技术发展论文汇总十篇

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近年来，人类的生活水平的提高，高品质、高附加值产品日益增加，高档饮料、果汁、生物制药等也逐渐成为人们日常消费的主体。推动了食品的加工技术与方法的发展,食品原料中含有的营养成分与风味物质等要得到最大限度的保护就离不开冷冻浓缩技术。

一、冷冻浓缩技术国内外发展现状

（一）国外发展概况

自上世纪50年代末学者们开始关注冷冻浓缩这一工艺以来，人类对冷冻浓缩技术的研究已有较长的历史。荷兰Eindhoven大学Thijssen等在70年代成功地利用奥斯特瓦尔德成熟效应设置了再结晶过程造大冰晶,并建立了冰晶生长与种晶大小及添加量的数学模型,从此冷冻浓缩技术被应用于工业化生产。依此制造的Grenco冷冻浓缩设备在食品工业中用于果汁、葡萄酒、咖啡提取物、牛奶等的浓缩，得到了高质量的产品。

之后，Shirai等为降低成本在采用悬浮结晶冷冻法时将小冰晶凝聚成为大冰晶来减小单位体积冰晶的表面积。研究者以10%(质量分数)的葡萄糖溶液做试料,在0.212K的过冷却度下,添加占溶液总量6%(质量分数)的种晶,经7h凝聚成直径为0.77mm～2.85mm的大冰晶。他们还将此方法用于海水淡化及烧酒废液处理等方面。MarinoRodriguez等[3]对比研究了反渗透法和冷冻浓缩法在从废水中去除戊酸中的应用，两种操作方法的经济运算结果表明冷冻浓缩法的能耗虽是反渗透的五倍，但却正好折中了反渗透中所用膜的代价。

F.A.Ramos将冷冻浓缩技术应用于一种生长于安第斯山脉的浆果，发现此技术并未改变其果肉的色泽及PH值，并明显降低了挥发性物质的损失量，且很好地保留了浆果独特的香味。

OsatoMiyawaki将管式结冰渐进式冷冻浓缩系统应用于咖啡萃取物可其溶液浓缩至30%，含果肉的番茄汁可浓缩至12.5%，而将夹带有5%果肉的冰相溶解再次经过管状结冰器浓缩后所得冰相的浓度低至0.25%，如果事先将果肉去除，则番茄汁可浓缩至40%，蔗糖水溶液可由41.8%浓缩至54.8%，且浓缩效果非常好。

（二）国内研究及应用现状

由于冷冻浓缩的基本原理很简单，我国传统的老陈醋生产工艺中就曾应用过冷冻浓缩技术。近年来，该技术在国内已被广泛应用于各行业中，并在相关理论和设备开发上取得了许多新进展。

1.酿酒业。冷冻浓缩的优势尤其可用于酿酒产业。冷冻浓缩技术最先在啤酒工业中应用，可在除去冰晶的同时除去形成混浊的多酚、丹宁酸等物质，从而减少啤酒的贮存容积，特别是对冷冻浓缩后的啤酒采用混合水技术可以完全恢复到原来的啤酒。后来，有人通过对葡萄酒进行冷冻分离试验,发现酒精和还原糖比较易于利用冷冻法在液相中进行浓缩分离，通过冷冻浓缩技术改善了干白葡萄酒的品质。

2.果汁工业。我国是生产甘蔗的大国，将糖蔗改种果蔗并加工成甘蔗汁既解决了甘蔗的销路,又满足了人们对果汁日益增长的需要。甘蔗汁的热敏性很强,对其进行普通的蒸发浓缩极容易使甘蔗汁焦糖化,丧失其特有的风味。应用冷冻浓缩工艺对甘蔗汁的处理，对浓缩前后的甘蔗汁进行了感官上的比较，发现浓缩后的甘蔗汁品质稳定，除了在颜色、气味、甜味方面感觉更加浓重外,其它基本保持了冷冻浓缩前甘蔗汁的原有风味。

3.制药业。冷冻浓缩已发展应用到制药工业，因此它为开发新产品和改良品种大开方便之门，并且通过其高效的加工节省能源。用冷冻浓缩工艺对中药水提取液进行中试规模的浓缩试验制取口服液，试验表明用冷冻浓缩工艺代替真空蒸发浓缩可免去某些口服液制造过程中的醇沉工序，从而改善口服液的口感。

由于木聚糖酶解所得到的低聚木糖溶液常常需要脱水浓缩，如采用真空蒸发浓缩，可能导致低聚木糖在加热管表面结焦变性，降低产品的质量。江华等研究了低聚木糖溶液冷冻浓缩时的冰晶生长动力学以及悬浮结晶法冷冻浓缩低聚木糖溶液过程中各因素对低聚木糖在固液两相中分配的影响，为低聚木糖冷冻浓缩过程的开发利用提供了理论依据。二、冷冻技术发展方向

食品冷冻浓缩技术与传统浓缩方法相比，其浓缩产品的质量是最好的，但仍存在某些问题。当物料粘度高时难以生成大冰晶，且由于迅速冷却而形成的微小冰晶不能彻底从母液中分离出来，难以回收附在冰晶上的可溶性固形物和一些有效成分，从而限制了它的推广与使用。

近年来有关冷冻浓缩的理论和技术又取得一些新进展。其中，将冰核细菌(IceNucleation-ActiveBacteria，简称INA细菌)用于食品冷冻浓缩中，是生物技术在食品中的一项独特应用。国外已有相关文献报道，表明INA细菌可显著提高食品的过冷点，缩短冷冻时间，节省大量能源；还可促进较大冰晶的生长，使结晶操作成本降低，同时又使分离操作所需费用及因冰晶夹带所引起的溶质损失减少。

Kumeno等用X.campestrisINXC-1对蛋清冷冻浓缩后加热形成硬胶，其物理性质如起泡性、稳定性、硬度、粘弹性等均优于常规生产的产品。Minjung等用P.syringae冷冻浓缩苹果汁，加入细菌的样品在-2.2℃就出现冰核并开始结冰，而不加细菌的样品则无结冰现象。

Watanabe等用海藻酸钙包埋E.ananas制成活性胶囊,加入蛋清中做冷冻试验，发现加了细菌的约在-3℃就有冰晶析出，而没加的则在-18℃才有冰晶出现，熔化冰晶阶段无显著差异；又用E.ananas冷冻浓缩柠檬汁，浓缩汁的可溶性固形物回收率高，风味营养成分保持好，GC分析和感官评定均表明与原汁无异。

三、冷冻技术的发展前景

冷冻浓缩技术现已证明优质可靠，极具市场活力。随着社会的进步，经济的发展，人们生活水平的提高，冷冻浓缩这一低能耗、可生产高质量产品的加工技术具有很大的发展潜力。此方法除了用于浓缩，也可考虑用于有机废水的处理，活性物质的回收再利用等方面。同时，整体的冰结晶又是很好的蓄冷、降温用冷源。这些方面对于保护环境、促进资源的再利用都是很有意义的。

对食品冷冻浓缩技术来说，应在提高冰晶纯度、减少固形物损失及降低生产成本方面加以深入研究，这样才能充分发挥其自身的优势。冰核微生物用于食品冷冻浓缩中，属于生物技术与食品加工相结合的一项高新技术，极富应用潜力。

参考文献：

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要实现供热技术的进步，关键在于抓好二个方面的工作：

一是建立完善的技术开发体系；

二是推广供热节能新技术。

2城市供热技术发展存在的问题

2.1集中供热目前正受到其他采暖（制冷）能源和供应方式的有力竞争

以煤炭为燃料的热电联产和集中锅炉房供热受到严峻挑战：

一是如何降低初投资（包括热源、热网、热力站的投资）；

二是如何完善供热系统，加强企业管理，降低供热成本。

2.2二氧化硫污染的问题

我国的供热锅炉主要以中小燃煤锅炉为主，量大面广。由于中小锅炉烟气排放高度低，对城市环境空气的污染相对较大。控制中小燃煤锅炉造成的低空污染是改善城市环境空气质量的关键之一。因而应积极寻求脱硫效率高、运行费用低、一次投资少的好技术项目。

3城市供热技术未来发展展望

预计今后十年，集中供热企业将实现由粗放型经营到质量、效益型的转变，集中供热效率的提高有赖于技术发展的创新与推广，具体表现在以下几个方面：

3.1供热自动化控制水平提高

锅炉自动控制、换热站自动控制、无人值守自动供热机组等将得到广泛应用、自动化控制水平的提高，不仅保证了供热的可靠性，而且提高了供热效率。

3.2大型供热机组比重增加

一些城市未满足热负荷的急剧增加，正建设单机容量100兆瓦以上的大型供热机组，代替小型供热机组，200兆瓦以上的供热机组也在太原、北京、沈阳等城市投入运行，大型供热机组比重将日益增加。

