陕西科技大学机电工程学院过程装备与控制工程过程装备成套技术

1,过程系统涉及哪些方面的问题？①立项可行性研究包括：资源.市场, 法律,产业政策,环境影响, 技术经济②工艺开发③装备设计与选型④工艺及装备布局设计⑤投资及产品的技术经济分析⑥公用工程设计⑦环境影响评价2,系统科学和系统工程概述系统(systems)：相互作用的多元素的复合体（贝塔朗菲Bertalanffy 1910～1972)系统特点：①多元性系统是多样性的统一，差异性的统一。

②相关性（相干性）系统中不存在与其它元素无关的孤立元素。

3,系统分类：按系统规模（元素的多少）：小系统、大系统、巨系统按系统结构的复杂程度：简单系统、复杂系统成套技术涉及的过程系统一般属于简单的小或大系统。

4,系统科学存在的前提：系统是一切事物的存在方式之一，因而都可以用系统观点来考查，用系统方法来描述。

系统：相互作用的多元素的复合体。

5,结构：元素及把元素整合成整体的关联方式。

结构分为：有序和无序两种，有序结构也称为组织。

组织：有序的结构，如自然生态群落；贝纳尔图样等。

结构分析的主要内容：子系统划分子系统的结构子系统之间的关联方式涌现性：系统整体才具有，单个元素或元素总和不具有的特性。

6,环境：系统之外所有与系统相关联的事物的集合。

系统的边界：把系统与环境分开的东西。

注意：系统、边界的相对性。

系统的开放性与封闭性：开放系统、封闭系统。

7,工艺设计的内容厂址选定原料和技术路线选择工艺流程设计物料衡算和能量衡算工艺过程的分析与综合经济分析与评价公用工程设计…8,技术——经济——生态学优化技术优化——资源的有效利用经济优化——低成本生态学优化——对环境的影响最小9,本量利分析的用途确定保本产量确定达到目标利润时的产量产品价格决策亏损情况下的价格决策停产决策10,本量利分析的基本假定工厂规模和生产工艺基本不变原料、产品售价基本不变产量与销售量基本相等11,操作工艺偏离最佳工况的原因设计理论或思想未充分考虑优化操作；优化目标与现实不符；设计依据（计算方法、数据等）存在偏差；运行参数偏离设计参数（如调整产量）。

12,调优操作类型:单元设备调优, 流程系统调优13,过程装备的设计与选型过程设备的设计与选型特别指出：“选型”是指结构形式的选择，过程设备不是标准件！包括内容：工艺设计——确定设备的主体尺寸强度设计结构设计14,过程机器的设计与选型过程机器很多都是标准产品。

