[00135472]微小/紧凑型化学机械系统的设计制造关键技术与应用

项目属于化工机械与设备领域。 随着节能减排的要求,高能耗、大体积设备已经不符合绿色化工发展的要求。需要开发集传热、传质和反应于一体的微机械化工系统,而化工过程微小化的关键是反应器和换热器微小化,研制微小/紧凑型化工机械,对节省能源与空间至关重要。 目前存在的问题是：微小型化工机械设计制造技术还不成熟,其关键制造技术为扩散焊或钎焊封装工艺,服役环境恶劣,对可靠性要求较高。加上焊接界面和系统尺寸变化带来的尺度效应,使其缺乏设计、制造理论和可靠性评价准则。 本项目在国家自然科学基金的支持下,经过10年科研攻关,开展了节能高效的微小/紧凑型化工机械的设计和制造关键技术研究,主要创新成果有： 1.发明了微试样力学性能测试装置,用于测试钎焊接头力学性能参数,为结构完整性评价提供基本参数。通过理论分析,建立了微小/紧凑型化工机械的强度设计理论,包括多因素协同作用的钎焊工艺优化方法、高温蠕变和疲劳强度设立理论。 2.发明了微小/紧凑型换热器和反应器,耐腐蚀、耐高温和高压,可拆卸维修,集传热、传质、化学反应于一体,结构微小、紧凑,降低了空间消耗。 3.发明了微小型化工机械的关键制造技术：真空钎焊和扩散焊工艺,通过大量试验,优化了制造工艺,提高了强度和寿命。 4.发明了微小/紧凑型化工机械关键零部件材料和结构的焊接制造技术,提高了焊接质量,有效防止应力腐蚀开裂。 本项目实现了工业化应用,所开发的产品成功应用在工程机械、石油化工等领域,产生了可观的经济和社会效益。直接效益：新增产值约3.24亿元,新增利税0.2756亿元、节支总额约0.162亿元。项目共获得授权发明专利13项和实用新型专利1项,申请发明专利4项,发表相关SCI检索论文30余篇,培养研究生20余名。