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1. 我國有哪些在國外留學後回國做出貢獻的人

我國有很多在國外留學後回國做出貢獻的人,如華羅庚、李四光、鄧稼先、周培源、錢學森、蘇步青等。
1、著名數學家華羅庚在1946年應聘到美國講學，很受學術界器重。當時，美國的伊利諾大學以一萬美元的年薪，與他訂立了終身教授的聘約。華羅庚的生活一下子舒適起來了，不僅有了小洋樓，大學方面還特地給他配備了四名助手和一名打字員。新中國成立後，一些人總以為華羅庚在美國已功成名就，生活優裕，是不會回來的了。然而，物質、金錢、地位並沒有能羈絆住他的愛國之心。1950年2月，華羅庚毅然放棄了在美國「闊教授」的待遇，沖破重重封鎖回到祖國。途經香港時，他寫了一封《告留美同學的公開信》，抒發了他獻身祖國的熱情。他滿腔熱忱地呼籲：「為了國家民族，我們應當回去！」「錦城雖樂，不如回故鄉；梁園雖好，非久留之地。」
主要成就：中國解析數論的創始人和開拓者
名言：工作到生命的最後一刻

2、著名地質學家李四光早年在英國伯明翰大學苦讀六年，取得了地質學碩士學位。他的老師鮑爾敦教授勸他留下深造，獲得博士學位後再回國。李四光謝絕了老師的好意，他回答說：「不，我想把我學到的知識，盡快貢獻給我的祖國。」1920年回國工作，直到1937年抗日戰爭爆發為止。後來，一度出國，在國外仍堅持地質學的研究工作。到1950年，他放棄國外優厚條件，在新中國百廢待興之際，毅然從英國繞道回國，作為新中國的地質部長為我國石油事業立下卓越功勛。
主要成就：創立地質力學理論、為中國甩掉「貧油」帽子、為中國原子彈氫彈的研製成功作出貢獻。

3、我國「兩彈」元勛鄧稼先，在美國獲得博士學位後，美國要給他很好的條件和優厚的待遇，希望他能長期在美國工作。但是，鄧稼先並未因高官厚祿而動搖他回祖國工作的決心。1950年，他胸懷報國之志，回到了祖國，為「兩彈」的研製成功作出了卓越的貢獻。 從原子彈、氫彈原理的突破和試驗成功及其武器化，到新的核武器的重大原理突破和研製試驗，均做出了重大貢獻；作為主要參加者，其成果曾獲國家自然科學獎一等獎和國家科技進步獎特等獎；鄧稼先被稱為「中國原子彈之父」。

4、中國當代著名物理學家周培源，在1945年受邀參加美國戰時科學研究與發展局的研究工作。伴隨第二次世界大戰的結束，美國海軍部成立了海軍軍工試驗站，並希望周培源到該站工作，待遇甚優。但海軍部是美國的政府部門，在海軍部所屬單位任職便成為美國政府的公務員，外籍人員須加入美國籍才能參加。周培源當即向美方提出三條件：第一，不加入美國籍；第二，只承擔臨時性的研究任務；第三，可以隨時離去。1947年2月，周培源毅然帶著妻兒離開美國回到了自己祖國的懷抱。學術成就：為物理學基礎理論的兩個重要方面，即愛因斯坦廣義相對論中的引力論和流體力學中的湍流理論的研究，奠定了湍流模式理論的基礎；研究並初步證實了廣義相對論引力論中「坐標有關」的重要論點。

5、我國原子能科學事業創始人錢三強，1937年赴法國留學研究原子理論，被小居里夫婦認為他是最優秀的科研人員。1948年，錢三強和夫人何澤慧提出回國，導師和同事們都再三勸說、挽留。國民黨政府駐法大使惡狠狠地威脅說：「看他能上得了大陸的岸，那才怪呢！」這意思很明白。如果錢三強堅持要回祖國，國民黨特務就會在半路上下毒手。錢三強不顧個人安危，置生死於不顧，與夫人抱著剛剛半歲的女兒，果斷而機智地回到祖國懷抱，為發展我國原子能事業做出了重大貢獻，被譽為中國「核彈之父」。

6、被譽為「中國現代火箭之父」的錢學森，是著名的航天工程和空氣動力專家。他早年留學美國，在馮•卡門教授的指導下，在火箭研究中取得了重大進展，為反法西斯的勝利做出了重大貢獻。1947年，剛剛36歲的錢學森被聘請為美國麻省工學院的終身教授。新中國成立的喜訊傳到錢學森那裡，他想：「我是一個中國人，我可以放棄這里的一切，但不能放棄祖國。我應早日回到祖國去，為建設新中國貢獻自己的全部力量。」為了報效新生而落後的祖國，錢學森從1950年起在美國向其當局正式提出回國申請。但是，美國當局卻百般阻撓並加以迫害，沒收了錢學森的各種資料和書籍，並誣蔑陷害他為「間諜」，對他進行審訊和監禁，將他關押在一個孤島上，僅半個月，就使他的體重減輕了14公斤。當時美國當局聲稱，只要錢學森放棄了回國念頭，就照常給他提供實驗室和儀器設備。可是，錢學森寧死也要回國，始終沒有屈服。通過五年的艱苦鬥爭，在周恩來總理的親切關懷下，錢學森於1955年9月17日踏上了歸國的路程。回國後，錢學森為新中國的航天事業躍入世界前列立下了不朽的功勛。

