已建成居国内先进水平的“超细气流粉碎—分级系统试验台”,可实现目标粉碎与计算机控制,用于系统工艺参数优化和分级内腔流场研究。
(3)流体传动控制技术
由于液压传动具有工作平稳、输出功率大、可在很宽范围内实现无级调速、操纵方便等优点,使其在机械设备上得到了广泛的应用。随着液压工业的发展,对于液压元件的特性和可靠性方面的要求越来越高。由于液压系统的结构组成、元件品种数量多种多样,而且多数机械设备的作业环境很差,因而液压系统出现故障的几率很高。新型结构及设备可靠性技术目前在其他机械设备、电子仪表、工程结构等领域中应用较多,然而在液压行业中的研究与应用还很少,有关理论与技术至今并不完备。本方向应用先进的设计理论、故障诊断方法,针对液压设备液压系统的特殊性,着力提高现有液压元件、液压系统的性能。该方向目前在新型齿轮泵及其参数优化、变位齿轮平面设计的计算机实现、液压系统状态检测与故障诊断方法开展了较深入的理论研究和实际应用探索,取得了较好的成果。本研究方向已参与完成国家八五攻关项目1项,主持完成省部级科研项目1项,先后在国内外核心期刊上发表论文28篇,《
SCI》检索2篇,《
EI》检索3篇,公开出版专著1部。
方向二:过程装备的结构与完整性
本方向以石油化工行业中、在石油及石化机械设备状态监测诊断及可靠性,含缺陷的化工过程装备结构完整性评定和腐蚀防护等方面。作了大量的研究工作,取得了许多有理论价值和实际意义的成果。
(1)石油及石化机械故障诊断及可靠性
本研究方向以石油、石化设备为主要研究对象,重点研究石油、石化设备的安全检测方法及运行可靠性,进而科学地预测设备大修周期。本方向着重研究国内目前研究甚少的大型往复式压缩机和往复泵等往复机械的的状态检测、故障诊断和安全评价技术和方法。综合应用振动、压力、转速、流量、应力及无损检测等各种测试分析技术进行设备的状态及安全检测,将谱分析技术、应力应变分析技术和模糊识别、小波分析、人工神经网络、数据库、遗传算法等先进的故障诊断技术相结合,致力于研制出先进、实用、智能化程度高的石化设备的安全检测与可靠性系统。本方向的学科带头人和学术骨干已完成中石油科研课题3项并获中石油总公司科技进步二等奖一项,并承担“金陵石油化工公司“大型压缩机组的运行可靠性与维修性系统研制”、河南石油勘探局“钻井泵的状态监测与故障诊断系统研制”(04年获局优秀科技成果一等奖)、镇海石油化工公司“加氢裂化车间C302/ABCBETA920系统修复与完善”等多项相关科研课题,目前正承担国家十五科技攻关项目“国产化石油新设备、新材料研制与应用技术”子课题一项和中石化 “往复式压缩机示功故障诊断系统的研制”的科研工作,以上研究课题均取得良好成果,获得对方高度评价。近3年来,本研究方向起草国家行业标准一部,共获得科研经费250余万,发表相关科研论文30余篇,出版相关专著一部。2004年,本方向依其在油气井口装备的设计研究方面的成果和实力作为技术依托单位与江苏金石机械集团有限公司联合申报江苏省油气井口装备工程技术研究中心获得成功,已获得江苏省政府200万元的重大科研基础设施的立项资助,2005年又承担了一项江苏省科技成果转化资金项目。
(2)结构强度与寿命的研究
压力容器与管道在化工、电力、化肥、农药、医药、食品等行业担负着高温、高压、易燃剧毒、强腐蚀或放射性物料的储存或输送任务。一旦发生泄漏或爆炸,往往会导致灾难性的事故。因此,如何保证压力容器与管道的安全运行成为工程界、学术界极为关心的一个问题。近年来,我们在含缺陷结构完整性评定方面,进行了含裂纹管道弹塑性断裂的理论和试验、含缺陷管道在弯曲载荷下的断裂规律、管道JR阻力曲线、裂尖应力应变场、管道失效评定曲线等方面的研究分析工作。本学科曾与华东理工大学联合培养了我国第一个管道缺陷评定方面的研究生。
近5年来,本方向的研究成果获有中国石化集团公司科技进步三等奖及江苏省科技进步三等奖2项,国家级重点新产品一项,发表学术论文50余篇,科研经费累计达350余万元,为企业创造直接经济效益3千万元以上,因提高设备使用寿命而为企业创造的间接经济效益逾亿元。与华东理工大学、南京工业大学、南京理工大学联合培养硕士研究生5名。
方向三:化工机械制造与控制
本方向致力于石油化工行业高粘流体输送与混合机械制造及换热器的液压胀管装备与技术。多年来我们在以下方面作了大量的研究工作:
(1)高粘流体输送与混合机械制造
本研究方向针对高分子材料等高粘度流体在成型过程中的流变行为进行研究。通过对其加工过程中的温度场、压力场、剪应力场和流场进行数值分析与计算机模拟。从直观的角度对多相高聚物的共混流动的特性、其传递过程对混合过程与物性的影响进行研究,并在橡塑共混改性母料、热塑性弹性体、填充改性高聚物、新型功能材料的混合以及纳米材料的混合与制备等方向开展研究。
