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1. 我国有哪些在国外留学后回国做出贡献的人

我国有很多在国外留学后回国做出贡献的人,如华罗庚、李四光、邓稼先、周培源、钱学森、苏步青等。
1、著名数学家华罗庚在1946年应聘到美国讲学，很受学术界器重。当时，美国的伊利诺大学以一万美元的年薪，与他订立了终身教授的聘约。华罗庚的生活一下子舒适起来了，不仅有了小洋楼，大学方面还特地给他配备了四名助手和一名打字员。新中国成立后，一些人总以为华罗庚在美国已功成名就，生活优裕，是不会回来的了。然而，物质、金钱、地位并没有能羁绊住他的爱国之心。1950年2月，华罗庚毅然放弃了在美国“阔教授”的待遇，冲破重重封锁回到祖国。途经香港时，他写了一封《告留美同学的公开信》，抒发了他献身祖国的热情。他满腔热忱地呼吁：“为了国家民族，我们应当回去！”“锦城虽乐，不如回故乡；梁园虽好，非久留之地。”
主要成就：中国解析数论的创始人和开拓者
名言：工作到生命的最后一刻

2、著名地质学家李四光早年在英国伯明翰大学苦读六年，取得了地质学硕士学位。他的老师鲍尔敦教授劝他留下深造，获得博士学位后再回国。李四光谢绝了老师的好意，他回答说：“不，我想把我学到的知识，尽快贡献给我的祖国。”1920年回国工作，直到1937年抗日战争爆发为止。后来，一度出国，在国外仍坚持地质学的研究工作。到1950年，他放弃国外优厚条件，在新中国百废待兴之际，毅然从英国绕道回国，作为新中国的地质部长为我国石油事业立下卓越功勋。
主要成就：创立地质力学理论、为中国甩掉“贫油”帽子、为中国原子弹氢弹的研制成功作出贡献。

3、我国“两弹”元勋邓稼先，在美国获得博士学位后，美国要给他很好的条件和优厚的待遇，希望他能长期在美国工作。但是，邓稼先并未因高官厚禄而动摇他回祖国工作的决心。1950年，他胸怀报国之志，回到了祖国，为“两弹”的研制成功作出了卓越的贡献。 从原子弹、氢弹原理的突破和试验成功及其武器化，到新的核武器的重大原理突破和研制试验，均做出了重大贡献；作为主要参加者，其成果曾获国家自然科学奖一等奖和国家科技进步奖特等奖；邓稼先被称为“中国原子弹之父”。

4、中国当代著名物理学家周培源，在1945年受邀参加美国战时科学研究与发展局的研究工作。伴随第二次世界大战的结束，美国海军部成立了海军军工试验站，并希望周培源到该站工作，待遇甚优。但海军部是美国的政府部门，在海军部所属单位任职便成为美国政府的公务员，外籍人员须加入美国籍才能参加。周培源当即向美方提出三条件：第一，不加入美国籍；第二，只承担临时性的研究任务；第三，可以随时离去。1947年2月，周培源毅然带着妻儿离开美国回到了自己祖国的怀抱。学术成就：为物理学基础理论的两个重要方面，即爱因斯坦广义相对论中的引力论和流体力学中的湍流理论的研究，奠定了湍流模式理论的基础；研究并初步证实了广义相对论引力论中“坐标有关”的重要论点。

5、我国原子能科学事业创始人钱三强，1937年赴法国留学研究原子理论，被小居里夫妇认为他是最优秀的科研人员。1948年，钱三强和夫人何泽慧提出回国，导师和同事们都再三劝说、挽留。国民党政府驻法大使恶狠狠地威胁说：“看他能上得了大陆的岸，那才怪呢！”这意思很明白。如果钱三强坚持要回祖国，国民党特务就会在半路上下毒手。钱三强不顾个人安危，置生死于不顾，与夫人抱着刚刚半岁的女儿，果断而机智地回到祖国怀抱，为发展我国原子能事业做出了重大贡献，被誉为中国“核弹之父”。