7、著名數學家蘇步青早年留學日本，1931年獲得博士學位。日本不少名牌大學以高薪聘請他，但他想到出國留學是為了掌握科學、報效祖國，就一一辭謝，毅然回國。回國後，他在浙江大學執教，竟一連四個月領不到工資，窮得連飯都難以吃飽，而當時日本帝國大學還答應保留他半年的工資。貧賤難移愛國心，蘇步青毫無再去日本之意。抗日戰爭爆發後，日本帝國大學又發來電報，請他前往任教。出於民族大義，他一口回絕道：「我要留在自己的祖國。祖國再窮，我也要為她奮斗，為她服務！」

8、中國核物理學家王淦昌早年為了支持抗日戰爭，把日本侵略者早日趕出去，他就將自己家中積蓄的白銀、首飾全都獻給了祖國。1961年，當國內出現了嚴重的自然災害，錢財十分短缺時，身在蘇聯的王淦昌就將自己省吃儉用節約下來的十四萬盧布（約合人民幣2至3萬元）交給中國駐蘇大使館轉贈給祖國和人民。1982年，王淦昌又將自己榮獲國家自然科學一等獎的獎金三千元全部都捐贈給了小學。
主要成就：中國實驗原子核物理、宇宙射線及基本粒子物理研究的主要奠基人和開拓者，在國際上享有很高的聲譽。被譽為「中國核武器之父」、「中國原子彈之父」。在70年科研生涯中，他奮力攀登，取得了多項令世界矚目的科學成就。1998年12月10日21時48分，王淦昌因病在北京逝世，享年91歲。

2. 經緯儀使用方法

測量時，將經緯儀安置在三腳架上，用垂球或光學對點器將儀器中心對准地面測站點上，用水準器將儀器定平，用望遠鏡瞄準測量目標，用水平度盤和豎直度盤測定水平角和豎直角。

按精度分為精密經緯儀和普通經緯儀；按讀數設備可分為光學經緯儀和游標經緯儀；按軸系構造分為復測經緯儀和方向經緯儀。

此外，有可自動按編碼穿孔記錄度盤讀數的編碼度盤經緯儀；可連續自動瞄準空中目標的自動跟蹤經緯儀；利用陀螺定向原理迅速獨立測定地面點方位的陀螺經緯儀和激光經緯儀；具有經緯儀、子午儀和天頂儀三種作用的供天文觀測的全能經緯儀；將攝影機與經緯儀結合一起供地面攝影測量用的攝影經緯儀等。

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經緯儀根據度盤刻度和讀數方式的不同，分為電子經緯儀和光學經緯儀。目前我國主要使用光學經緯儀和電子經緯儀，游標經緯儀早已淘汰。

光學經緯的水平棚仿度盤和豎直度盤棚液用玻鏈和物璃製成，在度盤平面的周圍邊緣刻有等間隔的分劃線，兩相鄰分劃線間距所對的圓心角稱為度盤的格值，又稱度盤的最小分格值。一般以格值的大小確定精度，分為：