过程机器的设计：由于涉及流体流动和能量转换，其设计相对复杂，一般需借助专业软件。

选型中主要考虑因素：工艺要求安全可靠性价比15,管道设计注意：利用软件合理安排工艺和设备的总体布局，使管道布局的合理性成为可能。

管道上不要随意安置诸如阀门等部件，以期尽量提高系统效率。

在符合工艺要求的前提下，考虑管道按年度总成本最低的目标设计。

充分考虑管道的维护和在线监测要求。

充分考虑管道的应力尤其是热应力的问题。

考虑管道的腐蚀问题。

执行国家标准。

16,控制方式简单控制：根据需求和受控对象在控制作用下的可能结果的认识，制定适当的控制方案或指令，去作用于对象以实现控制目标。

17,补偿控制：考虑环境对系统的干扰，预测干扰对系统的影响并借助补偿装置影响控制方案或指令，以达成预计的结果。

18,反馈控制：把受控对象在干扰下的行为与目标之间的偏差量化，并籍此调整控制方案或指令，达到消除受控对象行为与目标之间的偏差。

19,递阶控制（逐层控制）：多级控制，适于大系统。

20,涌现性表现在：局部优化不等于整体优化！局部稳定不等于整体稳定！局部可靠不等于整体可靠！…稳定性：系统的结构、状态、行为的抗干扰能力。

可靠性：系统在一定时间内和给定允许偏差的条件下实现其功能的概率21,系统建模系统建模：建立系统的（数学）描述。

系统模型：系统某一方面本质属性的描述。

系统模型的形式：文字、符号、图表、数学公式…22,系统模型的3个特征：是现实系统的抽象或模仿是由反映系统本质或特征的主要因素构成的集中体现了这些主要因素之间的关系系统模型的类型：按与时间的依赖关系：静态、动态模型按对系统内部特征描述程度：黑箱、灰箱、白箱按变量形式：确定性、随机性、连续型、离散型按变量之间的关系：代数、微分、统计、逻辑23,系统建模方法：推理法－－适于白箱系统模拟法－－建立计算机仿真模型；适于灰箱系统辨识法－－借助试验、并对输入和输出关系辨识；适于黑箱系统统计分析法－－无法借助试验的黑箱系统混合法24,系统评价：针对系统研究所提出的各种可行方案，从社会、政治、经济、技术等方面予以考察，为系统决策选择最优方案提供科学依据。

系统评价需遵守的基本原则：将各项指标数量化将所有指标归一化保证评价的客观性保证方案的可比性评价指标的系统性和政策性25,绝热的目的：降低由温差引起的传热速度，节能降耗。

保证工作者的安全。

其它目的：如防止物料凝结等。

26,实现绝热的技术手段：增大热阻。

注意：绝热包括保温和保冷冷量exergy和热量exergy都是有价值的27,传递现象举例：热量传递——列管式换热器、设备表面散热、冰箱与空调器、热泵、太阳能集热板、精馏塔…动量传递——运动的汽车与空气之间的作用、流体在流道内的流动过程（边界层、速度梯度）、流体通过泵或风机…质量传递——精馏塔内的质量转移、工厂排放物向环境的扩散、湖水的蒸发、泡茶…传递：物理量在空间或介质之间的转移。

③传递现象的普遍性:在过程工业中随处可见。

④热量传递、动量传递、质量传递的叠加现象：精馏塔——三传设备表面散热——三传列管式换热器——热量传递、动量传递…..⑤传递现象：热量传递——能量传递、温度场梯度为动力；传热学动量传递——力的传递，速度场梯度为动力；流体力学及固体力学中的运动学质量传递——物质的混合与分离，浓度场梯度；分离工程⑥梯度：非均匀性（自然界的普遍现象，是自然界维持活力的根本）场势差exergy差传递现象⑦均匀性: 死态（寂态），如热寂28,绝热材料的选择性能指标导热系数：要求< 0.12（W/m.℃）；注：炭钢45（W/m.℃）；不锈钢17（W/m.℃）抗压强度：保温时不小于0.4MPa保冷时不小于0.15MPa含水率：保温时不大于7.5％保冷时不大于1％可燃性：难燃！29,绝热结构形式捆扎形式1－管道2－保湿材料3－镀锌铁丝网4－保护层5－镀锌铁丝外加沥青等复合绝热结构（充分利用各种绝热材料的特点）1－管子2－硅酸钙绝热层3－硅酸铝绝热层4－泡沫绝热层5－镀锌铁皮保护层局部保温结构30,防腐工程设计金属腐蚀的热力学机理定义：金属与其周围介质接触，发生了化学或电化学反应，导致金属材料失效的过程。

31,热力学特点：电化学腐蚀氧化还原反应是系统自由能降低的过程，即能够自发进行的过程。

影响因素：介质的种类、成分、温度、浓度等；材料的化学成分和结晶状况；32,局部腐蚀分类应力腐蚀, 孔蚀, 间隙腐蚀, 晶间腐蚀, 腐蚀疲劳, 磨损腐蚀33,影响金属材料腐蚀的因素介质因素——电解质溶液、非电解质溶液；强弱电解质溶液；浓度、成分、温度等。