3.3城市热、电、冷联产快速发展

随着城市建设的发展，既需供热又供冷的公用建筑大量增加，一些城市以热电厂为热源，实行热、电、冷联供。夏季热负荷的增加，使热电厂的综合效益明显提高。

3.4分户计量开始实施

随着《中华人民共和国节约能源法》的颁布实施和人们节能意识的提高，以促进供热系统和节能为目的的采暖分户计量工作开始实施，温控阀、热量表、自力式压差控制器、自力时流量调节阀、变频循环水泵、蓄热器等在供热系统中推广应用。

3.5大力推广锅炉节能技术

利用锅炉自动控制，分层给煤燃烧，水泵、风机的变频调速等技术，高效省煤器等降低锅炉房能耗指标。

3.6开始使用洁净燃料

随着人们生活水平的提高和环境意识的加强，以油、气、水煤浆等洁净的燃料代替煤炭而作为都市使用的主要一次能源已成为必然趋势。部分城市开始发展燃气——蒸汽联合循环发电热电厂，已达到高效、节能、减少污染、提高电网调峰能力的目的。

3.7供热新能源开发方兴未艾

地热能、核能、热泵、垃圾焚烧、生物质能等新能源的开发利用日益得到重视，促进了供热能源结构的调整，环保效益和经济效益十分明显。

（1）地热能。地球是一座天然的巨大能源库，它内部蕴藏着大量热能。地热能为地球上存储的全部煤燃烧时放出的热量的一亿七千万倍。地热能取自“天然的地下锅炉”，不需要燃烧任何燃料，更省去了复杂庞大的燃料运输和燃烧系统，避免热因燃烧而产生的污染，因此是一种清洁、廉价的能源。我国的华北、山东半岛、辽东半岛等地区蕴藏有地热资源，合理开发利用，将对改善供热能源结构、减少污染起巨大作用。

（2）垃圾燃烧等新热源。垃圾焚烧可实现垃圾的无害化、降量化及资源化，将垃圾焚烧产生的热能用于供热或发电，使城市垃圾成为新能源变为可能，这既有利于环境保护，又可获得较好的经济效益。丹麦首都哥本哈根安装有近十座垃圾焚烧炉，生产的热水用于集中供热。而我国南方深圳等城市也已经有垃圾焚烧的成功的经验，利用垃圾焚烧技术处理城市垃圾以被越来越多的城市所采纳。

（3）核能供热技术。核能是一种有广泛应用前景的新能源。核燃料的热值比煤高270万倍。核能过去主要用于发电，近几年已逐步应用于供热。由于供热反应堆比发电厂的动力反应对输出蒸汽或热水的压力和温度低的多，其安全性大大提高，故可靠近城市和热用户。另外投资费也大大降低，一般仅为动力对的1/10，其经济性也可和燃气、燃油供热站相比较。清华大学核能研究院开发的5MW试验性供热堆已正式投入运行，沈阳热力公司2×200MW核能供热机组目前已完成可行性研究报告，核能供热正在走进百姓生活。

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长期以来，我国的数控系统为传统的封闭式体系结构，CNC只能作为非智能的机床运动控制器。加工过程变量根据经验以固定参数形式事先设定，加工程序在实际加工前用手工方式或通过CAD/CAM及自动编程系统进行编制。CAD/CAM和CNC之间没有反馈控制环节，整个制造过程中CNC只是一个封闭式的开环执行机构。在复杂环境以及多变条件下，加工过程中的刀具组合、工件材料、主轴转速、进给速率、刀具轨迹、切削深度、步长、加工余量等加工参数，无法在现场环境下根据外部干扰和随机因素实时动态调整，更无法通过反馈控制环节随机修正CAD/CAM中的设定量，因而影响CNC的工作效率和产品加工质量。由此可见，传统CNC系统的这种固定程序控制模式和封闭式体系结构，限制了CNC向多变量智能化控制发展，己不适应日益复杂的制造过程，因此，大力发展以数控技术为核心的先进制造技术已成为我们国家加速经济发展、提高综合国力和国家地位的重要途径。

2.数控技术的发展趋势

数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化，使制造业成为工业化的象征，而且随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大，他对国计民生的一些重要行业的发展起着越来越重要的作用。从目前世界上数控技术发展的趋势来看，主要有如下几个方面：

2.1高精度、高速度的发展趋势

尽管十多年前就出现高精度高速度的趋势，但是科学技术的发展是没有止境的，高精度、高速度的内涵也在不断变化，目前正在向着精度和速度的极限发展。

效率、质量是先进制造技术的主体。高速、高精加工技术可极大地提高效率，提高产品的质量和档次，缩短生产周期和提高市场竞争能力。为此日本先端技术研究会将其列为5大现代制造技术之一，国际生产工程学会将其确定为21世纪的中心研究方向之一。在轿车工业领域，年产30万辆的生产节拍是40秒/辆，而且多品种加工是轿车装备必须解决的重点问题之一；在航空和宇航工业领域，其加工的零部件多为薄壁和薄筋，刚度很差，材料为铝或铝合金，只有在高切削速度和切削力很小的情况下，才能对这些筋、壁进行加工。近来采用大型整体铝合金坯料"掏空"的方法来制造机翼、机身等大型零件来替代多个零件通过众多的铆钉、螺钉和其他联结方式拼装，使构件的强度、刚度和可靠性得到提高。这些都对加工装备提出了高速、高精和高柔性的要求。

2.25轴联动加工和复合加工机床快速发展

采用5轴联动对三维曲面零件的加工，可用刀具最佳几何形状进行切削，不仅光洁度高，而且效率也大幅度提高。一般认为，1台5轴联动机床的效率可以等于2台3轴联动机床，特别是使用立方氮化硼等超硬材料铣刀进行高速铣削淬硬钢零件时，5轴联动加工可比3轴联动加工发挥更高的效益。但过去因5轴联动数控系统、主机结构复杂等原因，其价格要比3轴联动数控机床高出数倍，加之编程技术难度较大，制约了5轴联动机床的发展。当前由于电主轴的出现，使得实现5轴联动加工的复合主轴头结构大为简化，其制造难度和成本大幅度降低，数控系统的价格差距缩小。因此促进了复合主轴头类型5轴联动机床和复合加工机床（含5面加工机床）的发展。

2.3智能化、开放式、网络化成为当代数控系统发展的主要趋势

21世纪的数控装备将是具有一定智能化的系统，智能化的内容包括在数控系统中的各个方面：为追求加工效率和加工质量方面的智能化，如加工过程的自适应控制，工艺参数自动生成；为提高驱动性能及使用连接方便的智能化，如前馈控制、电机参数的自适应运算、自动识别负自动选定模型、自整定等；简化编程、简化操作方面的智能化，如智能化的自动编程、智能化的人机界面等；还有智能诊断、智能监控方面的内容、方便系统的诊断及维修等。为解决传统的数控系统封闭性和数控应用软件的产业化生产存在的问题。

目前许多国家对开放式数控系统进行研究，数控系统开放化已经成为数控系统的未来之路。所谓开放式数控系统就是数控系统的开发可以在统一的运行平台上，面向机床厂家和最终用户，通过改变、增加或剪裁结构对象（数控功能），形成系列化，并可方便地将用户的特殊应用和技术诀窍集成到控制系统中，快速实现不同品种、不同档次的开放式数控系统，形成具有鲜明个性的名牌产品。目前开放式数控系统的体系结构规范、通信规范、配置规范、运行平台、数控系统功能库以及数控系统功能软件开发工具等是当前研究的核心。网络化数控装备是近两年国际著名机床博览会的一个新亮点。数控装备的网络化将极大地满足生产线、制造系统、制造企业对信息集成的需求，也是实现新的制造模式如敏捷制造、虚拟企业、全球制造的基础单元。国内外一些著名数控机床和数控系统制造公司都在近两年推出了相关的新概念和样机，反映了数控机床加工向网络化方向发展的趋势。

3.结束语

随着人们对数控技术重视，它的发展越发迅速。文中简要陈述当前的发展趋势，另外数控技术的正不断走向集成化，并行化，仍有广阔的发展空间。

参考文献

[1]王立新.浅谈数控技术的发展趋势[J].赤峰学院学报.2007.

[2]董淳.数控系统技术发展的新趋势[J].可编程控制器与工厂自动化.2006.

[3]张亚力.简述数控发展的新趋势[J].国土资源高等职业教育研究.2005.