DJ6 度盤格值為1° DJ2 度盤格值為20′ DJ1 （T3）度盤格值為4′

按精度從高精度到低精度分：DJ0.7,DJ1,DJ2,DJ6,DJ30等（D,J分別為大地和經緯儀的首字母）

經緯儀是測量任務中用於測量角度的精密測量儀器，可以用於測量角度、工程放樣以及粗略的距離測取。整套儀器由儀器、腳架部兩部分組成。

3. 工程機械有哪些

機械設備種類繁多。機械設備運行時，其一些部件甚至其本身可進行不同形式的機械運動。機械設備由驅動裝置、變速裝置、傳動裝置、工作裝置、制動裝置、防護裝置、潤滑系統、冷卻系統等部分組成。
機械行業的主要產品包括以下12類：
(1)農業機械：拖拉機、播種機、收割機械等。
(2)重型礦山機械：冶金機械、礦山機械、起重機械、裝卸機械、工礦車輛、水泥設備等。
(3)工程機械：叉車、鏟土運輸機械、壓實機械、混凝土機械等。
(4)石化通用機械：石油鑽采機械、煉油機械、化工機械、泵、風機、閥門、氣體壓縮機、製冷空調機械、造紙機械、印刷機械、塑料加工機械、制葯機械等。
(5)電工機械：發電機械、變壓器、電動機、高低壓開關、電線電纜、蓄電池、電焊機、家用電器等。
(6)機床：金屬切削機床、鍛壓機械、鑄造機械、木工機械等。
(7)汽車：載貨汽車、公路客車、轎車、改裝汽車、摩托車等。
(8)儀器儀表：自動化儀表、電工儀器儀表、光學儀器、成分分析儀、汽車儀器儀表、電料裝備、電教設備、照相機等。
(9)基礎機械：軸承、液壓件、密封件、粉末冶金製品、標准緊固件、工業鏈條、齒輪、模具等。
(10)包裝機械：包裝機、裝箱機、輸送機等。
(11)環保機械：水污染防治設備、大氣污染防治設備、固體廢物處理設備等。
(12)礦山機械[1]