6、被誉为“中国现代火箭之父”的钱学森，是著名的航天工程和空气动力专家。他早年留学美国，在冯•卡门教授的指导下，在火箭研究中取得了重大进展，为反法西斯的胜利做出了重大贡献。1947年，刚刚36岁的钱学森被聘请为美国麻省工学院的终身教授。新中国成立的喜讯传到钱学森那里，他想：“我是一个中国人，我可以放弃这里的一切，但不能放弃祖国。我应早日回到祖国去，为建设新中国贡献自己的全部力量。”为了报效新生而落后的祖国，钱学森从1950年起在美国向其当局正式提出回国申请。但是，美国当局却百般阻挠并加以迫害，没收了钱学森的各种资料和书籍，并诬蔑陷害他为“间谍”，对他进行审讯和监禁，将他关押在一个孤岛上，仅半个月，就使他的体重减轻了14公斤。当时美国当局声称，只要钱学森放弃了回国念头，就照常给他提供实验室和仪器设备。可是，钱学森宁死也要回国，始终没有屈服。通过五年的艰苦斗争，在周恩来总理的亲切关怀下，钱学森于1955年9月17日踏上了归国的路程。回国后，钱学森为新中国的航天事业跃入世界前列立下了不朽的功勋。

7、著名数学家苏步青早年留学日本，1931年获得博士学位。日本不少名牌大学以高薪聘请他，但他想到出国留学是为了掌握科学、报效祖国，就一一辞谢，毅然回国。回国后，他在浙江大学执教，竟一连四个月领不到工资，穷得连饭都难以吃饱，而当时日本帝国大学还答应保留他半年的工资。贫贱难移爱国心，苏步青毫无再去日本之意。抗日战争爆发后，日本帝国大学又发来电报，请他前往任教。出于民族大义，他一口回绝道：“我要留在自己的祖国。祖国再穷，我也要为她奋斗，为她服务！”

8、中国核物理学家王淦昌早年为了支持抗日战争，把日本侵略者早日赶出去，他就将自己家中积蓄的白银、首饰全都献给了祖国。1961年，当国内出现了严重的自然灾害，钱财十分短缺时，身在苏联的王淦昌就将自己省吃俭用节约下来的十四万卢布（约合人民币2至3万元）交给中国驻苏大使馆转赠给祖国和人民。1982年，王淦昌又将自己荣获国家自然科学一等奖的奖金三千元全部都捐赠给了小学。
主要成就：中国实验原子核物理、宇宙射线及基本粒子物理研究的主要奠基人和开拓者，在国际上享有很高的声誉。被誉为“中国核武器之父”、“中国原子弹之父”。在70年科研生涯中，他奋力攀登，取得了多项令世界瞩目的科学成就。1998年12月10日21时48分，王淦昌因病在北京逝世，享年91岁。

2. 经纬仪使用方法

测量时，将经纬仪安置在三脚架上，用垂球或光学对点器将仪器中心对准地面测站点上，用水准器将仪器定平，用望远镜瞄准测量目标，用水平度盘和竖直度盘测定水平角和竖直角。

按精度分为精密经纬仪和普通经纬仪；按读数设备可分为光学经纬仪和游标经纬仪；按轴系构造分为复测经纬仪和方向经纬仪。

此外，有可自动按编码穿孔记录度盘读数的编码度盘经纬仪；可连续自动瞄准空中目标的自动跟踪经纬仪；利用陀螺定向原理迅速独立测定地面点方位的陀螺经纬仪和激光经纬仪；具有经纬仪、子午仪和天顶仪三种作用的供天文观测的全能经纬仪；将摄影机与经纬仪结合一起供地面摄影测量用的摄影经纬仪等。

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经纬仪根据度盘刻度和读数方式的不同，分为电子经纬仪和光学经纬仪。目前我国主要使用光学经纬仪和电子经纬仪，游标经纬仪早已淘汰。

光学经纬的水平棚仿度盘和竖直度盘棚液用玻链和物璃制成，在度盘平面的周围边缘刻有等间隔的分划线，两相邻分划线间距所对的圆心角称为度盘的格值，又称度盘的最小分格值。一般以格值的大小确定精度，分为：

