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一次付出沉重代價的學術造假
送交者: 蘭陵孟蓀 2024年07月05日14:15:14 於 [教育學術] 發送悄悄話

看了關於顧毓繡先生的文章後,想到他兄弟顧毓珍的不幸去世。

又想到一次導致我國付出沉重經濟代價的學術造假。雖然說,今天學術造假現象泛濫,但是,造成如此嚴重經濟後果,遍及全國十多個省份,時間長達四、五十年的事件還是相當罕見的。在這次事件中,我也是其中一位親歷者。

這是發生在1960年代到2010年前後的全國各大型氯鹼企業中的。氯鹼生產是基本化學工業,規模比較大,當時全國共建了二十多座這樣的大型工廠,職工人數普遍超過千人。在這些工廠中,除了一家之外,都有一棟最高的高樓,其他廠房都不及它齊腰,雄踞在廠中央。那個年代很少有高樓,最多是二三層樓房,而這棟樓高達二十多米,成為非常醒目的標誌,周圍遠遠就可以看到,長達半個世紀之久。

而,這偏偏是一項學術偽造的惡劣後果。

這是有一項關工業蒸發器的。為了濃縮液體,工業中常常使用一種稱為蒸發器的裝置:將被濃縮液體放在其中,用蒸汽將其濃縮。為了提高加熱面積,加熱是在許多列管中進行的。蒸汽則在管間空間中冷凝放熱。按照傳熱學的基本的觀點是,流體流動越快,湍流程度越高,傳熱就越迅速。就好比為了加快煮湯,人們不斷攪動鍋里的湯料。

為了提高流體在蒸發器加熱管中的流速,傳統的蒸發器中央設置了一個循環管。濃縮液體在加熱沸騰過程中,產生大量水汽氣泡,平均比重就比較輕,而循環管內未加熱,液體比重比較重,這種比重差導致液體源源不斷從循環管中流向加熱管,保證加熱管中的流體有一定流速。

大概在1957年前,前蘇聯的一位名叫列文的人寫了本題為《新型蒸發器》的書。列文說,為了提高加熱管中流體的流速,增強湍流程度提高加熱速度,提出如下改進:

1. 擴大循環管截面積減少流動阻力,以增加循環量;

2. 加長加熱管增加加熱長度,產生更多蒸發氣泡形成更大的比重差,以加速循環;

3. 將蒸發器內液體液面升高,讓產生的液體靜壓力使得沸騰不再在加熱管道內進行,而是提高到傳熱管道上方的液體中進行,從而減少加熱管中的流動阻力。

為了證實自己的設想,他進行了相應的實驗,在他發表的著作中列舉的實驗數據表明,這種蒸發器的傳熱速度遠遠超過了傳統的老式蒸發器。

以後,這本書由天津大學的教師翻譯後在我國出版了。

老式的標準蒸發器結構:

 

標準蒸發器.jpg


列文蒸發器結構:

 

列文蒸發器.jpg


氯鹼工業生產的燒鹼是由食鹽分解生產的。但是,當時生產產生的濃度只有百分之10左右,還必須進一步濃縮,這就需要使用相應的蒸發器。

當時,歐美等發達國家為了使蒸發器傳熱速度加快,在循環管和加熱管之間裝了強制循環泵,中國當時的條件當然搞不了。而列文蒸發器公布的數據表面,這種蒸發器完全可以與強制循環蒸發器媲美,而且還不需要動力,太誘人了!

上海天原化工廠是中國老牌的氯鹼廠,於是,他們的技術人員就對列文蒸發器進行了中試,中試結果公開發表的數據也常漂亮。

既有蘇聯老大哥專家的權威著作,又有中國最老牌氯鹼廠的實驗證實,化工部第一設計院就據此進行了定型設計,全國二十多家規模較大的氯鹼廠後來就全都採用這種新式蒸發器。

可是,最令人奇怪的是,天原化工廠新上馬的蒸發項目依然採用老式蒸發器,而沒有用這樣的新式蒸發器。

那又是為什麼呢?但,卻沒人質疑。

這套設計中的列文蒸發器的加熱管道長達6米,而老式蒸發器的加熱管長度僅1.5米左右。另外還要在加熱管上方加長度為1.5米左右的沸騰區,整個蒸發器的高度由4米左右增加到16米以上。同時,為使得上方的蒸發空間能插入兩根平行的循環管和加熱管,直徑擴大到2.8米,而傳統老式蒸發器的直徑往往只有1.5米左後,只有其二分之一左右。蒸發器是受壓容器,直徑放大後,為了能承受壓力,必須將器壁大大加厚。於是,這樣的一個大體積大重量的龐然大物就問世了。

 

1959年,這時候大躍進的土法亂建基本結束,採用當時認為比較科學的方式建設。我所在的工廠當然也採用了設計院設計的這套定型設計圖紙,廠房和設備都建好了。但是,到了1962年全國進入調整階段,項目就原地擱置了。

十年之後的1969年,我廠項目恢復上馬。我也已經成為一名設計人員,對該項目承擔具體設計。通過用管道和閥門將設備連接起來,打通工藝。項目很快就順利投產。

奇怪的是投產後,生產能力始終只有1萬噸年,而按照兄弟廠在氯鹼雜誌發表的文章可以達到2萬噸,相差也太大了。為此,我還遭到一位工段長的批評,“你不是說這套裝置能力能達到2萬噸嗎,怎麼現在只有一萬噸?”