4. 超導托卡馬克的「HT-7U超導托卡馬克裝置建設」介紹

HT- 7U超導托卡馬克以其具有低溫超導的縱場磁體系統和極向場超導磁體系統而受到國內外聚變界的廣泛關注。我們等離子體物理研究所的全體員工為我們所能承擔這樣一個國家級的重大科學研究工程項目而感到無比榮幸，為使我所廣大科研人員特別是未能直接承擔這個科研任務的同志們能較為全面的了解該科研項目的情況，進而也為完成該項目獻計獻策，特在此簡要介紹有關該項目的立項、預研、設計等情況。我們非常歡迎所內外的廣大科研人員都來關心、關注HT-7U工程項目的設計和建造，為順利完成這一重大科學工程項目而努力。 近年來，我國的核聚變研究伴隨著全面改革開放和國家的綜合國力的增強從而對科學技術研究及教育投入的逐步增加而得到長足的發展，多年來陸續建成的一批核聚變實驗研究裝置都取得了極好的實驗研究成果。其中建在我所的HT-7超導托卡馬克尤其以其具有低溫超導縱場磁體系統而倍受國內外聚變界的關注。為了更進一步發展、推進我國的聚變科學研究事業，探索非圓、大拉長截面、穩態的等離子體實驗控制技術，更深入研究全低溫超導托卡馬克實驗裝置的設計、建造和實驗技術，從而全面掌握托卡馬克類核聚變實驗裝置各種技術，我所在HT-7投入運行並取得良好實驗結果的同時，適時提出建造HT-7的升級裝置「HT-7U全超導托卡馬克裝置」的計劃。所謂全超導意為構成托卡馬克裝置的全部縱場系統和極向場系統都採用低溫超導磁體組成。這個計劃得到了世界聚變科學研究專家們的極大支持，我所為該計劃的順利實現作了大量的先期預研和設計計算工作。
下面簡要回顧一下HT-7U全超導托卡馬克裝置的立項歷程：
1993年10月，以歐共體聚變部名譽主任帕侖布教授為首的來自國際上各大核聚變實驗室的12位著名聚變科學家，對我所當時正在建設的HT-7超導托卡馬克裝置和中國科學院等離子體所的聚變研究發展戰略進行了評議。這是我所第一次提出分三階段實施聚變科學研究的計劃。
1994年底，科學院基礎局邀請了6位兩院院士和8位專家在合肥召開了「HT-7U超導托卡馬克計劃座談會」，這是HT-7U計劃首次較正式提出。
1996年初，部分兩院院士在京西賓館對「九五」國家重大科學工程項目進行初步評估，HT-7U裝置建設第一次得到國家級專家的贊同並被列入前十位項目中。
1997年6月，國家科技領導小組批准中國科學院關於「HT-7U大科學工程項目立項」的申請，該項目正式進入國家重大科學工程項目的立項操作程序。
1997年10月，由國家計委委託中國科學院主持召開「HT-7U工程項目建議書專家評估會」；該項目的建設方案和計劃獲得與會專家的好評。
1998年4月，正式通過國家計劃發展委員會委託中國國際工程咨詢公司主持召開的「HT-7U工程項目建議書專家評估會」的評估論證，這表明該項目的科學目標和技術參數及方案都得到專家們的贊許。
1998年7月，國家發展計劃委員會正式批復「HT-7U工程項目建議書」（批文中同意「由中科院等離子體所承擔建設」，「具有超導縱場和極向場線圈，具有D形非圓截面，包括托卡馬克、低溫致冷等9個子系統」。批文規定「在2003年6月完成建設工作並進行鑒定驗收。項目總投資控制在1.65億元」）
1998年10月，HT-7U工程項目可行性研究報告在北京獲得中國科學院基建局主持的專家評估會一致通過，至此，該項目的設計方案和工程經費基本確定，國家發展計劃委員會和財政部依此撥出專項經費。 受控熱核聚變的實驗和研究，經過50多年核聚變界科學家們的不懈努力，終於在常規Tokamak類型的裝置上取得了突破性的進展。但是按照常規托卡馬克裝置建堆，不僅體積大、效率低，而且是脈沖運行。但是，一個經濟實用的商用堆必須是高效、緊湊和穩態運行的。超導托卡馬克正是在這一點有著極大的優勢，即可以穩態運行。如果在超導托卡馬克上實現了穩態運行又在穩態運行條件下大大改善了約束，則將為未來穩態、先進聚變反應堆奠定工程技術和物理基礎，意義十分重大。
HT-7U不僅是一個全超導托卡馬克而且具有會改善等離子體約束狀況的大拉長非圓截面的等離子體位形，它的建成將使我國在2003年左右成為世界上少數幾個擁有這種類型超導托卡馬克裝置的國家，從而使我國磁約束核聚變研究進入世界前沿。在裝置建成後的10~15年期間，能在裝置上對建造穩態先進的托卡馬克核聚變堆的前沿性物理問題開展探索性的實驗研究。HT- 7U的建成將使中國在人類開發清潔而又無限的核聚變能的領域內做出自己應有的重大貢獻。因此，HT-7U的建造具有十分重大的科學意義。
本項國家級重大科學工程的主要工程目標是必須建設：
可穩態運行的超導托卡馬克HT-7U裝置主機，該實驗裝置應達到如下主要設計參數：
超導縱場場強BT = 3.5T
等離子體大半徑R = 1.78m