DJ6 度盘格值为1° DJ2 度盘格值为20′ DJ1 （T3）度盘格值为4′

按精度从高精度到低精度分：DJ0.7,DJ1,DJ2,DJ6,DJ30等（D,J分别为大地和经纬仪的首字母）

经纬仪是测量任务中用于测量角度的精密测量仪器，可以用于测量角度、工程放样以及粗略的距离测取。整套仪器由仪器、脚架部两部分组成。

3. 工程机械有哪些

机械设备种类繁多。机械设备运行时，其一些部件甚至其本身可进行不同形式的机械运动。机械设备由驱动装置、变速装置、传动装置、工作装置、制动装置、防护装置、润滑系统、冷却系统等部分组成。
机械行业的主要产品包括以下12类：
(1)农业机械：拖拉机、播种机、收割机械等。
(2)重型矿山机械：冶金机械、矿山机械、起重机械、装卸机械、工矿车辆、水泥设备等。
(3)工程机械：叉车、铲土运输机械、压实机械、混凝土机械等。
(4)石化通用机械：石油钻采机械、炼油机械、化工机械、泵、风机、阀门、气体压缩机、制冷空调机械、造纸机械、印刷机械、塑料加工机械、制药机械等。
(5)电工机械：发电机械、变压器、电动机、高低压开关、电线电缆、蓄电池、电焊机、家用电器等。
(6)机床：金属切削机床、锻压机械、铸造机械、木工机械等。
(7)汽车：载货汽车、公路客车、轿车、改装汽车、摩托车等。
(8)仪器仪表：自动化仪表、电工仪器仪表、光学仪器、成分分析仪、汽车仪器仪表、电料装备、电教设备、照相机等。
(9)基础机械：轴承、液压件、密封件、粉末冶金制品、标准紧固件、工业链条、齿轮、模具等。
(10)包装机械：包装机、装箱机、输送机等。
(11)环保机械：水污染防治设备、大气污染防治设备、固体废物处理设备等。
(12)矿山机械[1]