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随着世界各国经济的高速发展以及人口的迅速增长和集中，世界各国对水的需求日益增加，而地球上的淡水资源非常有限，淡水资源缺乏已成为全球性的问题。在寻求淡水资源方面各国纷纷把目光投向大海。据统计目前世界已有100多个国家水，其中严重缺水的已达20个，严重影响着人类生存和社会发展［!］。海洋中水的储量为1338×107亿m3,占全球的96.8，有着巨大的水资源，如何把它变为能被人类利用的淡水，成为急需解决的问题。

海水淡化就是要将高盐度的海水通过一系列的过程转变为低盐度的海水。目前海水淡化的主要方法有：1）真空冷冻—汽相冷凝海水淡化新技术是依据海水的三相点理论，使海水同时蒸发与结冰得一种低能耗，轻腐蚀结垢的海水淡化方法；2）蒸馏法工艺简单易于实现，但存在能耗多、成本费用高的缺

点；3）反渗透海水淡化方法是膜分离法的一种，即利用反渗透膜的分离作用使海水脱盐，过程中不存在相变，因此与蒸馏法相比能耗较低，有着很大的发展前途，成为世界高科技竞相开发的热点。

随着海水淡化技术的提高及成本的大幅度下降，世界各地正在兴建或计划兴建许多大型海水淡化工厂，一个海水淡化的新时代已经来临。

1真空冷冻及其特点

1.1真空冷冻原理

海水三相点是使海水汽、液、固三相共存并达到平衡的一个特殊点。若压力或温度偏离该三相点，平衡被破坏，三相会自动趋于一相或两相。真空冷冻法海水淡化正是利用海水的三相点原理，以水自身为制冷剂，使海水同时蒸发与结冰，冰晶再经分离、洗涤而得到淡化水的一种低成本的淡化方法。与蒸馏法、膜法相比，能耗低，腐蚀、结垢轻，预处理简单，设备投资小，并可处理高含盐量的海水，是一种较理想的海水淡化法［!］。国外早在20世纪60年代就已开始研究，但目前为止尚没有商业化，主要原因在于过程中产生的三相点蒸汽难以去除和冰晶的输送、洗涤较难。华东理工大学研究开发的真空冻—汽相冷凝海水淡化技术采用低温金属表面，使三相点蒸汽直接冷凝成冰的方法，成功的解决了蒸汽的去除问题，并在实验室完成了小型试验装置。真空冷冻—汽相冷凝海水淡化技术工艺包括脱气、预冷、蒸发结晶、冰晶洗涤、蒸汽冷凝等步骤，淡

化水产品可达到国家饮用水标准。

1.2工艺研究

1.2.1脱气

由于海水中溶有的不凝性气体在低压条件下将几乎全部释放,且又不会在冷凝器内冷凝。这将升高系统的压力，使蒸发结晶器内压力高于二相点压力，破坏操作的进行。显然减压脱气法适合本系统。

1.2.2预冷

海水脱气后可与蒸发结晶器内排出的浓盐水和淡化水产生热交换，预冷至海水的冰点附近。

1.2.3温度和压力

它们是影响海水蒸发与结冰速率的主要因素。

1.2.4冰—盐水是一固液系统

普通的分离方法均可使冰—盐水得到分离，但分离方法不同，得到的冰晶含盐量也不同。实验结果表明减压过滤方法得到的冰晶含盐量比常压过滤方法得到的冰晶含盐量低得多。

1.2.5蒸汽冷凝

在蒸发结晶器内，除海水析出冰晶以外，还将产生大量的蒸汽，这些蒸汽必须及时移走，才能使海水不断蒸发与结冰。

2蒸馏法海水淡化及其特点

2.1蒸馏法原理

把海水加热使之沸腾蒸发，再把蒸汽冷凝成淡水的过程即为蒸馏法。蒸馏法是最早采用的淡化法，其优点是结构简单、操作容易，所得淡水水质好等。蒸馏法有很多种，如多效蒸发、多级闪蒸、压气蒸馏、膜蒸馏等。

2.2蒸馏法特点

多效蒸发是一种较早应用的海水淡化法，由于结垢和腐蚀等问题，后被多级闪蒸法所取代。

2.2.1多级闪蒸

多级闪蒸是一种在20世纪50年展起来的海水淡化法，其原理是海水经过预热后，进入闪蒸室，该闪蒸室的压力低于将要进入的盐水所对应的饱和蒸汽压力，盐水进入后即因过热而进行闪蒸。闪蒸出的蒸汽冷凝后即为淡水。由于它的安全可靠，因此发展迅速，中东许多产油国所建的海水淡化工厂，大多采用多级闪蒸法，并且与发电厂结合。如阿联酋建造了世界上最大的多级闪蒸海水淡化厂，就是与发电厂联合生［2］。

2.2.2压汽蒸馏

利用机械压缩机把蒸汽压缩、升压和升温（温度升高10℃左右），并作为加热和使海水蒸发的热源，因此压汽蒸馏在运行后不需外部提供加热蒸汽，靠机械能转化为热能，过程效率高、比能耗低，而且过程不需冷却水，结构紧凑，但压汽机造价较高，容易腐蚀、结垢难于进一步大型化。

2.2.3膜蒸馏

热海水接触憎水微孔膜，由于膜另一侧温度较低，相应的饱和蒸汽压亦低，膜面上的海水蒸发并透过膜的微孔到低压侧并在冷凝面凝结为纯度较高的淡水。膜只起到汽水分离器和增加蒸发面积的作用。

3电渗析

电渗析是利用具有选择透过性的离子交换膜在外加直流电场的作用下，使水中的离子定向迁移，并有选择地通过带有不同电荷的离子交换膜，从而达到溶质和溶剂分离的过程。电渗析主要有频繁倒机电渗析（EDR）、填充离子交换树脂电渗析，电渗析过程对不带电荷的物质如有机物、胶体、细菌、悬浮物等无脱除能力。因此电渗析用于淡化制备饮用水不是最理想的方法。

4海水反渗透淡化

反渗透海水淡化是一种以压力为驱动力的膜分离过程，是当今海水淡化领域研究、开发的热点［3］。

4.1国际反渗透淡化技术发展现状

目前反渗透膜的脱盐率高于99.3，透水通量大大增加，抗污染和抗氧化能力不断提高。反渗透海水淡化的技术进步表现在如下方面：

4.1.1反渗透膜的性能明显提高

目前的反渗透复合膜系采用芳香族聚胺的材料，特征水通量是1978年的2倍，盐的透过率大约是1978年的四分之一。

4.1.2功交换器的研制成功

一种新型能量回收装置已经成功地用于海水反渗透淡化系统上，这种交换器是1998年反渗透海水淡化技术的一个新里程碑。

4.1.3段间能量回收透平的成功应用

段间能量回收透平适合于盐含量较低的海水淡化系统，它可以增加系统的产水量或降低系统的能量消耗。

4.1.4微滤技术用于海水预处理［4］

采用微滤（或超滤）作为海水反渗透的预处理，不需加入絮凝剂、杀菌剂和余氯脱除剂等化学药品同时也省去了保安过滤器，此技术由于改进了进水水质，不仅延长了反渗透膜的使用寿命，而且有助于

提高系统的回收率、降低运行费用。

4.1.5纳滤技术在预处理中的应用［5］

沙特阿拉伯的SWCC,成功地开发出纳滤（NF）作为海水的预处理技术，用于脱除硬度和总溶解固体，从而提高海水反渗透的操作压力和系统的回收率，保证膜组件的运行安全。

4.1.6淡化成本的明显下降

由于膜的性能不断提高，高压泵和能量回收装置的性能持续进步，各种预处理新工艺的不断提出，促使设备的运行管理更为简单；更由于国际市场一体化的倾向，加大了海水淡化工程公司之间的竞争，使得设备的投资费用不断降低，从而使反渗透海水淡化的造水成本不断下降。

4.2国内反渗透海水淡化工程

据初步估计，国内运转产水量大于100m3／d的反渗透淡化装置总数量不少于500台。用于海水淡化的有浙江省山镇的500m3／d的反渗透淡化工程、浙江省泗县马迹山的350m3／d的反渗透淡化工程、以及辽宁省长海县的1000m3／d的反渗透淡化工程

