超声助滤平板膜表面超声强度检测方法研究

发布时间：2017-08-11 16:20

  本文关键词：超声助滤平板膜表面超声强度检测方法研究

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【摘要】：超声波技术引入膜分离工艺能有效抑制浓差极化与膜污染现象,提高膜分离效率。目前,超声助滤膜分离是以固定的工艺参数进行处理,未考虑在循环处理过程中料液性质等因素导致膜表面超声强度变化的问题。膜表面超声强度越大,膜损伤机率越大;膜表面超声强度降低,则会影响助滤效果。因此,既要降低膜损伤机率,延长使用寿命,又要保证超声助滤效果,有必要对膜表面超声强度进行有效控制。但是,现有的超声助滤平板膜分离装置在运行过程中,因装置结构等因素难以直接检测膜表面超声强度,导致膜表面超声强度得不到有效控制。针对超声助滤过程中膜表面超声强度无法直接检测的难点,采用最小二乘支持向量机(LSSVM)软测量方法,在超声波理论分析的基础上,对模型输入变量进行合理选取,建立膜表面超声强度软测量模型,实现对平板膜表面超声强度的检测,真实反映膜表面超声强度的变化趋势。主要工作内容可归纳为以下几个方面:(1)针对现有超声助滤平板膜分离装置膜表面超声强度检测困难的问题,提出一种超声助滤平板膜表面超声强度检测方法;(2)在分析超声波理论与影响超声助滤膜分离效果工艺参数的基础上,选取影响平板膜表面超声强度的主要因素,利用COMSOL Multiphysics(COMSOL)软件对超声场进行仿真分析,验证影响因素选取的合理性;(3)由于贴壁式超声助滤平板膜分离装置的复杂性,无法获取实验数据,设计超声助滤膜分离模拟实验系统,通过增加平板膜移动装置,提高了自动化程度,并减小测量误差;(4)搭建实验平台获取实验数据,建立LSSVM超声助滤平板膜表面超声强度预测模型;(5)通过等效实验,分析了超声助滤膜分离模拟实验系统与平板膜表面超声强度预测模型的可行性。实验结果表明:使用COMSOL软件仿真与超声助滤膜分离模拟实验得出的超声强度变化趋势基本一致;超声助滤过程中,采用LSSVM算法建立的预测模型实现了平板膜表面超声强度的软测量,为控制平板膜表面超声强度提供依据。
【关键词】：超声助滤 平板膜 超声强度 检测 LSSVM
【学位授予单位】：江苏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB559
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 绪论10-17
• 1.1 研究背景及意义10-12
• 1.2 研究现状与分析12-14
• 1.2.1 超声助滤膜分离12-13
• 1.2.2 超声助滤对膜结构影响13-14
• 1.3 主要研究内容14-15
• 1.4 论文组织结构15-17
• 第二章 超声助滤膜表面超声强度检测方法17-26
• 2.1 引言17
• 2.2 膜表面超声强度检测难点分析17-21
• 2.2.1 超声助滤膜分离装置17-20
• 2.2.2 超声强度测量方法20-21
• 2.3 检测方法与研究流程21-24
• 2.3.1 平板膜表面超声强度检测方法21
• 2.3.2 检测方法研究流程21-24
• 2.4 本章小结24-26
• 第三章 基于声波理论的膜表面超声强度影响因素分析26-40
• 3.1 引言26
• 3.2 检测方法的超声波理论基础26-38
• 3.2.1 超声波概述26-27
• 3.2.2 基本物理参数27-33
• 3.2.3 液体传播特性33-35
• 3.2.4 超声波衰减与吸收35-38
• 3.3 超声助滤膜分离效果影响因素分析38-39
• 3.3.1 料液性质38
• 3.3.2 操作参数38
• 3.3.3 超声场参数38-39
• 3.4 本章小结39-40
• 第四章 超声助滤平板膜表面超声强度软测量建模40-57
• 4.1 引言40
• 4.2 软测量技术原理40-42
• 4.3 模型输入量选取与仿真分析42-48
• 4.3.1 输入变量选取42-43
• 4.3.2 输入变量仿真43-48
• 4.4 平板膜表面超声强度软测量建模方法48-51
• 4.4.1 建模方法选择48-49
• 4.4.2 最小二乘支持向量机49-51
• 4.5 平板膜表面超声强度的LSSVM模型建立51-56
• 4.6 本章小结56-57
• 第五章 超声助滤模拟实验系统设计与实验分析57-81
• 5.1 引言57
• 5.2 超声助滤模拟实验系统设计57-66
• 5.2.1 实验系统整体设计57-58
• 5.2.2 实验仪器选择58-62
• 5.2.3 平板膜移动装置62-66
• 5.3 超声助滤模拟实验分析66-72
• 5.3.1 平板膜对超声强度衰减影响67-68
• 5.3.2 超声源至膜表面距离68-69
• 5.3.3 料液温度69-71
• 5.3.4 超声功率71
• 5.3.5 料液浓度71-72
• 5.4 平板膜表面超声强度预测模型建立72-77
• 5.4.1 实验数据准备72-74
• 5.4.2 模型训练与建立74-77
• 5.5 实验验证与分析77-80
• 5.5.1 等效实验设计77-78
• 5.5.2 实验与误差分析78-80
• 5.6 本章小结80-81
• 第六章 总结与展望81-83
• 6.1 总结81-82
• 6.2 展望82-83
• 参考文献83-88
• 致谢88-89
• 攻读硕士学位期间的成果89

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本文编号：657073