等離子體小半徑a = 0.4m
等離子體拉長比K = b/a = 1.6 ~ 2
加熱場最大磁通變化能力△Φ = (8-10)V-S
等離子體電流IP = 1 MA
可穩態運行的低混雜波驅動等離子體電流系統（LHCD），該系統主要工程參數應達到：
總 功 率 P = 3.5 MW
工作頻率 f0 = 2.45 GHz，3.7 GHz
可連續運行的離子迴旋波加熱系統(ECRF)，該系統主要工程參數應達到：
總 功 率 P = 3 ~ 3.5 MW
工作頻率 f0 = 30 ~ 110 MHz
可保證HT-7U基本運行和實驗的其它工程系統：如低溫、診斷、電源、真空、計算機控制、數據採集和處理、水冷系統等，這些子系統的也都毫無疑問必須滿足HT- 7U超導托卡馬克裝置穩態運行的要求。
HT-7U不是一個聚變堆，它是針對目前建造托卡馬克核聚變堆尚存在的前沿性物理問題，進行探索性的實驗研究，為未來穩態、安全、高效的先進商業聚變堆提供物理和工程技術基礎。 HT-7U項目的最高管理機構是由中國科學院任命的「HT- 7U項目管理委員會」，中國科學院副院長白春禮任管委會主任，安徽省常務副省長汪洋任副主任，組成人員有中國科學院秘書長竺玄、副秘書長錢文藻、計財局長顧文琪、基建局長薛鍾靈、基礎局長金鐸和合肥分院院長王紹虎以及國家發展計劃委員會一人、科學技術部一人。
HT-7U項目完全按照國家基建項目實施總經理負責制的組織管理，中國科學院任命的工程指揮部組成人員如下：
萬元熙為項目總經理（項目法人），翁佩德、謝紀康、李建剛任副總經理，
翁佩德兼任總工程師；
王孔嘉任總經濟師；
高大明任總工藝師。
中國科學院還任命了HT-7U項目科技委員會的組成人員，趙仁愷院士任科技委員會主任，徐至展院士、嚴陸光院士和石秉仁研究員任任副主任，組成人員有阮可強院士、賀賢土院士、趙凱華教授、余昌旋教授、舒炎泰教授、陸全康教授和我所的邱勵儉研究員。
為便於切實抓緊、抓好HT-7U項目的建設工作和有關改項目的各項管理工作，所領導決定：
1、設立HT-7U項目總經理辦公會來協調、決定有關HT-7U項目的重大管理方面的決策；
2、成立HT-7U工程總體組(副總工程師、副總工藝師、副總經濟師等組成）；任命了各分項技術負責人，設立由以上人員組成的總工程師辦公會議來研究、解決HT-7U工程建設中的有關設計方案和實施方案方面的重要技術問題；還設立了依邱勵儉為首王紹華、季幼章、許家治等參加的工程顧問組。
工程總體組及各分項技術負責人如下：
副總工程師： 武松濤（主機設計)
畢延芳(低溫系統、超導導體)
高秉鈞 (超導實驗)
李建剛（第一壁及真空系統）
劉正之（電源及控制）
副總工藝師： 王永誠、 孫世洪
副總經濟師： 黃貴、 薑桂萍
總控制、數采及處理系統 羅家融
真空抽充氣及加料、第一壁處理等 辜學茂
水冷系統（包括去離子水冷卻系統） 張祥勤
電網設計及供電系統 孫世洪、周士國
診斷系統 萬寶年
基建（包括冷、暖） 孫世洪
環保分析及安全監控 吳宜燦
LHCD系統 匡光力
ICRH系統 趙燕平
ECRH系統 劉保華
我所目前已介入HT-7U項目建設工作的科研人員大約有近200人，主要有一室和三室的全部人員，二室、五室、六室、七室、八室、十室、十一室、技術中心和研製中心以及管理部門的部分人員。
目前，HT-7U項目的所有設計人員都實行嚴格的崗位責任制，發放崗績津貼，全所上下都對於HT-7U項目的設計和研製傾注了滿腔熱情，提供了各方面的支持。 在所領導和HT-7U工程指揮部的強有力的領導下，在所有參加HT-7U項目的設計和預研工作的同志們的共同努力下（其中也包括有所外的有關工廠和研究部門的大力協作），HT-7U項目的工程設計和預研已經取得了多方面的進展，我們在此簡要介紹如下：
1、HT-7U裝置超導磁體所使用的CICC超導導體的研製取得了重大進展，裝置設計室在合肥電纜廠和西北有色金屬研究院等工業部門的協作下，順利研製出一根長度為200米的模擬CICC導體和兩根總長為600米的全尺寸CICC超導導體，這是我國第一次研製出大電流的低溫超導導體，繼以上的包管焊管製造CICC超導導體後，裝置設計室又在合肥電纜廠和所研製中心的協作下，順利研製出穿管製作的CICC超導導體，這為降低CICC超導導體的造價和減小製造的技術難度起到了決定性的作用。
2、所研製中心已經成功地研製出專用於HT- 7U裝置CICC超導導體繞制的繞線機，並且已經使用該繞線機和模擬CICC導體繞制出2:3尺寸的D形縱場模擬雙餅工藝試驗磁體，這標志著我所研製中心具備了繞制具有較高精度的復雜D形磁體的加工能力。