等。

目前，国内海水所用反渗透复合膜均从国外进口，国产反渗透膜与国外产品还存在一定的差距。反渗透膜是海水淡化的核心，其国产化与产业化若不能解决，势必影响我国此领域将来的发展。淡化技术的关键在于反渗透膜具有较大的透水性和脱盐率，目前在海水淡化中使用的反渗透膜主要有醋酸纤维素系列膜（CA）和聚酰胺系列膜（PS）。它们均由有机高分子构成，虽然具有制作工艺简单、成本低等优点，但应用于海水淡化领域也存在着一些不足，如化学稳定性差、机械强度低等。这些缺陷限制了反渗透法处理海水技术的实用化和产业化。无机材料本身性能的优势，使得无机膜替代有机膜应用在这方面成为可能。预计反渗透技术将是21世纪海水淡化的主要方法，专家普遍认为反渗透海水淡化具有投资费省、能耗低等优点。

5结语

地球上的淡水资源危机今后将愈加严重，而海水淡化是解决水问题的唯一途径。海水淡化的成本是人们最关心的问题，鉴于自来水价格很低，因此淡化成本就不能太高。淡化水的成本是个很复杂的问题，它不仅与淡化方法有关，而且与工艺设计、选材、给水和淡化的水质、比能耗、地理、当地能源价格、投资来源、管理体制有密切关系。比较各种淡化方法，

反渗透淡化法的投资费和运行费都是低的。预计反渗透技术将是21世纪海水淡化的主要方法

参考文献：

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2林斯清’海水和苦咸水淡化［J］’水处理技术2001(21).1

3谭永文’萧山500吨／日反渗透海水淡化示范工程［J］’膜科学与技术2000,4(20):2

4MarkWilfPhDKennethKlinko［J］采用新的前处理方法和改进膜性能对KL海水淡化系统的影响［A］’美国海

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一、光纤技术发展的特点

1.网络的发展对光纤提出新的要求

(1)扩大单一波长的传输容量。目前，单一波长的传输容量已达到40Gbit/s，并进行160Gbit/s的研究。40Gbit/s以上传输对光纤的PMD提出一定要求。(2)实现超长距离传输。论文百事通无中继传输是骨干传输网的理想，目前一些公司已采用色散齐理技术，实现2000-5000km的无电中继传输；有的采用拉曼光放大技术，更大地延长光传输距离。(3)适应DWDM技术的运用。目前运用32×2.5Gbit/sDWDM系统，该系统对光纤的非线性指标提出了更高要求；ITU-T对光纤的非线性属性及测试方法的标准(G.650.2)已完成，对光纤的有效面积提出相应指标，对G.655光纤的非线性特性会有改善。

2.新型光纤产品的不断出现

(1)用于长途通信的新型大容量长距离光纤。康宁公司推出的PureModePM系列新型光纤，利用了偏振传输和复合包层，用于10Gbit/s以上的DWDM系统中，很适合于拉曼放大器的开发与应用。Alcatelcable推出的TeralightUltra光纤，已有传输100km长度以上单信道40Gbit/s、总容量10.2Tbit/s的记录。一些公司开发负色散大有效面积的光纤，提高了非线性指标的要求，简化了色散补偿方案，在长距离无再生传输和海底光缆长距离通信中效果很好。

(2)用于城域网通信的新型低水峰光纤。在城域网设计中，要考虑简化设备、降低成本和非波分复用技术应用的可能性。低水峰光纤在1360-1460nm的延伸波段使带宽被大大扩展，使CWDM系统被优化，增大了传输信道、增长了传输距离。一些城域网设计，要求光纤的水峰低和具有负色散值，可抵消光源光器件的正色散，可组合运用这种负色散光纤与G.652光纤或G.655标准光纤，利用它来做色散补偿，避免色散补偿设计，节约成本。

(3)用于局域网的新型多模光纤。随着局域网、用户住地网的高速发展，大量综合布线系统采用多模光纤代替数字电缆，多模光纤市场份额逐渐加大。选用多模光纤，是因为局域网传输距离较短，虽然多模光纤比单模光纤价格贵50%-100%，但它所配套的光器件可选用发光二极管，价格比激光管便宜，且多模光纤有较大的芯径与数值孔径，易连接与耦合，相应的连接器、耦合器等元器件价格也低。ITU-T至今未接受62.5/125μm型多模光纤标准，因局域网发展的需要，它仍然得到了广泛使用。而ITU-T推荐的G.651光纤，即50/125μm的标准型多模光纤，其芯径较小、耦合与连接困难一些。针对此问题，有的公司进行了改进，研制出新型的5O/125μm光纤渐变型(G1)光纤，区别于传统的50/125μm光纤纤芯的梯度折射率分布，将带宽的正态分布进行了调整，以配合850nm和1300nm两个窗口的运用。

3.光缆技术发展的特点

(1)光缆结构使用网络环境有明确的光纤类型选择，如干线网光纤、城域网光纤等，这决定了大范围内光缆光纤传输特性的要求，具体运用的条件，还有可依据的细分的标准及指标。(2)光缆结构除考虑光缆使用环境条件外，与其施工和维护方法有关，必须统一考虑，配套设计。(3)光缆新材料的出现，促进了光缆结构改进，如干式阻水料、纳米材料、“干缆芯”式、生态光缆、海底和浅水光缆、微型光缆、全介质自承式光缆、架空地线光缆等的采用，使光缆性能有明显改进。

二、光纤光缆技术发展值得思考的问题

1.积极创新开发具有自主知识产权的新技术。1997年以来，国内光通信核心技术专利是90件，自主申请的有9件。作为世界第二光缆大国，应该把开发具有自主知识产权的技术，作为工作的重中之重，争取创造更多的光纤光缆专利。

2.开发具有先进技术水平、与使用环境、施工技术相配套的新产品。光缆的结构依赖于使用的环境条件和施工的具体要求，今后，光缆建设的重点将会随着接入网、用户住地网的建设不断展开，新一代的光缆结构和施工技术会基于，如微型光缆、吹入或漂浮安装，及迷你型微管或小管系统的全套技术，有一系列新的变化，充分利用有限的敷设空间。目前我国创新的成份太少，在接入网、用户住地网中，多采用一些国产的光电缆产品。

篇（6）

目前国内光纤光缆的生产能力过剩，供大于求。特种光纤如FTTH用光纤仍需进口，但总量不大，国内生产光纤光缆价格与国际市场没有差别，成本无法再降，已经是零利润，在国际市场没有太强竞争力，出口量很小。二十年来的光技术的两个主要发展，WDM和PON，这两个已经相对比较成熟。多业务传输发展平台两个方面，一方面是更有效承载以太网业务、数据业务，另一方面是向业务方面发展。AS0N的现状是目前的系统只是在设备中，或是在网络中实现了一些功能，但是一些核心作用还没有达到。

二、光纤通信技术的趋势及展望

目前在光通信领域有几个发展热点即超高速传输系统、超大容量WDM系统、光传送联网技术、新一代的光纤、IPoverOptical以及光接入网技术。

（一）向超高速系统的发展

目前10Gbps系统已开始大批量装备网络，主要在北美，在欧洲、日本和澳大利亚也已开始大量应用。但是，10Gbps系统对于光缆极化模色散比较敏感，而已经铺设的光缆并不一定都能满足开通和使用10Gbps系统的要求，需要实际测试，验证合格后才能安装开通。它的比较现实的出路是转向光的复用方式。光复用方式有很多种，但目前只有波分复用(WDM)方式进入了大规模商用阶段，而其它方式尚处于试验研究阶段。

（二）向超大容量WDM系统的演进

采用电的时分复用系统的扩容潜力已尽，然而光纤的200nm可用带宽资源仅仅利用率低于1％，还有99％的资源尚待发掘。如果将多个发送波长适当错开的光源信号同时在一级光纤上传送，则可大大增加光纤的信息传输容量，这就是波分复用(WDM)的基本思路。基于WDM应用的巨大好处及近几年来技术上的重大突破和市场的驱动，波分复用系统发展十分迅速。目前全球实际铺设的WDM系统已超过3000个，而实用化系统的最大容量已达320Gbps(2×16×10Gbps)，美国朗讯公司已宣布将推出80个波长的WDM系统，其总容量可达200Gbps(80×2.5Gbps)或400Gbps(40×10Gbps)。实验室的最高水平则已达到2.6Tbps(13×20Gbps)。预计不久的将来，实用化系统的容量即可达到1Tbps的水平。

（三）实现光联网

上述实用化的波分复用系统技术尽管具有巨大的传输容量，但基本上是以点到点通信为基础的系统，其灵活性和可靠性还不够理想。如果在光路上也能实现类似SDH在电路上的分插功能和交叉连接功能的话，无疑将增加新一层的威力。根据这一基本思路，光光联网既可以实现超大容量光网络和网络扩展性、重构性、透明性，又允许网络的节点数和业务量的不断增长、互连任何系统和不同制式的信号。