4. 超导托卡马克的“HT-7U超导托卡马克装置建设”介绍

HT- 7U超导托卡马克以其具有低温超导的纵场磁体系统和极向场超导磁体系统而受到国内外聚变界的广泛关注。我们等离子体物理研究所的全体员工为我们所能承担这样一个国家级的重大科学研究工程项目而感到无比荣幸，为使我所广大科研人员特别是未能直接承担这个科研任务的同志们能较为全面的了解该科研项目的情况，进而也为完成该项目献计献策，特在此简要介绍有关该项目的立项、预研、设计等情况。我们非常欢迎所内外的广大科研人员都来关心、关注HT-7U工程项目的设计和建造，为顺利完成这一重大科学工程项目而努力。 近年来，我国的核聚变研究伴随着全面改革开放和国家的综合国力的增强从而对科学技术研究及教育投入的逐步增加而得到长足的发展，多年来陆续建成的一批核聚变实验研究装置都取得了极好的实验研究成果。其中建在我所的HT-7超导托卡马克尤其以其具有低温超导纵场磁体系统而倍受国内外聚变界的关注。为了更进一步发展、推进我国的聚变科学研究事业，探索非圆、大拉长截面、稳态的等离子体实验控制技术，更深入研究全低温超导托卡马克实验装置的设计、建造和实验技术，从而全面掌握托卡马克类核聚变实验装置各种技术，我所在HT-7投入运行并取得良好实验结果的同时，适时提出建造HT-7的升级装置“HT-7U全超导托卡马克装置”的计划。所谓全超导意为构成托卡马克装置的全部纵场系统和极向场系统都采用低温超导磁体组成。这个计划得到了世界聚变科学研究专家们的极大支持，我所为该计划的顺利实现作了大量的先期预研和设计计算工作。
下面简要回顾一下HT-7U全超导托卡马克装置的立项历程：
1993年10月，以欧共体聚变部名誉主任帕仑布教授为首的来自国际上各大核聚变实验室的12位著名聚变科学家，对我所当时正在建设的HT-7超导托卡马克装置和中国科学院等离子体所的聚变研究发展战略进行了评议。这是我所第一次提出分三阶段实施聚变科学研究的计划。
1994年底，科学院基础局邀请了6位两院院士和8位专家在合肥召开了“HT-7U超导托卡马克计划座谈会”，这是HT-7U计划首次较正式提出。
1996年初，部分两院院士在京西宾馆对“九五”国家重大科学工程项目进行初步评估，HT-7U装置建设第一次得到国家级专家的赞同并被列入前十位项目中。
1997年6月，国家科技领导小组批准中国科学院关于“HT-7U大科学工程项目立项”的申请，该项目正式进入国家重大科学工程项目的立项操作程序。
1997年10月，由国家计委委托中国科学院主持召开“HT-7U工程项目建议书专家评估会”；该项目的建设方案和计划获得与会专家的好评。
1998年4月，正式通过国家计划发展委员会委托中国国际工程咨询公司主持召开的“HT-7U工程项目建议书专家评估会”的评估论证，这表明该项目的科学目标和技术参数及方案都得到专家们的赞许。
1998年7月，国家发展计划委员会正式批复“HT-7U工程项目建议书”（批文中同意“由中科院等离子体所承担建设”，“具有超导纵场和极向场线圈，具有D形非圆截面，包括托卡马克、低温致冷等9个子系统”。批文规定“在2003年6月完成建设工作并进行鉴定验收。项目总投资控制在1.65亿元”）
1998年10月，HT-7U工程项目可行性研究报告在北京获得中国科学院基建局主持的专家评估会一致通过，至此，该项目的设计方案和工程经费基本确定，国家发展计划委员会和财政部依此拨出专项经费。 受控热核聚变的实验和研究，经过50多年核聚变界科学家们的不懈努力，终于在常规Tokamak类型的装置上取得了突破性的进展。但是按照常规托卡马克装置建堆，不仅体积大、效率低，而且是脉冲运行。但是，一个经济实用的商用堆必须是高效、紧凑和稳态运行的。超导托卡马克正是在这一点有着极大的优势，即可以稳态运行。如果在超导托卡马克上实现了稳态运行又在稳态运行条件下大大改善了约束，则将为未来稳态、先进聚变反应堆奠定工程技术和物理基础，意义十分重大。
HT-7U不仅是一个全超导托卡马克而且具有会改善等离子体约束状况的大拉长非圆截面的等离子体位形，它的建成将使我国在2003年左右成为世界上少数几个拥有这种类型超导托卡马克装置的国家，从而使我国磁约束核聚变研究进入世界前沿。在装置建成后的10~15年期间，能在装置上对建造稳态先进的托卡马克核聚变堆的前沿性物理问题开展探索性的实验研究。HT- 7U的建成将使中国在人类开发清洁而又无限的核聚变能的领域内做出自己应有的重大贡献。因此，HT-7U的建造具有十分重大的科学意义。
本项国家级重大科学工程的主要工程目标是必须建设：
可稳态运行的超导托卡马克HT-7U装置主机，该实验装置应达到如下主要设计参数：
超导纵场场强BT = 3.5T
等离子体大半径R = 1.78m