3、裝置主機設計方案初步完成，其中超導縱場系統已經按兩種超導導體的方案進行了技術方案設計，即基於採用美國SSC電纜的浸泡式超導磁體方案和基於CICC導體的迫流內冷超導磁體方案；極向場電磁參數特別是加熱場參數的優化設計計算取得了比較好的設計計算結果；真空室、內外冷屏、外真空室以及裝置的支撐結構等方案也已初步確定，現正在進行有關的工程設計和工藝技術方面的調研、討論。
4、裝置設計室完成極向場中心螺管模擬線圈的設計，目前正在所研製中心利用自行研製的兩根總長為600米的CICC超導導體進行繞制，這將是我國的第一個大電流低溫超導磁體。
在進行並完成以上工作的同時，為確保HT-7U裝置設計既具有參數先進又穩妥可靠，有選擇地將有關的設計工作作為國際合作項目徵求國外專家的意見，其中對於裝置的總體設計參數和裝置的工程方案設計已經召開了有世界核聚變領域的著名專家參加的國際討論會。與有著豐富超導托卡馬克設計製造經驗的俄羅斯庫爾恰托夫研究院核聚變所和葉夫列莫夫所開展了較為廣泛的合作，對有關的設計計算參數、電磁場分析計算、等離子體的平衡位形設計計算、傳熱和超導移能等進行了分析校核。關於裝置的極向場物理設計和等離子體平衡位形的設計計算方面還與美國GA開展了合作，用美國的程序對HT-7U的設計計算進行了進一步的校核。
目前，除各子系統都在進行緊張的擴大初步設計外，有關的研製工作也在緊張進行中。主要有：
1、通過國際合作，對已經研製出的CICC超導導體進行超導性能方面的綜合測試試驗，以便為CICC超導導體的最終設計提高必要的數據，也為我們自己建立超導導體、超導磁體測試實驗室提供借鑒和經驗。該項工作今年必須完成。
2、裝置設計室完成了低溫超導試驗所必需的試驗大杜瓦的設計，目前正在進行加工製造的詢標、議標工作，今年力爭基本完成加工並進行組裝調試。
3、中心螺管模型磁體必須完成繞制、絕緣處理等全部製造工序，裝置設計室完成的大電流的CICC超導導體的接頭的研製必須在上半年完成，以便確定模型磁體所採用的超導導體接頭形式。
4、單根長度達600米的CICC超導導體穿管生產線今年完成建造，進行試制生產。
全部的裝置設計資料、參考資料、設計計算報告等技術資料都已經在總師辦歸檔保存，已經可以從網路上查閱資料名稱，也可以很方便地去總師辦借閱。有關項目的文件和技術合同、合作協議類資料在項目辦公室保存。 承擔「HT-7U超導托卡馬克裝置建設」項目是對我所的核聚變實驗裝置工程設計能力和技術加工能力以及超導托卡馬克裝置運行實驗的檢驗和挑戰，應該看到盡管我所有著一定的托卡馬克設計、製造、運行和控制的經驗，但對於HT-7U超導托卡馬克裝置這樣的全超導托卡馬克裝置，非但是我們所，即便是世界上的核聚變大國(美國、西歐、日本、法國、俄羅斯等)，也都未曾有這樣的經歷和經驗，所以，可以毫不誇張地說HT-7U超導托卡馬克裝置的建成之日，也一定是我國進入世界核聚變研究大國的行列之日。
正因為如此，HT-7U超導托卡馬克裝置的設計建造以及實驗運行是必然的給我們帶來了巨大的挑戰，我們必須對此有一個清醒的認識。其中最為核心的具有挑戰性的工程技術方面的難點有：
HT-7U裝置所使用的CICC超導導體的設計、研製和試驗測試技術；
較大電流變化、較高磁場變化的超導極向場磁體的設計、製造和試驗測試及實驗運行技術；
非圓、大拉長截面、穩態的等離子體控制技術；
從HT-7U超導托卡馬克裝置建設的立項可以看出，我國的核聚變科學研究工作已經得到國家的大力支持，該項科學研究已經有著廣泛的國際合作的基礎。隨著我國綜合國力的提高，相信國家對聚變研究的支持強度肯定會不斷增加，在此基礎上，中國開發聚變能的研究一定會進入世界先進行列並為人類社會的可持續發展做出重大貢獻。
努力做好我們的工作，把HT-7U裝置早日建成，為把我國建成科技強國而奮斗,為我國的技術進步而努力。 ：
課題號
課題名
負責人
U1010000
主機設計
武松濤
U1020000
低溫系統
畢延芳
U1030000
電源系統
劉正之
U1040000
真空系統
辜學茂
U1050000
超導實驗
高秉鈞
U1060000
第一壁材料
李建剛
U1070000
環保與防護
吳宜燦
U2010000
物理設計
虞清泉
U2020000
低混雜波
匡光力
U2030000
離子迴旋波
趙燕平
U2040000
數采
羅家融
U2050000
控制
羅家融
U2060000
診斷
萬寶年
U2070000
電子迴旋波
劉保華
U3010000
高大明
U3020000
孫世洪
U3030000
孫世洪
U3040000
水冷系統
張祥勤
U3050000
高大明
U3060000
高大明
U4010000
王孔嘉
U4020000
王孔嘉
U4030000
翁佩德
U4040000
王孔嘉
U4050000
王孔嘉
U4060000
高大明
U4070000
王孔嘉