由于光联网具有潜在的巨大优势，美欧日等发达国家投入了大量的人力、物力和财力进行预研，特别是美国国防部预研局(DARPA)资助了一系列光联网项目。光联网已经成为继SDH电联网以后的又一新的光通信发展。建设一个最大透明的、高度灵活的和超大容量的国家骨干光网络，不仅可以为未来的国家信息基础设施(NJJ)奠定一个坚实的物理基础，而且也对我国下一世纪的信息产业和国民经济的腾飞以及国家的安全有极其重要的战略意义。

（四）开发新代的光纤

传统的G.652单模光纤在适应上述超高速长距离传送网络的发展需要方面已暴露出力不从心的态势，开发新型光纤已成为开发下一代网络基础设施的重要组成部分。目前，为了适应干线网和城域网的不同发展需要，已出现了两种不同的新型光纤，即非零色散光(G.655光纤)和无水吸收峰光纤(全波光纤)。其中，全波光纤将是以后开发的重点，也是现在研究的热点。从长远来看，BPON技术无可争议地将是未来宽带接入技术的发展方向，但从当前技术发展、成本及应用需求的实际状况看，它距离实现广泛应用于电信接入网络这一最终目标还会有一个较长的发展过程。

（五）IPoverSDH与IpoverOptical

以lP业务为主的数据业务是当前世界信息业发展的主要推动力，因而能否有效地支持JP业务已成为新技术能否有长远技术寿命的标志。目前，ATM和SDH均能支持lP，分别称为IPoverATM和IPoverSDH两者各有千秋。但从长远看，当IP业务量逐渐增加，需要高于2．4吉位每秒的链路容量时，则有可能最终会省掉中间的SDH层，IP直接在光路上跑，形成十分简单统一的IP网结构(IPoverOptical)。三种IP传送技术都将在电信网发展的不同时期和网络的不同部分发挥自己应有的历史作用。但从面向未来的视角看。IPoverOptical将是最具长远生命力的技术。特别是随着IP业务逐渐成为网络的主导业务后，这种对JP业务最理想的传送技术将会成为未来网络特别是骨干网的主导传送技术。

（六）解决全网瓶颈的手段一光接入网

近几年，网络的核心部分发生了翻天覆地的变化，无论是交换，还是传输都己更新了好几代。不久，网络的这一部分将成为全数字化的、软件主宰和控制的、高度集成和智能化的网络，而另一方面，现存的接入网仍然是被双绞线铜线主宰的(90％以上)、原始落后的模拟系统。两者在技术上存在巨大的反差，制约全网的进一步发展。为了能从根本上彻底解决这一问题，必须大力发展光接入网技术。因为光接入网有以下几个优点：（1）减少维护管理费用和故障率；（2）配合本地网络结构的调整，减少节点，扩大覆盖；（3）充分利用光纤化所带来的一系列好处；（4）建设透明光网络，迎接多媒体时代。

参考文献：

[1]赵兴富，现代光纤通信技术的发展与趋势.电力系统通信[J].2005(11):27-28.

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二、数控技术发展趋势

（一）性能发展方向

（1）高速高精高效化。速度、精度和效率是机械制造技术的关键性能指标。由于采用了高速CPU芯片、RISC芯片、多CPU控制系统以及带高分辨率绝对式检测元件的交流数字伺服系统，同时采取了改善机床动态、静态特性等有效措施，机床的高速高精高效化已大大提高。（2）柔性化。包含两方面：数控系统本身的柔性，数控系统采用模块化设计，功能覆盖面大，可裁剪性强，便于满足不同用户的需求；群控系统的柔性，同一群控系统能依据不同生产流程的要求，使物料流和信息流自动进行动态调整，从而最大限度地发挥群控系统的效能。（3）工艺复合性和多轴化。以减少工序、辅助时间为主要目的的一种复合加工，正朝着多轴、多系列控制功能方向发展。数控机床的工艺复合化是指工件在一台机床上一次装夹后，通过自动换刀、旋转主轴头或转台等各种措施，完成多工序、多表面的复合加工。数控技术轴，西门子880系统控制轴数可达24轴。（4）实时智能化。而人工智能则试图用计算模型实现人类的各种智能行为

（二）功能发展方向

（1）用户界面图形化。用户界面是数控系统与使用者之间的对话接口。由于不同用户对界面的要求不同，因而开发用户界面的工作量极大，用户界面成为计算机软件研制中最困难的部分之一。图形用户界面极大地方便了非专业用户的使用，人们可以通过窗口和菜单进行操作，便于蓝图编程和快速编程、三维彩色立体动态图形显示、图形模拟、图形动态跟踪和仿真、不同方向的视图和局部显示比例缩放功能的实现。（2）科学计算可视化。科学计算可视化可用于高效处理数据和解释数据，使信息交流不再局限于用文字和语言表达，而可以直接使用图形、图像、动画等可视信息。可视化技术与虚拟环境技术相结合，进一步拓宽了应用领域，如无图纸设计、虚拟样机技术等，这对缩短产品设计周期、提高产品质量、降低产品成本具有重要意义。（3）多媒体技术应用。多媒体技术集计算机、声像和通信技术于一体，使计算机具有综合处理声音、文字、图像和视频信息的能力。在数控技术领域，应用多媒体技术可以做到信息处理综合化、智能化，在实时监控系统和生产现场设备的故障诊断、生产过程参数监测等方面有着重大的应用价值。

（三）体系结构的发展

（1）集成化。采用高度集成化CPU、RISC芯片和大规模可编程集成电路FPGA、EPLD、CPLD以及专用集成电路ASIC芯片，可提高数控系统的集成度和软硬件运行速度。应用FPD平板显示技术，可提高显示器性能。平板显示器具有科技含量高、重量轻、体积小、功耗低、便于携带等优点，可实现超大尺寸显示，成为和CRT抗衡的新兴显示技术，是21世纪显示技术的主流。应用先进封装和互连技术，将半导体和表面安装技术融为一体。通过提高集成电路密度、减少互连长度和数量来降低产品价格，改进性能，减小组件尺寸，提高系统的可*性。（2）模块化。硬件模块化易于实现数控系统的集成化和标准化。根据不同的功能需求，将基本模块，如CPU、存储器、位置伺服、PLC、输入输出接口、通讯等模块，作成标准的系列化产品，通过积木方式进行功能裁剪和模块数量的增减，构成不同档次的数控系统。（3）网络化。机床联网可进行远程控制和无人化操作。通过机床联网，可在任何一台机床上对其它机床进行编程、设定、操作、运行，不同机床的画面可同时显示在每一台机床的屏幕上。（4）通用型开放式闭环控制模式。由于制造过程是一个具有多变量控制和加工工艺综合作用的复杂过程，包含诸如加工尺寸、形状、振动、噪声、温度和热变形等各种变化因素，因此，要实现加工过程的多目标优化，必须采用多变量的闭环控制，在实时加工过程中动态调整加工过程变量。加工过程中采用开放式通用型实时动态全闭环控制模式，易于将计算机实时智能技术、网络技术、多媒体技术、CAD/CAM、伺服控制、自适应控制、动态数据管理及动态刀具补偿、动态仿真等高新技术融于一体，构成严密的制造过程闭环控制体系，从而实现集成化、智能化、网络化。

三、智能化新一代PCNC数控系统

当前开发研究适应于复杂制造过程的、具有闭环控制体系结构的、智能化新一代PCNC数控系统已成为可能。智能化新一代PCNC数控系统将计算机智能技术、网络技术、CAD/CAM、伺服控制、自适应控制、动态数据管理及动态刀具补偿、动态仿真等高新技术融于一体，形成严密的制造过程闭环控制体系。

职称中心

参考文献：

[1]电动机降压起动器的选择与分析，凌浩，2000.12vol.20P66.