开发成功的“双转子连续混炼机”具有独特的转子结构构型及分段控温系统,已通过中国石化集团公司组织的技术鉴定,填补了国内空白,达到了国际先进水平;新研制成功的连续混炼造粒机组已被北京化工大学211重点实验室、西安交通大学电气绝缘国家重点实验室等多家实验室采用。
目前该方向已通过省部级鉴定4项,获中石化集团公司科技进步三等奖1项,江苏省科技进步三等奖2项,国家重点新产品1项。目前承担省部级科研项目5项,企业委托项目多项,发表科研论文50多篇,其中SCI、EI收录论文8篇。
(2)换热器的液压胀管装备与技术
换热器约占化工装置总投资的20%,管子与管板之间的泄漏是换热器失效的主要原因,每年全国换热器因失效而造成的损失约有数十亿元。中国石化集团公司曾将液压胀管技术列为“八五”科技攻关项目。本研究方向开发成功的新型液袋式液压胀管机,填补了国内空白,是一项符合我国国情的换热器制造技术,解决了长期制约换热器制造质量的瓶颈,从根本上消除了换热器运行过程中间隙腐蚀、振动及由振动引起的噪声和腐蚀,提高了换热器运行可靠性和使用寿命,并获得部级科技进步三等奖,产品被列为国家级重点新产品;本方向的部分研究成果,已经被GB151--1999《
管壳式换热器》和国家质量技术监督局《
压力容器安全监察规程》采用。液压胀管工艺方面的研究成果正在用于指导工厂换热器的制造,处于国内领先水平,在国内换热器制造业已经具有较高的知名度。提高了我国换热器制造水平,缩短了我国换热器制造业与国外先进水平的差距。96年来,该技术已经在全国包括核电站在内的40多家国有特大型企业得到推广应用,累计已完成了近1000台换热器的制造,胀接管口360多万,累计产值超过5亿。解决了厚管板和小口径换热器全厚度胀接的难题,可对管子内表面较为粗糙和管径、管型尺寸偏差较大的国产普通换热器实施胀接。
3.学科队伍情况
本学科师资力量雄厚,现有教学科研人员20多名,其中教授7人,副教授12人,6人具有博士学位。本学科每年招收本科生100名左右,每年招收硕士研究生20余名。
本学科立足于国家石油、石化建设事业和地方经济建设,承担了国家“十五”计划项目、 省级重点学科建设项目。
4.科研条件与科研成果
我院化工过程机械学科1999年被评为中国石化集团公司重点学科,在当时的全国相关院校同类学科中是唯一的部级重点学科。重点学科的建立成为学科发展的良好契机,得到了中国石化和学院的大力支持。学科建设的主要成绩和经验主要表现在:
(1)建成了江苏工业学院化工过程机械工程中心,大大提升了开展科研教学的条件;
(2)学科已形成了以流体工程技术及应用、过程装备结构可靠性与完整性、过程装备控制与节能等3个稳定的学科方向,形成了由56名成员组成的学术团队,团队成员中有正高职称7人,成员中老中青结构合理,以中青年学术带头人和学术骨干为中坚的学术队伍。
(3)、加大人才培养力度,为行业和江苏省地方经济建设培养合格本科生2500多名、硕士研究生15名。接受国内外访问学者5次;
(4)、完成和在研科研项目174项,总科研到款1874万元,转让和被采用的成果在研究成果中占70%。产生经济效益4亿元。获得省部级科技进步奖9项,发明专利23项,国家重点新产品2项;
(5)、取得了液袋式液压胀接机的研制与应用、双转子连续混炼机组的研发、催化裂化能量回收系统烟气轮机入口管线有限元分析评估技术等一批在行业和江苏有影响的科技成果;
(6)、加大了与国内外相关学科的交流和合作,与俄罗斯包曼技术大学建立了紧密的合作关系,申请成立常州市机电工程技术研究中心。聘请了美国加州大学冯元帧、中国石油大学时铭显院士等15名客座教授经常来校指导。
主要经验:建设一支有创新精神和严谨求实的学科队伍和良好的科研条件是学科成功发展的关键因素。取得一批对国民经济和社会发展有影响的科研成果是扩大学科知名度、促进学科发展的重要保证。
5.人才培养
经过多年建设,在高压油气井口装备及自动安全控制系统研制与产业化、空气/雾化钻井注入系统的自动控制的时实检测技术、旋流分离技术应用研究等研究方向上,形成了以行业内知名教授为学术带头人、中青年骨干为主体的实力强大的学术梯队,取得了多项具有国内先进水平的研究成果,在国内学术界具有鲜明的特色,并且培养了一批高水平人才。
6.学科发展前景
经过二十多年的建设和发展,“化工过程机械”学科在教学和科研工作中逐步形成了相对稳定的研究方向。目前正在进行的研究项目有“往复压缩机状态检测与故障诊断系统开发”、“ 反应器中扭弯叶片轴流式搅拌桨的基础研究”、“ 铂重整反应器扇形体失稳机理及对策研究”、“ 国产化石油新设备、新材料研制与应用技术” 这些项目不仅具有较高研究价值,对学科的发展起到推动作用,而且可以开发出性能先进的新产品,具有较高的经济价值,为社会进步作出贡献。
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