等离子体小半径a = 0.4m
等离子体拉长比K = b/a = 1.6 ~ 2
加热场最大磁通变化能力△Φ = (8-10)V-S
等离子体电流IP = 1 MA
可稳态运行的低混杂波驱动等离子体电流系统（LHCD），该系统主要工程参数应达到：
总 功 率 P = 3.5 MW
工作频率 f0 = 2.45 GHz，3.7 GHz
可连续运行的离子回旋波加热系统(ECRF)，该系统主要工程参数应达到：
总 功 率 P = 3 ~ 3.5 MW
工作频率 f0 = 30 ~ 110 MHz
可保证HT-7U基本运行和实验的其它工程系统：如低温、诊断、电源、真空、计算机控制、数据采集和处理、水冷系统等，这些子系统的也都毫无疑问必须满足HT- 7U超导托卡马克装置稳态运行的要求。
HT-7U不是一个聚变堆，它是针对目前建造托卡马克核聚变堆尚存在的前沿性物理问题，进行探索性的实验研究，为未来稳态、安全、高效的先进商业聚变堆提供物理和工程技术基础。 HT-7U项目的最高管理机构是由中国科学院任命的“HT- 7U项目管理委员会”，中国科学院副院长白春礼任管委会主任，安徽省常务副省长汪洋任副主任，组成人员有中国科学院秘书长竺玄、副秘书长钱文藻、计财局长顾文琪、基建局长薛钟灵、基础局长金铎和合肥分院院长王绍虎以及国家发展计划委员会一人、科学技术部一人。
HT-7U项目完全按照国家基建项目实施总经理负责制的组织管理，中国科学院任命的工程指挥部组成人员如下：
万元熙为项目总经理（项目法人），翁佩德、谢纪康、李建刚任副总经理，
翁佩德兼任总工程师；
王孔嘉任总经济师；
高大明任总工艺师。
中国科学院还任命了HT-7U项目科技委员会的组成人员，赵仁恺院士任科技委员会主任，徐至展院士、严陆光院士和石秉仁研究员任任副主任，组成人员有阮可强院士、贺贤土院士、赵凯华教授、余昌旋教授、舒炎泰教授、陆全康教授和我所的邱励俭研究员。
为便于切实抓紧、抓好HT-7U项目的建设工作和有关改项目的各项管理工作，所领导决定：
1、设立HT-7U项目总经理办公会来协调、决定有关HT-7U项目的重大管理方面的决策；
2、成立HT-7U工程总体组(副总工程师、副总工艺师、副总经济师等组成）；任命了各分项技术负责人，设立由以上人员组成的总工程师办公会议来研究、解决HT-7U工程建设中的有关设计方案和实施方案方面的重要技术问题；还设立了依邱励俭为首王绍华、季幼章、许家治等参加的工程顾问组。
工程总体组及各分项技术负责人如下：
副总工程师： 武松涛（主机设计)
毕延芳(低温系统、超导导体)
高秉钧 (超导实验)
李建刚（第一壁及真空系统）
刘正之（电源及控制）
副总工艺师： 王永诚、 孙世洪
副总经济师： 黄贵、 姜桂萍
总控制、数采及处理系统 罗家融
真空抽充气及加料、第一壁处理等 辜学茂
水冷系统（包括去离子水冷却系统） 张祥勤
电网设计及供电系统 孙世洪、周士国
诊断系统 万宝年
基建（包括冷、暖） 孙世洪
环保分析及安全监控 吴宜灿
LHCD系统 匡光力
ICRH系统 赵燕平
ECRH系统 刘保华
我所目前已介入HT-7U项目建设工作的科研人员大约有近200人，主要有一室和三室的全部人员，二室、五室、六室、七室、八室、十室、十一室、技术中心和研制中心以及管理部门的部分人员。
目前，HT-7U项目的所有设计人员都实行严格的岗位责任制，发放岗绩津贴，全所上下都对于HT-7U项目的设计和研制倾注了满腔热情，提供了各方面的支持。 在所领导和HT-7U工程指挥部的强有力的领导下，在所有参加HT-7U项目的设计和预研工作的同志们的共同努力下（其中也包括有所外的有关工厂和研究部门的大力协作），HT-7U项目的工程设计和预研已经取得了多方面的进展，我们在此简要介绍如下：
1、HT-7U装置超导磁体所使用的CICC超导导体的研制取得了重大进展，装置设计室在合肥电缆厂和西北有色金属研究院等工业部门的协作下，顺利研制出一根长度为200米的模拟CICC导体和两根总长为600米的全尺寸CICC超导导体，这是我国第一次研制出大电流的低温超导导体，继以上的包管焊管制造CICC超导导体后，装置设计室又在合肥电缆厂和所研制中心的协作下，顺利研制出穿管制作的CICC超导导体，这为降低CICC超导导体的造价和减小制造的技术难度起到了决定性的作用。
2、所研制中心已经成功地研制出专用于HT- 7U装置CICC超导导体绕制的绕线机，并且已经使用该绕线机和模拟CICC导体绕制出2:3尺寸的D形纵场模拟双饼工艺试验磁体，这标志着我所研制中心具备了绕制具有较高精度的复杂D形磁体的加工能力。