篇（8）

20世纪70年代以前，产品的技术相对比较简单，一个新产品上市，很快就会有相同功能的产品跟着上市。20世纪80年代以后，随着市场全球化的进一步发展，市场竞争变得越来越激烈。

20世纪90年代初，随着CIMS技术的大力推广应用，包括有CIMS实验工程中心和7个开放实验室的研究环境已建成。在全国范围内，部署了CIMS的若干研究项目，诸如CIMS软件工程与标准化、开放式系统结构与发展战略，CIMS总体与集成技术、产品设计自动化、工艺设计自动化、柔性制造技术、管理与决策信息系统、质量保证技术、网络与数据库技术以及系统理论和方法等均取得了丰硕成果，获得不同程度的进展。但因大部分大型机械制造企业和绝大部分中小型机械制造企业主要限于CAD和管理信息系统，底层基础自动化还十分薄弱，数控机床由于编程复杂，还没有真正发挥作用。因此，与工业发达国家相比，我国的制造业仍然存在一个阶段性的整体上的差距。

目前，我国已加入WTO，机械制造业面临着巨大的挑战与新的机遇。因此，我国机械制造业不能单纯的沿着20世纪凸轮及其机构为基础采用专用机床、专用夹具、专用刀具组成的流水式生产线——刚性自动化发展。而是要全面拓展，面向五化发展，即全球化、网络化、虚拟化、自动化、绿色化。

二、机械制造技术的特点

做好基础自动化的工作仍是我国制造企业一项十分紧迫而艰巨的任务。但加工中心无论是数量还是利用率都很低。可编程控制器的使用并不普及，工业机器人的应用还很有限。因此，我们要立足于我国的实际情况，在看到国际上制造业发展趋势的同时扎扎实实地做好基础工作。

1.机械制造技术是一个系统工程

先进制造技术特别强调计算机技术、信息技术、传感技术、自动化技术、新材料技术和现代系统管理技术在产品设计、制造和生产组织管理、销售及售后服务等方面的应用。它要不断吸收各种高新技术成果与传统制造技术相结合，使制造技术成为能驾驭生产过程的物质流、能量流和信息流的系统工程。

2.机械制造技术是一个综合性技术

先进制造技术应用的目标是为了提高企业竞争和促进国家经济和综合实力的增长。因此，它并不限于制造过程本身，它涉及产品从市场调研、产品开发及工艺设计、生产准备、加工制造、售后服务等产品寿命周期的所有内容，并将它们结合成一个有机的整体。以便提高制造业的综合经济效益和社会效益。

3.机械制造技术是市场竞争要素的统一体

市场竞争的核心是如何提高生产率。随着市场全球化的进一步发展，20世纪80年代以后，制造业要赢得市场竞争的主要矛盾已经从提高劳动生产率转变为以时间为核心的时间、成本和质量的三要素的矛盾。先进制造技术把这三个矛盾有机结合起来，使三者达到了统一。

4.机械制造技术是一个世界性技术

20世纪80年代以来，随着全球市场的形成，发达国家通过金融、经济、科技手段争夺市场，倾销产品，输出资本，使得市场竞争变得越来越激烈，为适应这种激烈的市场竞争，一个国家的先进制造技术应具有世界先进水平，应能支持该国制造业在全球市场的竞争力。同时，机械制造技术是面向21世纪的技术，应与现代高新技术相结合，应是有明确范畴的新的技术领域。

三、我国机械制造技术的发展方向

先进制造技术是制造技术的最新发展阶段，是由传统的制造技术发展起来的，既保持了过去制造技术中的有效要素，又要不断吸收各种高新技术成果，并渗透到产品生产的所有领域及其全部过程。

20世纪80年代，随着扫描显微镜的发明和使用，人类认识世界和改造世界的能力进入纳米尺度，纳米技术是指实现纳米级精度，是一种在纳米尺度上研究原子和分子结构，物质特性及相互作用与运动，并运用这种技术为人类服务的高新技术，纳米技术对制造业产生了很大的影响，其应用范围将非常广泛，包括纳米材料技术、纳米加工技术、纳米装配技术和纳米测量技术等。

超精密加工的加工精度在2000年已达到纳米级，在21世纪初开发的分子束生长技术、离子注入技术和材料合成、扫描隧道工程（STE）可使加工精度达到0.0003～0.0001μm，现在精密工程正向其终极目标——原子级精度的加工逼近，也就是说，可以做到移动原子级别的加工。

现代机械制造技术的发展主要表现在两个方向上：一是精密工程技术，以超精密加工的前沿部分、微细加工、纳米技术为代表，将进入微型机械电子技术和微型机器人的时代；二是机械制造的高度自动化，以CIMS和敏捷制造等的进一步发展为代表。

1.精密成形技术成形制造技术包括铸造、焊接、塑性加工等。精密成形技术包括：精密铸造（湿膜精密成形铸造、刚型精密成形铸造、高精度造芯）、精密锻压（冷湿精密成形、精密冲裁）、精密热塑性成形、精密焊接与切割等。

2.无切削液加工无切削液加工的主要应用领域是机械加工行业，无切削液加工简化了工艺、减少了成本并消除了冷却液带来的一系列问题，如废液排放和回收等等。

3.快速成形技术快速原型零件制造技术（RPM），其设计突破了传统加工技术所采用的材料去除的原则，而采用添加、累积的原理。其代表性技术有分层实体制造（LOM），熔化沉积制造（FDM）等等。

由于以上工艺和技术不仅减少了原材料和能源的耗用量或缩短了开发周期、减少了成本，而且有些工艺的改进对环境起到保护作用，因此被称为绿色制造工艺。绿色制造是人类社会可持续发展在制造业中的体现。这一切除了工艺革新外，还必须依靠信息技术，通过计算机的模拟、仿真，才能实现。

四、结论

现代制造技术是现代技术和工业创新的集成，是国家制造业的水平的主要标志，也是国家工业的基础和支柱。随着社会的发展，人们对产品的要求也发生了很大变化，要求品种要多样、更新要快捷、质量要高档、使用要方便、价格要合理、外形要美观、自动化程度要高、售后服务要好、要满足人们越来越高的要求，就必须采用先进的机械制造技术。因此，我们应抓住机遇，了解我国机械制造技术的发展现状，把握现代机械制造技术的发展趋势，使我国现代制造业与世界发达国家站在同一起跑线上。

【摘要】机械制造技术不仅是衡量一个国家科技发展水平的重要标志，也是国际间科技竞争的重点。本文对我国机械制造技术的现状及技术特点进行分析，并简述了21世纪机械制造技术的发展方向。

【关键词】机械制造技术特点发展方向

参考文献：

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随着世界各国经济的高速发展以及人口的迅速增长和集中，世界各国对水的需求日益增加，而地球上的淡水资源非常有限，淡水资源缺乏已成为全球性的问题。在寻求淡水资源方面各国纷纷把目光投向大海。据统计目前世界已有100多个国家水，其中严重缺水的已达20个，严重影响着人类生存和社会发展［!］。海洋中水的储量为1338×107亿m3,占全球的96.8，有着巨大的水资源，如何把它变为能被人类利用的淡水，成为急需解决的问题。

海水淡化就是要将高盐度的海水通过一系列的过程转变为低盐度的海水。目前海水淡化的主要方法有：1）真空冷冻—汽相冷凝海水淡化新技术是依据海水的三相点理论，使海水同时蒸发与结冰得一种低能耗，轻腐蚀结垢的海水淡化方法；2）蒸馏法工艺简单易于实现，但存在能耗多、成本费用高的缺

点；3）反渗透海水淡化方法是膜分离法的一种，即利用反渗透膜的分离作用使海水脱盐，过程中不存在相变，因此与蒸馏法相比能耗较低，有着很大的发展前途，成为世界高科技竞相开发的热点。

随着海水淡化技术的提高及成本的大幅度下降，世界各地正在兴建或计划兴建许多大型海水淡化工厂，一个海水淡化的新时代已经来临。

1真空冷冻及其特点

1.1真空冷冻原理

海水三相点是使海水汽、液、固三相共存并达到平衡的一个特殊点。若压力或温度偏离该三相点，平衡被破坏，三相会自动趋于一相或两相。真空冷冻法海水淡化正是利用海水的三相点原理，以水自身为制冷剂，使海水同时蒸发与结冰，冰晶再经分离、洗涤而得到淡化水的一种低成本的淡化方法。与蒸馏法、膜法相比，能耗低，腐蚀、结垢轻，预处理简单，设备投资小，并可处理高含盐量的海水，是一种较理想的海水淡化法［!］。国外早在20世纪60年代就已开始研究，但目前为止尚没有商业化，主要原因在于过程中产生的三相点蒸汽难以去除和冰晶的输送、洗涤较难。华东理工大学研究开发的真空冻—汽相冷凝海水淡化技术采用低温金属表面，使三相点蒸汽直接冷凝成冰的方法，成功的解决了蒸汽的去除问题，并在实验室完成了小型试验装置。真空冷冻—汽相冷凝海水淡化技术工艺包括脱气、预冷、蒸发结晶、冰晶洗涤、蒸汽冷凝等步骤，淡

化水产品可达到国家饮用水标准。

1.2工艺研究

1.2.1脱气

由于海水中溶有的不凝性气体在低压条件下将几乎全部释放,且又不会在冷凝器内冷凝。这将升高系统的压力，使蒸发结晶器内压力高于二相点压力，破坏操作的进行。显然减压脱气法适合本系统。

