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经典浙大 化工过程机械学科 从传统学科迈向高端科技
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【重点学科名片】
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浙江大学化工过程机械学科是目前我国化工过程机械学科唯一的国家重点学科，国内最早成立的化机学科之一，国内最早招收硕士研究生单位之一，国内最早获得博士学位授予权单位之一和国内最早设立博士后流动站单位。由化工、机械、力学、材料、控制等“多学科交叉”而成，是“211工程”和科技创新平台重点建设的学科。目前，本学科已形成过程装备瞬态技术、先进能源装备与安全技术、过程装备数字化设计技术、过程装备节能与环保技术、过程流体机械等五个特色鲜明、具有国际竞争力的研究方向。在解决国民经济建设和国防安全的若干重大问题中发挥了关键作用，曾获国家自然科学奖1项、国家发明奖3项、国家科技进步奖3项、30多项省部级科技进步奖和20多项国家发明专利，出版专著40余部。近5年来，219篇论文被SCI、EI、ISTP收录，在国内核心期刊发表论文297篇。本学科为我国培养了绝大多数化工过程机械博士后，毕业生供需比超过1比8。
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20世纪50—60年代，以压力容器为中心开展科学研究。20世纪70—90年代，以高压、高速、高效和安全为目标，开展压力容器、旋转机械、单元操作设备和断裂力学在化工设备中的应用研究。获国家发明奖的绕带式压力容器为我国化肥行业的发展做出了重大贡献。获国家发明奖的螺旋板蜂窝夹套结束了大型发酵罐单靠进口的历史，在啤酒行业中市场占有额达到80％，为行业技术改造起到了关键作用。获国家科技进步奖的超低比转速高扬程离心泵大量替代了昂贵的进口产品。获国家发明奖的全速动平衡方法为我国碟片分离机占领国际市场做出了重大贡献。获浙江省科技进步奖的“超高速破坏试验台”在发展化工高速旋转机械中发挥了关键作用，并为国家重点军工“052”工程保障技术提供了超高速试验系统。
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20世纪90年代至目前，以过程装备创新设计、故障诊断和智能控制、失效分析和预防为重点。在高压技术和设备、过程装备数字化、高速旋转机械、特种流体机械、过程装备节能和环保技术等方面的研究已形成鲜明特色。
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在能源领域，为我国首座站内制氢加氢站研制了世界最大的高压储氢容器，并在国际上首次实现了安全状态的远程在线监控；发明的特种热法磷酸反应塔，余热回收率超过50％，节能效果显著，获得广泛推广。在安全领域，提出了水网地区软土环境长输油气管道安全评价方法。在水资源领域，发明了利用海洋温差能进行海水淡化的新工艺及装置。在软件方面，开发了总体技术达到国际先进水平锅炉热力计算软件。
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从工程实际应用中开展断裂力学研究
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浙江大学化工机械学科创建于1953年，是我国最早建立的化工过程机械学科之一，创办人是业内享有盛誉的我国著名应用力学专家王仁东教授。王仁东教授是我国断裂力学研究的开创者，在破碎理论、压力容器极限承载压力分析、化工机械等方面取得过重要成果。
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浙江大学化工机械学科自创建以来，在王仁东教授的倡导下，浙江大学教授们一直注重理论联系实际，最早开始断裂力学的研究，也来源于一次工程应用中对实际问题的解答。
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1975年，北京燕山石油化工总厂首次从日本引进了30万吨／年的大型乙烯生产装置，却在组装和焊接过程中发现其中4台1900立方米的大型低温乙烯球罐出现了裂纹。4台乙烯球罐的停顿，影响到整个装置的投产运行，但要维修又谈何容易，乙烯易燃易爆，如果操作不当，随时都会有爆炸的危险。这些球罐到底能不能使用？如果不能用，又该怎样处理？问题变得非常棘手。
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国家建委和石油化学工业部立即组织全国专家对北京石化总厂乙烯球罐进行断裂力学攻关，希望找到妥善的解决方法。求助的电话偷偷打给了正在接受“改造”的浙江大学二级教授王仁东先生。
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当时，我国对断裂力学的研究还处于起步阶段，断裂力学学科在工程中的应用也是刚刚开始，经验、技术和人才都非常缺乏。王仁东教授是浙江大学化工机械学科、力学学科的创办人，也一直关注着断裂力学学科的兴起和进展。接到电话后，他二话不说便赶到上海，对球罐的断裂机理和裂纹产生进行理论分析。
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“我得看看真实的球罐，找到裂纹所在。”8月下旬，王仁东教授又赶赴北京，参加第二次引进乙烯工程大型球罐质量鉴定会。白天，他到施工现场听取介绍，晚上看资料，进行计算。当时已经年过七旬的他，爬上很高的梯子，钻到容器里面，上上下下观察，终于找到了裂纹所在。