我無法自我辯解,只得請教發表投產經驗文章的兄弟廠人員。他們進行了一些解釋,但是總覺得解釋很牽強。可也無可奈何。

同時,還有一件十分蹊蹺的事情。

一般情況下,工廠鍋爐送來的蒸汽壓力可達5、6個大氣壓,溫度可達150°C左右,同時在工廠的真空條件下,水的沸點只有40°C左右,溫差可達到一百多度。一般一次傳熱只要二三十度溫差就夠了。所以,往往總是把溶液蒸發產生的蒸汽再用來蒸發。如果蒸汽被先後利用兩次,稱為二效蒸發,被利用三次則稱為三效蒸發。因此,雙效生產消耗的蒸汽可以只要原來的一半略多。而三效生產蒸汽消耗可以只有原來的三分之一稍多,節約蒸汽更多了。

雙效生產流程,蒸汽被利用兩次:

 

雙效系統.jpg


三效生產工藝,蒸汽被利用三次:

 

三效蒸發過程.jpg


即使考慮燒鹼溶液的沸點升高,蒸汽也可以先後被利用三次,應該是可以進行三效蒸發的,可以節約更多的蒸汽。然而,我對這套裝置試行三效蒸發時,蒸發過程卻緩慢到不可思議的地步,只能放棄。去問了兄弟廠,情況也都類似。

百思不得其解!

又過了十年,也就是二十年後的1979年了。一天突然想起《化工過程及設備》講的傳熱原理。裡面說到,沸騰狀況下的給熱速度是單純液體流動給熱速度的三到四倍。由此可見,列文蒸發器的傳熱速度非但不是遠遠超過一般的普通蒸發器,反而是遠遠不及。因此,在開三效蒸發後,每台蒸發器的溫差就小到不足以維持運行了。

普通蒸發器和列文蒸發器沸騰區域的差別:

 

區別.jpg


因此,那些發表的列文蒸發器傳熱速度數據肯定是不真實的。

為了證實自己的看法,我決定用標準蒸發器來試運行三效蒸發。江蘇的氯鹼企業除了常州化工廠外,其他都是中小型企業,沒有足夠的經費來建設體量巨大的列文蒸發器,所以還都是老式蒸發器。其中無錫縣電化廠和我關係比較好,我就建議他們將雙效蒸發工藝改造成三效。很快就成功了。以後,我又叫南通農藥廠和徐州電化廠也進行同樣的改造。其中南通農藥廠接受了建議,也成功了。

幾年後,一次中國氯鹼協會的工作人員到現場看到後,感到非常驚訝,怎麼老式蒸發器反而能開三效?當即表態要在全國推廣。

我已經離開了氯鹼行業了,對後來的推廣情況不太清楚。但是,估計也非容易。首先全國大型規模的氯鹼企業幾乎都採用了列文蒸發器,為了要節約蒸汽,全部推倒重來,談何容易。全國小氯鹼廠有數十家,也不知道有多少家有條件或者願意改的。江蘇當年的小氯鹼廠有二十多家,我也只說服兩家進行了改造。儘管也多次建議過徐州電化廠,但是,他們就是懶得動。

到了本世紀初,逐步引進了離子膜先進工藝,食鹽分解後的濃度可以高達30%以上,蒸發已不必要了。但,這已經是1960年之後的四、五十年了。在近半個世紀裡,我們的蒸汽被一直遭到浪費。

這件事的教訓是非常深刻的。因為,這種蒸發器的高度和直徑都是老式蒸發器的兩倍多,總體量是八倍,耗了大量鋼材,而能力反而不及老式的。由於這種設備體量龐大,建築也非常高大。

兩種蒸發器的體量比較:

蒸發器大小.jpg

 

為了能放置這樣的龐然大物,廠房的高度也由原來的七八米提高到22米。耗用了大量建築鋼材和水泥。

兩種廠房的大小比較:

 

無標題.jpg

全國二十多家大型氯鹼企業都採用這種蒸發器,當時,我國的經濟還是非常困難的,卻耗費了高達千噸計的大量建設鋼材和水泥,來用於建設這種偽劣的設備。而且還在以後長達四、五十年的時間浪費了很多蒸汽。

這一切都起源於前蘇聯的那位列文的造假,當時他的名聲非常響亮,有人還稱他為院士,也不知道是不是真的。

前蘇聯的學術造假也是很嚴重的,影響最大範圍最大的是李森科的後天獲得性遺產。導致我國的基因研究長期無法進行,直到上世紀改革開放後的八十年代。

然而,列文蒸發器導致我國蒸汽大量浪費,持續了四、五十年。

當然,我們的一些技術人員同樣難辭其咎,你抄我,我抄你,大家以訛傳訛。當時,我自己也被蒙在鼓裡長達二十年,直到二十年後才突然醒悟。如果,當時有人懷着質疑的態度,想一下傳熱原理就不至於如此。傳熱內容在《化工過程及設備》這本教科書的前幾章節就交代得清清楚楚。而翻譯列文書的人是天津大學化工系的老師,樣板設計的是化工部第一設計院的技術人員,傳熱課程他們都應該早就在大學裡就學過了。但是,他們沒有絲毫懷疑。上海天原化工廠則更離譜了,全國推廣,而他們自己不用,這種事只有他們自己心知肚明了。而大量國家財富卻白白浪費。

此事雖然已經過去了幾十年,但前事不忘,後事之師。今天,我們的學術造假依然嚴重,還得高度警惕啊!


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