3、装置主机设计方案初步完成，其中超导纵场系统已经按两种超导导体的方案进行了技术方案设计，即基于采用美国SSC电缆的浸泡式超导磁体方案和基于CICC导体的迫流内冷超导磁体方案；极向场电磁参数特别是加热场参数的优化设计计算取得了比较好的设计计算结果；真空室、内外冷屏、外真空室以及装置的支撑结构等方案也已初步确定，现正在进行有关的工程设计和工艺技术方面的调研、讨论。
4、装置设计室完成极向场中心螺管模拟线圈的设计，目前正在所研制中心利用自行研制的两根总长为600米的CICC超导导体进行绕制，这将是我国的第一个大电流低温超导磁体。
在进行并完成以上工作的同时，为确保HT-7U装置设计既具有参数先进又稳妥可靠，有选择地将有关的设计工作作为国际合作项目征求国外专家的意见，其中对于装置的总体设计参数和装置的工程方案设计已经召开了有世界核聚变领域的著名专家参加的国际讨论会。与有着丰富超导托卡马克设计制造经验的俄罗斯库尔恰托夫研究院核聚变所和叶夫列莫夫所开展了较为广泛的合作，对有关的设计计算参数、电磁场分析计算、等离子体的平衡位形设计计算、传热和超导移能等进行了分析校核。关于装置的极向场物理设计和等离子体平衡位形的设计计算方面还与美国GA开展了合作，用美国的程序对HT-7U的设计计算进行了进一步的校核。
目前，除各子系统都在进行紧张的扩大初步设计外，有关的研制工作也在紧张进行中。主要有：
1、通过国际合作，对已经研制出的CICC超导导体进行超导性能方面的综合测试试验，以便为CICC超导导体的最终设计提高必要的数据，也为我们自己建立超导导体、超导磁体测试实验室提供借鉴和经验。该项工作今年必须完成。
2、装置设计室完成了低温超导试验所必需的试验大杜瓦的设计，目前正在进行加工制造的询标、议标工作，今年力争基本完成加工并进行组装调试。
3、中心螺管模型磁体必须完成绕制、绝缘处理等全部制造工序，装置设计室完成的大电流的CICC超导导体的接头的研制必须在上半年完成，以便确定模型磁体所采用的超导导体接头形式。
4、单根长度达600米的CICC超导导体穿管生产线今年完成建造，进行试制生产。
全部的装置设计资料、参考资料、设计计算报告等技术资料都已经在总师办归档保存，已经可以从网络上查阅资料名称，也可以很方便地去总师办借阅。有关项目的文件和技术合同、合作协议类资料在项目办公室保存。 承担“HT-7U超导托卡马克装置建设”项目是对我所的核聚变实验装置工程设计能力和技术加工能力以及超导托卡马克装置运行实验的检验和挑战，应该看到尽管我所有着一定的托卡马克设计、制造、运行和控制的经验，但对于HT-7U超导托卡马克装置这样的全超导托卡马克装置，非但是我们所，即便是世界上的核聚变大国(美国、西欧、日本、法国、俄罗斯等)，也都未曾有这样的经历和经验，所以，可以毫不夸张地说HT-7U超导托卡马克装置的建成之日，也一定是我国进入世界核聚变研究大国的行列之日。
正因为如此，HT-7U超导托卡马克装置的设计建造以及实验运行是必然的给我们带来了巨大的挑战，我们必须对此有一个清醒的认识。其中最为核心的具有挑战性的工程技术方面的难点有：
HT-7U装置所使用的CICC超导导体的设计、研制和试验测试技术；
较大电流变化、较高磁场变化的超导极向场磁体的设计、制造和试验测试及实验运行技术；
非圆、大拉长截面、稳态的等离子体控制技术；
从HT-7U超导托卡马克装置建设的立项可以看出，我国的核聚变科学研究工作已经得到国家的大力支持，该项科学研究已经有着广泛的国际合作的基础。随着我国综合国力的提高，相信国家对聚变研究的支持强度肯定会不断增加，在此基础上，中国开发聚变能的研究一定会进入世界先进行列并为人类社会的可持续发展做出重大贡献。
努力做好我们的工作，把HT-7U装置早日建成，为把我国建成科技强国而奋斗,为我国的技术进步而努力。 ：
课题号
课题名
负责人
U1010000
主机设计
武松涛
U1020000
低温系统
毕延芳
U1030000
电源系统
刘正之
U1040000
真空系统
辜学茂
U1050000
超导实验
高秉钧
U1060000
第一壁材料
李建刚
U1070000
环保与防护
吴宜灿
U2010000
物理设计
虞清泉
U2020000
低混杂波
匡光力
U2030000
离子回旋波
赵燕平
U2040000
数采
罗家融
U2050000
控制
罗家融
U2060000
诊断
万宝年
U2070000
电子回旋波
刘保华
U3010000
高大明
U3020000
孙世洪
U3030000
孙世洪
U3040000
水冷系统
张祥勤
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. 天然气液化装置中，三级制冷过程跟二级制冷过程的区别在哪里请详细描述！