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经过反复观察和论证，他提交了用断裂力学评定乙烯球罐安全性的初步研究计划，并组织其他有关科研院所，针对乙烯球罐的裂纹进行全面的断裂力学试验及评定，成为全中国为大型化工容器设备的安全可靠性做出评估的第一人。他的工作得到了国家建委等有关部门领导的好评，他们说：“浙江大学这样的教授，我们要！”
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找到了问题所在，与供应商之间的一场技术谈判在所难免。10月，王仁东教授作为厂方的技术顾问就乙烯球罐的质量问题与日本厂商展开谈判。
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日本专家认定中国尚未掌握这一技术，一口咬定他们的罐子很安全，没有问题，还列出一串公式就想唬弄过去。此时，一直按捺不言的王仁东教授“唬”地站了起来，按照他们的条件，用计算公式分析，一一地找出了他们的错处。他说：“不合格的球罐就应该扔到太平洋去。”日本专家顿时哑口无言，只好承认他们有误，并愿意赔偿损失。
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事后，北京燕山石油化工总厂还专门派人向浙江大学表示感谢。王仁东教授的学生朱国辉记录了当时的情况并向工宣队大队长作了汇报。回忆起当时的情景，厂方代表说的一席话，他至今不忘：“浙江大学的这位老专家、老教授，能够不顾安危，深入现场，爬到容器里面，解决了难题，为祖国赢得了荣誉，真是难得！”
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王仁东教授后来写了“评伊藤、田中公式”、“球形容器的角变形分析”、“乙烯大球罐裂缝安全性问题的进一步探讨”等多篇论文，使我国断裂力学的工程应用研究日渐深入，王仁东教授成为我国断裂力学研究的开创者，不仅编写了第一批国内的通用教材《化工机械力学基础》，筹备组建了中国机械工程学会压力容器学会并担任首任理事长，还亲自主持制订了我国第一部“防脆断规范”——《压力容器缺陷验收标准》，他的这些开创性的工作对浙江大学化工机械学科的发展产生了重要的影响，也进一步奠定了浙江大学在全国高校化工机械学科中的地位。
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最牢靠：“纯手工”搭建的试验台
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化工机械学科中有两大研究方向：静态的容器和动态的机器。发展初期，大部分高校的化机类学科都专注于对静止的压力容器及其壳体强度的研究。在浙江大学的化工机械学科发展中，这两块是齐头并进的，同时，对动态的机器的研究也有较大的发展，值得一提的就是国内高校首个超高速回转试验台的搭建成功，这项技术主要用于对大型化工企业的核心设备“离心压缩机”叶轮的检测，这也是中国高校中第一个超高速回转试验台。
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1973年，王仁东教授带着汪希萱参加了由第一机械工业部召开的会议，专题讨论我国自行生产30万吨合成氨的方案。其中的一个技术关键就是将高压往复式压缩机改为离心式压缩机。当时，在国内使用的离心式压缩机多依赖进口，自产的压缩机在制备、生产上均不完备，性能安全很难保证。
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会议结束后，王仁东教授就提出，为保证机器的质量安全，需要做一个能检验设备可靠性能的试验装置。随同参会的汪希萱当时主攻机器，为此查阅了大量的文献资料，发现美国的麻省理工学院有这方面的研究，专门检测压缩机叶轮的强度和工艺，觉得这是一个可以做的课题，也渐渐有了思路，就此开始了梦想走进现实的征途。
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当时的条件，没有任何现成的部件，试验台设计、施工、试运行直至最后的搭建成功，完全依靠自己，不仅动脑还要动手。汪希萱教授谈起当时的科研工作笑着说：“联系事情是自行车，拖东西就是三轮车。”为了搞研究，他经常骑四五十分钟的车到杭州制氧厂。翻砂、退火、清砂、运输……，试验装置、部件，不管是要钢板焊还是用铸铁做都亲自出马跑腿联系，甚至动手。碰到问题还想一些“穷办法”：在四个轮子上按一个钢架，就可以用来拖运较重的部件，自制了“龙门架”。汪希萱笑着说：“整个试验台的搭建从流程到制造基本都是‘纯手工’，想想也只有一个半的部件不能算。”
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这“一个半”的部件到底是什么？又是怎么得来的呢？
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试验台最主要的用途是检测叶轮，说白了就是做超速试验。一个工作转速每分钟6000转的叶轮，在试验台作检测时，需要将其转速慢慢提高，在到达临界转速前，如果叶轮出现变形或者爆破了，就被认定为是不合格产品。在这个过程中，叶轮所产生的振动相当大，如果试验台不能防震或不够牢固，可能叶轮还没坏，试验台就先垮了。汪希萱说：“这样的工作状态就好比是机器和叶轮在赛跑，看谁能跑到最后。”
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