力学方面——应力的种类及大小；结构方面——如间隙、流体流动死区；材料方面——成分及比例；晶体结构等34,防腐技术途径合金化,,细化晶粒。

除去或降低介质中腐蚀性物质。

在介质中添加缓蚀剂。

防腐涂料。

防腐蚀衬里。

电化学保护（包括阳极保护和阴极保护）。

预钝处理35 ，国内外金属腐蚀研究进展耐蚀材料的开发——合金化、非金属材料的开发①合金化——在铁碳基体中加入化学稳定性好的元素或具钝性的元素（n/8定律）含钼高的耐蚀合金（20Mo—4等，Mo约6％）双相不锈钢——铁素体（高强度、耐卤素离子）奥氏体（优良韧性和焊接性）双相不锈钢。

镍基合金——哈氏合金，如因尼科尔合金725，含Ni55～59％；Cr19～22.5％；Mo7～9％；…②降低含碳量、降低硫和磷的含量…③细化晶粒——晶粒直径为1μm的800MPa（断裂强度）超细晶粒钢，日本制成了0.5μm的样品；我国最好产业化水平为5μm④表面处理——涂层、高N⑤非金属材料的开发——解决材料的强度、耐高温性能等等…⑥电化学保护——阳极保护、阴极保护（注意风险）⑦腐蚀与分析设计之间的关系36，过程工业以流态化物料（气体、液体或粉体）为主要处理对象、进行一系列的化学、物理过程，以改变物质的状态、结构、性质，最终得到所需要产品的工业生产的总和。

化学工业是最典型、最传统的过程工业常见的过程工业：石油化工、制药、化肥、染料、食品、热电、核电、环保37,过程装备为特定的工艺所设计或选定的、将各种具有不同性能的设备组合成一个整体的设备系统。

静设备：各种塔设备、反应设备、换热设备、干燥设备、储存设备、锅炉动设备：压缩机、泵、离心机管道、阀门：工业血管控制设备：工业大脑38，投资估算与成本分析固定资产的计价方法购入=购买价+运费+保险费+包装费+安装费+税金自行制造=实际发生的全部费用投资者=评估确认或合同、协议约定融资租入=租赁协议捐赠=按发票帐单+运费+保险费+安装调试费改扩建=原价+扩建费用-固定资产变价（1）无形资产a 无形资产的计价范围：专利费、商标费、著作费、土地使用费、非专利技术费、商誉费等b 无形资产的计价方法：投资人作为资本金或合作条件投入：按评估价或协议价购入：按实际支付价款自行开发：按开发支出费用捐赠：按发票帐单或市价计（3）递延资产（a）递延资产的计价范围开发费：筹建阶段发生的费用以租赁方式租入的固定资产改造费人员培训、提前进厂费装置试运行费用（b）递延资产的计价方法按实际费用计入,39，工艺流程图定义：工艺流程图是指用图解的形式反映过程工业生产过程中，原料经过各单元操作后，其组成、能量发生的变化及其流向的图形。

分类：工艺流程草图工艺物料流程图带控制点工艺流程图管道仪表流程图40，工艺流程草图（工艺流程方块图）：定义：定性标出物料由原料转化为产品的变化、流向以及所采用的各种工艺过程和设备。

在设计初始阶段绘制。

为物料衡算、能量衡算以及设备的工艺计算服务。

不编入设计文件。

41，工艺流程草图（工艺流程方块图）：基本内容：设备示意图：按设备的几何形状或用方块绘出。

流程管线及流向箭头：包括所有物料管线和部分辅助管线。

文字注释：设备名称、物料名称、来处与去处等。

42，工艺物料流程图定义：采用图形和表格相结合的形式，反映物料衡算的结果，为设计审查提供资料，为进一步的设计提供依据，为日后的生产作参考。

内容：以车间（装置）为绘制单位；物料经过设备其组分发生变化时，列表表示；物料在流程过程中的某些参数（温度、压力等）；43，带控制点的工艺流程图及管道仪表流程图（PID）定义：用图示的方法将工艺流程和所需的全部设备、机器、管道、阀门及管件和仪表等表示出来。

设计、施工的依据、操作运行及检修的指南。