一、液化天然气(LiquifiedNaturalGas，简称LNG)
主要成分是甲烷,被公认是地球上最干净的能源。无色、无味、无毒且无腐蚀性，其体积约为同量气态天然气体积的1/600，液化天然气的重量仅为同体积水的45%左右。其制造过程是先将气田生产的天然气净化处理，经一连串超低温液化后，利用液化天然气船运送。燃烧后对空气污染非常小，而且放出热量大，所以液化天然气好。
它是天然气经压缩、冷却，在-160度下液化而成。其主要成分为甲烷，用专用船或油罐车运输，使用时重新气化。20世纪70年代以来，世界液化天然气产量和贸易量迅速增加，2005年LNG国际贸易量达1888.1亿立方米，最大出口国是印度尼西亚，出口314.6亿立方米；最大进口国是日本763.2亿立方米。
二、国内外概况及发展趋势
1941 年在美国克利夫兰建成了世界第一套工业规模的 LNG 装置，液化能力为 8500 m3 /d 。从 60 年代开始， LNG 工业得到了迅猛发展，规模越来越大，基本负荷型液化能力在 2. 5 × 104 m3 /d 。据资料[3]介绍，目前各国投产的 LNG 装置已达 160 多套， LNG 出口总量已超过 46.1 8 × 106 t/a 。
天然气的主要成分是甲烷，甲烷的常压沸点是 -16 1 ℃ ，临界温度为 -84 ℃ ，临界压力为 4.1MPa 。 LNG 是液化天然气的简称，它是天然气经过净化（脱水、脱烃、脱酸性气体）后[4]，采用节流、膨胀和外加冷源制冷的工艺使甲烷变成液体而形成的[5]。
2.1 国外研究现状
国外的液化装置规模大、工艺复杂、设备多、投资高，基本都采用阶式制冷和混合冷剂制冷工艺，目前两种类型的装置都在运行，新投产设计的主要是混合冷剂制冷工艺，研究的主要目的在于降低液化能耗。制冷工艺从阶式制冷改进到混合冷剂制冷循环，目前有报道又有 C Ⅱ -2 新工艺[6]，该工艺既具有纯组分循环的优点，如简单、无相分离和易于控制，又有混合冷剂制冷循环的优点，如天然气和制冷剂制冷温位配合较好、功效高、设备少等优点。
法国 Axens 公司与法国石油研究所 (IFP) 合作，共同开发的一种先进的天然气液化新工艺—— Liquefin 首次工业化，该工艺为 LNG 市场奠定了基础。其生产能力较通用的方法高 15%-20% ，生产成本低 25% 。使用 Liquefin 法之后，每单元液化装置产量可达 600 × 104 t/y 以上。采用 Liquefin 工艺生产 LNG 的费用每吨可降低 25% [7] 。该工艺的主要优点是使用了翅片式换热器和热力学优化后的工艺，可建设超大容量的液化装置。 Axens 已经给美国、欧洲、亚洲等几个主要地区提出使用该工艺的建议，并正在进行前期设计和可行性研究。 IFP 和 Axens 开发的 Liquefin 工艺的安全、环保、实用及创新特点最近已被世界认可，该工艺获得了化学工程师学会授予的“工程优秀奖” [8] 。
美国德克萨斯大学工程实验站，开发了一种新型天然气液化的技术—— GTL 技术已申请专利。该技术比目前开发的 GTL 技术更适用于小规模装置，可加工 30.5 × 104 m3 /d 的天然气。该实验站的 GTL 已许可给合成燃料 (Synfuels) 公司。该公司在 A ＆ M 大学校园附近建立了一套 GTL 中试装置，目前正在进行经济性模拟分析。新工艺比现有技术简单的多，不需要合成气，除了发电之外，也不需要使用氧气。其经济性、规模和生产方面都不同于普通的费托 GTL 工艺。第一套工业装置可能在 2004 年上半年建成[9]。
2.2 国内研究现状
早在 60 年代，国家科委就制订了 LNG 发展规划， 60 年代中期完成了工业性试验，四川石油管理局威远化工厂拥有国内最早的天然气深冷分离及液化的工业生产装置，除生产 He 外，还生产 LNG 。 1991 年该厂为航天部提供 30tLNG 作为火箭试验燃料。与国外情况不同的是，国内天然气液化的研究都是以小型液化工艺为目标，有关这方面的文献发表较多[10]，以下就国内现有的天然气液化装置工艺作简单介绍。
2.2.1 四川液化天然气装置
由中国科学院北京科阳气体液化技术联合公司与四川简阳市科阳低温设备公司合作研制的 300l/h 天然气液化装置，是用 LNG 作为工业和民用气调峰和以气代油的示范工程。该装置于 1992 年建成，为 LNG 汽车研究提供 LNG 。
该装置充分利用天然气自身的压力，采用气体透平膨胀机制冷使天然气液化，用于民用天然气调峰或生产 LNG ，工艺流程合理，采用气体透平膨胀机，技术较先进。该装置基本不消耗水、电，属节能工程，但液化率很低，约 10% 左右，这是与它的设计原则一致的。
2.2.2 吉林油田液化天然气装置
由吉林油田、中国石油天然气总公司和中科院低温中心联合开发研制的 500l/h 撬装式工业试验装置于 1996 年 12 月整体试车成功，该装置采用以氮气为冷剂的膨胀机循环工艺，整个装置由 10 个撬块组成，全部设备国产化 [11]。