1.2.2预冷

海水脱气后可与蒸发结晶器内排出的浓盐水和淡化水产生热交换，预冷至海水的冰点附近。

1.2.3温度和压力

它们是影响海水蒸发与结冰速率的主要因素。

1.2.4冰—盐水是一固液系统

普通的分离方法均可使冰—盐水得到分离，但分离方法不同，得到的冰晶含盐量也不同。实验结果表明减压过滤方法得到的冰晶含盐量比常压过滤方法得到的冰晶含盐量低得多。

1.2.5蒸汽冷凝

在蒸发结晶器内，除海水析出冰晶以外，还将产生大量的蒸汽，这些蒸汽必须及时移走，才能使海水不断蒸发与结冰。

2蒸馏法海水淡化及其特点

2.1蒸馏法原理

把海水加热使之沸腾蒸发，再把蒸汽冷凝成淡水的过程即为蒸馏法。蒸馏法是最早采用的淡化法，其优点是结构简单、操作容易，所得淡水水质好等。蒸馏法有很多种，如多效蒸发、多级闪蒸、压气蒸馏、膜蒸馏等。

2.2蒸馏法特点

多效蒸发是一种较早应用的海水淡化法，由于结垢和腐蚀等问题，后被多级闪蒸法所取代。

2.2.1多级闪蒸

多级闪蒸是一种在20世纪50年展起来的海水淡化法，其原理是海水经过预热后，进入闪蒸室，该闪蒸室的压力低于将要进入的盐水所对应的饱和蒸汽压力，盐水进入后即因过热而进行闪蒸。闪蒸出的蒸汽冷凝后即为淡水。由于它的安全可靠，因此发展迅速，中东许多产油国所建的海水淡化工厂，大多采用多级闪蒸法，并且与发电厂结合。如阿联酋建造了世界上最大的多级闪蒸海水淡化厂，就是与发电厂联合生［2］。

2.2.2压汽蒸馏

利用机械压缩机把蒸汽压缩、升压和升温（温度升高10℃左右），并作为加热和使海水蒸发的热源，因此压汽蒸馏在运行后不需外部提供加热蒸汽，靠机械能转化为热能，过程效率高、比能耗低，而且过程不需冷却水，结构紧凑，但压汽机造价较高，容易腐蚀、结垢难于进一步大型化。

2.2.3膜蒸馏

热海水接触憎水微孔膜，由于膜另一侧温度较低，相应的饱和蒸汽压亦低，膜面上的海水蒸发并透过膜的微孔到低压侧并在冷凝面凝结为纯度较高的淡水。膜只起到汽水分离器和增加蒸发面积的作用。

3电渗析

电渗析是利用具有选择透过性的离子交换膜在外加直流电场的作用下，使水中的离子定向迁移，并有选择地通过带有不同电荷的离子交换膜，从而达到溶质和溶剂分离的过程。电渗析主要有频繁倒机电渗析（EDR）、填充离子交换树脂电渗析，电渗析过程对不带电荷的物质如有机物、胶体、细菌、悬浮物等无脱除能力。因此电渗析用于淡化制备饮用水不是最理想的方法。

4海水反渗透淡化

反渗透海水淡化是一种以压力为驱动力的膜分离过程，是当今海水淡化领域研究、开发的热点［3］。

4.1国际反渗透淡化技术发展现状

目前反渗透膜的脱盐率高于99.3，透水通量大大增加，抗污染和抗氧化能力不断提高。反渗透海水淡化的技术进步表现在如下方面：

4.1.1反渗透膜的性能明显提高

目前的反渗透复合膜系采用芳香族聚胺的材料，特征水通量是1978年的2倍，盐的透过率大约是1978年的四分之一。

4.1.2功交换器的研制成功

一种新型能量回收装置已经成功地用于海水反渗透淡化系统上，这种交换器是1998年反渗透海水淡化技术的一个新里程碑。

4.1.3段间能量回收透平的成功应用

段间能量回收透平适合于盐含量较低的海水淡化系统，它可以增加系统的产水量或降低系统的能量消耗。

4.1.4微滤技术用于海水预处理［4］

采用微滤（或超滤）作为海水反渗透的预处理，不需加入絮凝剂、杀菌剂和余氯脱除剂等化学药品同时也省去了保安过滤器，此技术由于改进了进水水质，不仅延长了反渗透膜的使用寿命，而且有助于

提高系统的回收率、降低运行费用。

4.1.5纳滤技术在预处理中的应用［5］

沙特阿拉伯的SWCC,成功地开发出纳滤（NF）作为海水的预处理技术，用于脱除硬度和总溶解固体，从而提高海水反渗透的操作压力和系统的回收率，保证膜组件的运行安全。

4.1.6淡化成本的明显下降

由于膜的性能不断提高，高压泵和能量回收装置的性能持续进步，各种预处理新工艺的不断提出，促使设备的运行管理更为简单；更由于国际市场一体化的倾向，加大了海水淡化工程公司之间的竞争，使得设备的投资费用不断降低，从而使反渗透海水淡化的造水成本不断下降。

4.2国内反渗透海水淡化工程

据初步估计，国内运转产水量大于100m3／d的反渗透淡化装置总数量不少于500台。用于海水淡化的有浙江省山镇的500m3／d的反渗透淡化工程、浙江省泗县马迹山的350m3／d的反渗透淡化工程、以及辽宁省长海县的1000m3／d的反渗透淡化工程

等。

目前，国内海水所用反渗透复合膜均从国外进口，国产反渗透膜与国外产品还存在一定的差距。反渗透膜是海水淡化的核心，其国产化与产业化若不能解决，势必影响我国此领域将来的发展。淡化技术的关键在于反渗透膜具有较大的透水性和脱盐率，目前在海水淡化中使用的反渗透膜主要有醋酸纤维素系列膜（CA）和聚酰胺系列膜（PS）。它们均由有机高分子构成，虽然具有制作工艺简单、成本低等优点，但应用于海水淡化领域也存在着一些不足，如化学稳定性差、机械强度低等。这些缺陷限制了反渗透法处理海水技术的实用化和产业化。无机材料本身性能的优势，使得无机膜替代有机膜应用在这方面成为可能。预计反渗透技术将是21世纪海水淡化的主要方法，专家普遍认为反渗透海水淡化具有投资费省、能耗低等优点。

5结语

地球上的淡水资源危机今后将愈加严重，而海水淡化是解决水问题的唯一途径。海水淡化的成本是人们最关心的问题，鉴于自来水价格很低，因此淡化成本就不能太高。淡化水的成本是个很复杂的问题，它不仅与淡化方法有关，而且与工艺设计、选材、给水和淡化的水质、比能耗、地理、当地能源价格、投资来源、管理体制有密切关系。比较各种淡化方法，

反渗透淡化法的投资费和运行费都是低的。预计反渗透技术将是21世纪海水淡化的主要方法

参考文献：

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3谭永文’萧山500吨／日反渗透海水淡化示范工程［J］’膜科学与技术2000,4(20):2

4MarkWilfPhDKennethKlinko［J］采用新的前处理方法和改进膜性能对KL海水淡化系统的影响［A］’美国海

篇（10）

Abstract：Itdescribesthestateofsoftswitchtechnologyintheworld,servicesprovidedbyNGNbasedonsoftswitch,relatedorganizationsonsoftswitchstudyandproblemsonitsdevelopment.

Keywords:NGNSoftswitchProblem

1国际软交换技术的发展状况

下一代网络（NGN）是一个建立在IP技术基础上的新型公共电信网络，它将话音、数据、视频等多种业务集于一体。建设下一代网络是电信竞争的需要。随着通信技术的飞速发展和电信市场的逐步开放，电信业的一个最重要的发展趋势就是业务运营和网络运营的分离，由网络运营商提供可靠、高效的基础承载平台，由业务提供商提供各种应用，他们与设备制造商三足鼎立，共同推动了电信业的繁荣和进步。

软交换技术是下一代网络的核心技术，软交换思想吸取了IP、ATM、IN和TDM等众家之长，形成分层、全开放的体系架构，作为下一代网络的发展方向，软交换不但实现了网络的融合，更重要的是实现了业务的融合。