5. 天然氣液化裝置中，三級製冷過程跟二級製冷過程的區別在哪裡請詳細描述！

一、液化天然氣(LiquifiedNaturalGas，簡稱LNG)
主要成分是甲烷,被公認是地球上最干凈的能源。無色、無味、無毒且無腐蝕性，其體積約為同量氣態天然氣體積的1/600，液化天然氣的重量僅為同體積水的45%左右。其製造過程是先將氣田生產的天然氣凈化處理，經一連串超低溫液化後，利用液化天然氣船運送。燃燒後對空氣污染非常小，而且放出熱量大，所以液化天然氣好。
它是天然氣經壓縮、冷卻，在-160度下液化而成。其主要成分為甲烷，用專用船或油罐車運輸，使用時重新氣化。20世紀70年代以來，世界液化天然氣產量和貿易量迅速增加，2005年LNG國際貿易量達1888.1億立方米，最大出口國是印度尼西亞，出口314.6億立方米；最大進口國是日本763.2億立方米。
二、國內外概況及發展趨勢
1941 年在美國克利夫蘭建成了世界第一套工業規模的 LNG 裝置，液化能力為 8500 m3 /d 。從 60 年代開始， LNG 工業得到了迅猛發展，規模越來越大，基本負荷型液化能力在 2. 5 × 104 m3 /d 。據資料[3]介紹，目前各國投產的 LNG 裝置已達 160 多套， LNG 出口總量已超過 46.1 8 × 106 t/a 。
天然氣的主要成分是甲烷，甲烷的常壓沸點是 -16 1 ℃ ，臨界溫度為 -84 ℃ ，臨界壓力為 4.1MPa 。 LNG 是液化天然氣的簡稱，它是天然氣經過凈化（脫水、脫烴、脫酸性氣體）後[4]，採用節流、膨脹和外加冷源製冷的工藝使甲烷變成液體而形成的[5]。
2.1 國外研究現狀
國外的液化裝置規模大、工藝復雜、設備多、投資高，基本都採用階式製冷和混合冷劑製冷工藝，目前兩種類型的裝置都在運行，新投產設計的主要是混合冷劑製冷工藝，研究的主要目的在於降低液化能耗。製冷工藝從階式製冷改進到混合冷劑製冷循環，目前有報道又有 C Ⅱ -2 新工藝[6]，該工藝既具有純組分循環的優點，如簡單、無相分離和易於控制，又有混合冷劑製冷循環的優點，如天然氣和製冷劑製冷溫位配合較好、功效高、設備少等優點。
法國 Axens 公司與法國石油研究所 (IFP) 合作，共同開發的一種先進的天然氣液化新工藝—— Liquefin 首次工業化，該工藝為 LNG 市場奠定了基礎。其生產能力較通用的方法高 15%-20% ，生產成本低 25% 。使用 Liquefin 法之後，每單元液化裝置產量可達 600 × 104 t/y 以上。採用 Liquefin 工藝生產 LNG 的費用每噸可降低 25% [7] 。該工藝的主要優點是使用了翅片式換熱器和熱力學優化後的工藝，可建設超大容量的液化裝置。 Axens 已經給美國、歐洲、亞洲等幾個主要地區提出使用該工藝的建議，並正在進行前期設計和可行性研究。 IFP 和 Axens 開發的 Liquefin 工藝的安全、環保、實用及創新特點最近已被世界認可，該工藝獲得了化學工程師學會授予的「工程優秀獎」 [8] 。
美國德克薩斯大學工程實驗站，開發了一種新型天然氣液化的技術—— GTL 技術已申請專利。該技術比目前開發的 GTL 技術更適用於小規模裝置，可加工 30.5 × 104 m3 /d 的天然氣。該實驗站的 GTL 已許可給合成燃料 (Synfuels) 公司。該公司在 A ＆ M 大學校園附近建立了一套 GTL 中試裝置，目前正在進行經濟性模擬分析。新工藝比現有技術簡單的多，不需要合成氣，除了發電之外，也不需要使用氧氣。其經濟性、規模和生產方面都不同於普通的費托 GTL 工藝。第一套工業裝置可能在 2004 年上半年建成[9]。
2.2 國內研究現狀
早在 60 年代，國家科委就制訂了 LNG 發展規劃， 60 年代中期完成了工業性試驗，四川石油管理局威遠化工廠擁有國內最早的天然氣深冷分離及液化的工業生產裝置，除生產 He 外，還生產 LNG 。 1991 年該廠為航天部提供 30tLNG 作為火箭試驗燃料。與國外情況不同的是，國內天然氣液化的研究都是以小型液化工藝為目標，有關這方面的文獻發表較多[10]，以下就國內現有的天然氣液化裝置工藝作簡單介紹。
2.2.1 四川液化天然氣裝置
由中國科學院北京科陽氣體液化技術聯合公司與四川簡陽市科陽低溫設備公司合作研製的 300l/h 天然氣液化裝置，是用 LNG 作為工業和民用氣調峰和以氣代油的示範工程。該裝置於 1992 年建成，為 LNG 汽車研究提供 LNG 。
該裝置充分利用天然氣自身的壓力，採用氣體透平膨脹機製冷使天然氣液化，用於民用天然氣調峰或生產 LNG ，工藝流程合理，採用氣體透平膨脹機，技術較先進。該裝置基本不消耗水、電，屬節能工程，但液化率很低，約 10% 左右，這是與它的設計原則一致的。
2.2.2 吉林油田液化天然氣裝置
由吉林油田、中國石油天然氣總公司和中科院低溫中心聯合開發研製的 500l/h 撬裝式工業試驗裝置於 1996 年 12 月整體試車成功，該裝置採用以氮氣為冷劑的膨脹機循環工藝，整個裝置由 10 個撬塊組成，全部設備國產化 [11]。