该装置采用气体轴承透平膨胀机；国产分子筛深度脱除天然气中的水和 CO2 ，工艺流程简单，采用撬装结构，符合小型装置的特点。采用纯氮作为制冷工质，功耗比采用冷剂的膨胀机循环要高。没有充分利用天然气自身压力，将天然气在中压下（ 5.0MPa 左右）液化（较高压力下液化既可提高氮气的制冷温度，又可减少制冷负荷），因此该装置功耗大。
2.2.3 陕北气田液化天然气
1999 年 1 月建成投运的 2 × 104 m3 /d “陕北气田 LNG 示范工程”是发展我国 LNG 工业的先导工程，也是我国第一座小型 LNG 工业化装置。该装置采用天然气膨胀制冷循环，低温甲醇洗和分子筛干燥联合进行原料气净化，气波制冷机和透平膨胀机联合进行低温制冷，燃气机作为循环压缩机的动力源，利用燃气发动机的尾气作为加热分子筛再生气的热源。该装置设备全部国产化。装置的成功投运为我国在边远油气田上利用天然气生产 LNG 提供了经验[12]。
2.2.4 中原油田液化天然气装置
中原油田曾经建设了我国最大的 LNG 装置，原料气规模为 26.6 5 × 104 m3 /d 、液化能力为 1 0 × 104 m3 /d 、储存能力为 1200 m3 、液化率为 37.5%[13]。目前，在充分吸取国外先进工艺技术的基础上，结合国内、国外有关设备的情况，主要针对自身气源特点，又研究出 LNG 工艺技术方案 [14] 。该工艺流程采用常用的分子筛吸附法脱水，液化工艺选用丙烷预冷 + 乙烯预冷 + 节流。
装置在原料气量 30× 104 m3 /d 时，收率高达 51.4% ，能耗为 0.13 Kwh/Nm3 。其优点在于各制冷系统相对独立，可靠性、灵活性好。但是工艺相对较复杂，须两种制冷介质和循环，设备投资高。由于该厂充分利用了油田气井天然气的压力能，所以液化成本低。
2.2.5 天津大学的小型液化天然气（ LNG ）装置
小型 LNG 装置与大型装置相比，不仅具有原料优势、市场优势而且投资低、可搬迁、灵活性大[15]。 LNG 装置主要是用胺基溶剂系统对天然气进行预处理，脱除 CO2 等杂质；分子筛脱水；液化几个步骤。装置采用单级混合制冷系统；闭合环路制冷循环用压缩机压缩制冷剂。单级混合制冷剂工艺操作简便、效率高，适用于小型 LNG 装置。
压缩机的驱动机可用燃气轮机或电动马达。电价低的地区可优先考虑电动马达（成本低、维修简单）。在燃料气价格低的地区，燃气透平将是更好的选择方案。经济评估结果表明，采用燃气轮机驱动机的液化装置，投资费要比选用电动马达高出 200 万~ 400 万美元。据对一套 15 × 106ft 3 /d 液化装置进行的成本估算，调峰用的 LNG 项目储罐容积为 10 万 m3 ，而用于车用燃料的 LNG 项目仅需 700m3 储罐，导致最终调峰用的 LNG 成本为 2.03 ~ 2.11 美元 /1000ft3 ，而车用 LNG 成本仅 0.98 ~ 0.99 美元 /1000 ft3 。
2.2.6 西南石油学院液化新工艺
该工艺日处理 3.0 × 104 m3 天然气，主要由原料气 （ CH4 : 95.28% ， CO2 :2.9% ） 脱 CO2 、脱水、丙烷预冷、气波制冷机制冷和循环压缩等系统组成。 以 SRK 状态方程作为基础模型，开发了天然气液化工艺软件。 天然气压缩机的动力采用天然气发动机，小负荷电设备用天然气发电机组供电，解决了边远地区无电或电力紧张的难题。由于边远地区无集输管线可利用，将未能液化的天然气循环压缩，以提高整套装置的天然气液化率。
装置采用一乙醇胺法（ MK-4 ）脱除 CO2 。由于处理量小，脱二氧化碳的吸收塔和再生塔应采用高效填料塔 [16] 。由于混合制冷剂，国内没有成熟的技术和设计、运行管理经验，仪表控制系统较复杂。同时考虑到原料气中甲烷含量高，有压力能可以利用。故采用天然气直接膨胀制冷作为天然气液化循环工艺[17]。气波制冷属于等熵膨胀过程，气波制冷机是在热分离机的基础上，运用气体波运动的理论研制的。在结构上吸收了热分离机的一些优点，同时增加了微波吸收腔这一关键装置，在原理上与热分离机存在明显不同，更加有效地利用气体的压力，提高了制冷效率。
2.2.7 哈尔滨燃气工程设计研究院与哈尔滨工业大学
LNG 系统主要包括天然气预处理、天然气的低温液化、天然气的低温储存及天然气的气化和输出等[18]。经过处理的天然气通过一个多级单混冷凝过程被液化，制冷压缩机是由天然气发动机驱动。 LNG 储罐为一个双金属壁的绝热罐，内罐和外罐分别是由镍钢和碳钢制成 [19] 。
循环气体压缩机一般采用天然气驱动，可节省运行费用而使投资快速收回。压缩机一般采用非润滑式特殊设计，以避免天然气被润滑油污染[20]。采用装有电子速度控制系统的透平，而且新型透平的最后几级叶片用钻合金制造，改善了机械运转。安装于透平压缩机上的新型离合器是挠性的，它们的可靠性比较高，还可以调整间隙。