目前，欧洲电信运营商对于软交换（下一代网络）的发展和应用大体上采用比较务实和谨慎的态度，运营商都是根据自身网络的实际情况和业务的发展来采取对策。德国电信聚焦海外市场，积极开拓国际IP网的话音业务，并在新技术投入使用之前，注重新技术和新设备的试验和评估。2001年开始在国际网络进行软交换的试验，放置了一台软交换机和4个媒体网关开展IP网络提供语音业务、呼叫中心业务和VPN业务的试验，其软交换的标准采用SIP－T协议。英国电信则逐步地在长途网和本地网实现分组话音，本地网有5个节点开展了软交换实验，部分已经商用，并且试验规模在逐步扩展。在提供话音质量的保证方面，英国电信已在其承载网络内全面采用ATM技术。比利时电信认为2004年以后引入NGN比较适当，但目前需注意跟踪技术和设备的发展，比利时电信的技术部门在NGN方面重点研究未来分组话音网络的体系架构和需求、开展NGN技术培训、建立NGN实验室，为开展现场试验进行技术准备。一些北美电信运营商也正在积极开展有利于软交换提供话音业务的试验，有些运营商已经开始提供商用业务。

2002年3月，中国电信下一代网络（NGN）试验项目在北京、上海、广州、深圳4城市启动。中国电信与北电网络、爱立信、西门子、中兴通讯、上海贝尔5厂家签订了下一代网络试验工程设备合同。合同涉及金额近1亿元人民币。根据中国电信与北电网络签署的合同，在北京、上海、广州和深圳4城市部署北电网络的SUCCESSIoN下一代网络解决方案。NGN网络全国试验网项目涉及的技术面、提供的业务量、网络覆盖的广度、深度均在全球首屈一指。

在设备制造商方面，特别值得一提的是加拿大北电网络，其NGN产品为SUCCESSIoN（继往开来）解决方案，于1999年在BT－SPAIN首次正式商用，迄今为止，在全球超过24个国家的40多个网络中得到试验或商用。其商用客户中包括VErIzoN、SPrINT、中国电信、香港宽频（HKBN）、新世界电信（NEWWorLDTEL）及铁通等。

SUCCESSIoN的应用类型包括了长途及汇接（C4）业务、本地接入（C5）及多媒体业务、无线汇接及3G核心网业务以及有线电视多网合一业务。目前几种解决方案已经在实际网络中运用。其中，VErIzoN的软交换本地汇接网络包含2个软交换节点及70多个媒体网关，每个节点每天处理超过1100万次呼叫。SPrINT作为全美第一个实现TDM端局以软交换替换的运营商，其第一期工程（350万线）全部采用北电的SUCCESSIoN方案。香港宽频应用SUCCESSIoN本地IAD接入方案，在短短的17个月时间内，已拥有16万用户，是全球最大的基于以太网IAD接入的NGN网络，目前运营稳定良好。在最近的市场调研报告中，北电网络列全球软交换市场份额第一，也是全球VoIP和VoATM媒体网关市场份额第一。

2NGN提供的业务

软交换技术的引入除了对现有PSTN话音业务实现全面的继承以外，还在基于SIP的宽带多媒体业务、PSTN与因特网业务结合衍生的业务、用户个性化业务以及业务创新方面有着PSTN和因特网等单一网络无法比拟的优势。传统PSTN由于终端智能和带宽的限制，无法实现多种灵活的业务逻辑和多媒体业务。由于业务逻辑控制和网络智能在PSTN内每个交换机上呈分散式节点式分布，并且由于用户数据由各自归属的交换机管理，导致某些业务（如广域CENTrEx）难以开展。PSTN的终端种类非常单一且没有智能，业务的智能完全由交换机实现，因此一直以来难以实现用户对业务的个性化定制，而且由于终端智能的限制存在使用不便和各种电话补充业务难以推广的问题。引入NGN则在业务实现的简单性和灵活性上有了本质改变。NGN的业务逻辑控制和网络智能在软交换和应用服务器等少量网元上集中部署，因此可以方便地在全网实现业务部署和业务升级，NGN对广域CENTrEx的实现就非常容易。由于NGN引入了对等性控制协议（SIP），使得终端的智能大大提高，目前市场上已经出现了丰富多彩的SIP智能终端。终端智能的提高及媒体承载能力的加强（如支持话音、视频等）使得用户对业务的个性化定制成为可能并且已经商用。如NGN的“呼叫屏蔽”这一特性，用户可以对不同来话进行筛选性的监控，可以在不同时间对不同来话实施不同的应答策略，应答的方式也不仅仅局限于接听、转发、挂断等传统方式，而是包括了话音应答、问候音播放、语音信箱转接、电子邮件转接、网页推送等多种不同的应答方式。这种灵活性在传统PSTN上是无法实现的。

此外，NGN能够实现许多PSTN所无法实现的业务特性，一号通就是一个很好的例子。PSTN通过IN方式也可以实现一号通业务，然而NGN基于SIP协议可以轻松实现IN方式的一号通所无法实现的能力。如NGN的一号通业务可以实现用户根据自己的需要随时设定对来话的振铃终端和振铃顺序，而这些策略可以依据来话者的不同和时间段的不同而变化。比如对自己的家人和同事可以实施两种完全不同的振铃策略，自己上班和下班时的振铃策略也可以完全不同。这就给了用户最大的自由和灵活性，保证可以有一种方式能联系到他，给日常生活和工作带来了极大的方便。这种业务特性是PSTN所无法实现的。类似的例子还有许多，如WEB800、点击传真等。

NGN不但在业务实现的简易性和灵活性上有独到之处，并且能实现许多PSTN无法实现的业务，而且具有业务的惟一性。NGN的业务能力主要包括：

A）全面继承PSTN传统话音业务（包括基本话音业务、电话补充业务、CENTrEx业务、ISDNPRI补充业务、IN类业务等）；

B）基于SIP的宽带多媒体业务；

C）PSTN与因特网相结合的业务（即PINT业务，如点击拨号、点击传真、WEB800、ICW等）；

D）用户可定制的个性化业务。从事软交换研究的国际组织

NGN是目前运营商和设备厂商都在讨论的热点技术，也是国外许多标准化组织和论坛（包括ITU－T的第11和16工作组，IETF的IPTELEPHoNY工作组、信令传输工作组（SIGTrAN）、媒体网关控制工作组（MEGACo），ETSI的TIPHoN，国际软交换协会（ISC），3GPP，3GPP2，MPLS论坛，ATM论坛，DVB，DSL论坛，PARLAY等）的研究工作重点。我国网络与交换标准研究组和IP研究组于2000年开始制定NGN网络的相关标准。

其中，ISC成立于1999年5月，目前有近150个成员，是运营商和设备供应商交流需求和动态的场合。国际上大多数知名的电信设备制造商，如阿尔卡特、朗讯、北方电讯、CISCo、西门子、富士通、诺基亚、爱立信等，另外有一些电信运营商如美国的LEVEL3、QWEST、AT＆T、日本的NTT等均为该协会成员。

软交换论坛包含5个工作组，负责网络架构、协议制定等技术工作。

业务应用工作组负责业务功能制定、协调以及API标准的应用。

网络结构工作组负责软交换网络功能架构的制定。

设备控制工作组负责软交换间以及软交换与其他网络设备间控制协议的制定和补充、增强，如MGCP、MGC和设备的兼容性等。

网络管理工作组负责网络管理的结构和协议制定。

SIP工作组负责SIP协议在软交换网络中的应用和增强。

此外，ITU－T和IETF在相关协议的标准化方面已经取得了重要的进展，如H．248协议、BICC协议、SIP协议和SIGTrAN系列协议等。

4存在的问题

目前虽然不少厂家推出了软交换的解决方案,各运营商也在积极进行相关的试验,但新技术的应用需要相当长的时间来完善。从目前厂家所提供的解决方案来看，目前存在的主要问题如下：

A）国际上尚无大型网络的组网和运营经验。传统电信网经过长期的运营积累，在网络组织方面已经具有相当成熟的经验；而基于软交换的NGN网络组织目前国内外尚无成熟的经验，是采用基于软交换的全平面结构，还是采用分区域选路结构等，在技术和实践方面都有待进一步的探索。

B）协议尚未做到兼容性，标准还在发展之中。不同厂家的软交换在技术标准的选用及协议的兼容性方面还难以做到相互兼容。BICC协议、SIP－T协议和H．248协议也在发展之中，协议的选项需要运营商根据业务的需要来进一步确定。

C）API没有成熟的产品。基于开放的业务平台，采用标准的API接口为网络运营商提供新业务开创了未来美好的前景，但是相应的产品仍在探索和研发之中。

D）业务开发问题。标准、开放的API接口能够快速、灵活地提供丰富的业务，这是软交换体系的一个优势所在，但目前厂家能够提供的业务多集中为基本语音业务及补充业务、IN类业务、PINT业务、多媒体终端之间的同步浏览、统一消息、多媒体会议等，究竟什么业务才是运营商手中的杀手业务，才能真正带来收益，是目前运营商和设备商在共同苦思冥想的问题，目前并未出现使人眼前为之一亮的业务。