該裝置採用氣體軸承透平膨脹機；國產分子篩深度脫除天然氣中的水和 CO2 ，工藝流程簡單，採用撬裝結構，符合小型裝置的特點。採用純氮作為製冷工質，功耗比採用冷劑的膨脹機循環要高。沒有充分利用天然氣自身壓力，將天然氣在中壓下（ 5.0MPa 左右）液化（較高壓力下液化既可提高氮氣的製冷溫度，又可減少製冷負荷），因此該裝置功耗大。
2.2.3 陝北氣田液化天然氣
1999 年 1 月建成投運的 2 × 104 m3 /d 「陝北氣田 LNG 示範工程」是發展我國 LNG 工業的先導工程，也是我國第一座小型 LNG 工業化裝置。該裝置採用天然氣膨脹製冷循環，低溫甲醇洗和分子篩乾燥聯合進行原料氣凈化，氣波製冷機和透平膨脹機聯合進行低溫製冷，燃氣機作為循環壓縮機的動力源，利用燃氣發動機的尾氣作為加熱分子篩再生氣的熱源。該裝置設備全部國產化。裝置的成功投運為我國在邊遠油氣田上利用天然氣生產 LNG 提供了經驗[12]。
2.2.4 中原油田液化天然氣裝置
中原油田曾經建設了我國最大的 LNG 裝置，原料氣規模為 26.6 5 × 104 m3 /d 、液化能力為 1 0 × 104 m3 /d 、儲存能力為 1200 m3 、液化率為 37.5%[13]。目前，在充分吸取國外先進工藝技術的基礎上，結合國內、國外有關設備的情況，主要針對自身氣源特點，又研究出 LNG 工藝技術方案 [14] 。該工藝流程採用常用的分子篩吸附法脫水，液化工藝選用丙烷預冷 + 乙烯預冷 + 節流。
裝置在原料氣量 30× 104 m3 /d 時，收率高達 51.4% ，能耗為 0.13 Kwh/Nm3 。其優點在於各製冷系統相對獨立，可靠性、靈活性好。但是工藝相對較復雜，須兩種製冷介質和循環，設備投資高。由於該廠充分利用了油田氣井天然氣的壓力能，所以液化成本低。
2.2.5 天津大學的小型液化天然氣（ LNG ）裝置
小型 LNG 裝置與大型裝置相比，不僅具有原料優勢、市場優勢而且投資低、可搬遷、靈活性大[15]。 LNG 裝置主要是用胺基溶劑系統對天然氣進行預處理，脫除 CO2 等雜質；分子篩脫水；液化幾個步驟。裝置採用單級混合製冷系統；閉合環路製冷循環用壓縮機壓縮製冷劑。單級混合製冷劑工藝操作簡便、效率高，適用於小型 LNG 裝置。
壓縮機的驅動機可用燃氣輪機或電動馬達。電價低的地區可優先考慮電動馬達（成本低、維修簡單）。在燃料氣價格低的地區，燃氣透平將是更好的選擇方案。經濟評估結果表明，採用燃氣輪機驅動機的液化裝置，投資費要比選用電動馬達高出 200 萬~ 400 萬美元。據對一套 15 × 106ft 3 /d 液化裝置進行的成本估算，調峰用的 LNG 項目儲罐容積為 10 萬 m3 ，而用於車用燃料的 LNG 項目僅需 700m3 儲罐，導致最終調峰用的 LNG 成本為 2.03 ~ 2.11 美元 /1000ft3 ，而車用 LNG 成本僅 0.98 ~ 0.99 美元 /1000 ft3 。
2.2.6 西南石油學院液化新工藝
該工藝日處理 3.0 × 104 m3 天然氣，主要由原料氣 （ CH4 : 95.28% ， CO2 :2.9% ） 脫 CO2 、脫水、丙烷預冷、氣波製冷機製冷和循環壓縮等系統組成。 以 SRK 狀態方程作為基礎模型，開發了天然氣液化工藝軟體。 天然氣壓縮機的動力採用天然氣發動機，小負荷電設備用天然氣發電機組供電，解決了邊遠地區無電或電力緊張的難題。由於邊遠地區無集輸管線可利用，將未能液化的天然氣循環壓縮，以提高整套裝置的天然氣液化率。
裝置採用一乙醇胺法（ MK-4 ）脫除 CO2 。由於處理量小，脫二氧化碳的吸收塔和再生塔應採用高效填料塔 [16] 。由於混合製冷劑，國內沒有成熟的技術和設計、運行管理經驗，儀表控制系統較復雜。同時考慮到原料氣中甲烷含量高，有壓力能可以利用。故採用天然氣直接膨脹製冷作為天然氣液化循環工藝[17]。氣波製冷屬於等熵膨脹過程，氣波製冷機是在熱分離機的基礎上，運用氣體波運動的理論研製的。在結構上吸收了熱分離機的一些優點，同時增加了微波吸收腔這一關鍵裝置，在原理上與熱分離機存在明顯不同，更加有效地利用氣體的壓力，提高了製冷效率。
2.2.7 哈爾濱燃氣工程設計研究院與哈爾濱工業大學
LNG 系統主要包括天然氣預處理、天然氣的低溫液化、天然氣的低溫儲存及天然氣的氣化和輸出等[18]。經過處理的天然氣通過一個多級單混冷凝過程被液化，製冷壓縮機是由天然氣發動機驅動。 LNG 儲罐為一個雙金屬壁的絕熱罐，內罐和外罐分別是由鎳鋼和碳鋼製成 [19] 。
循環氣體壓縮機一般採用天然氣驅動，可節省運行費用而使投資快速收回。壓縮機一般採用非潤滑式特殊設計，以避免天然氣被潤滑油污染[20]。採用裝有電子速度控制系統的透平，而且新型透平的最後幾級葉片用鑽合金製造，改善了機械運轉。安裝於透平壓縮機上的新型離合器是撓性的，它們的可靠性比較高，還可以調整間隙。