刮膜蒸发过程建模及其控制技术研究

发布时间：2018-06-20 12:58

本文选题：刮膜式分子蒸馏 + 数学模型　；参考：《长春工业大学》2015年硕士论文

【摘要】：刮膜式分子蒸馏器是第三代分子蒸馏器,在其结构设计上完全依赖设计人员的经验和大量的重复试验,而结构参数设置一直没有相应的理论依据作支撑。此外实际应用中为了确定一种物料最佳的实验条件也需要操作人员进行大量实验,才能确定相对理想的实验条件。这都造成了刮膜式分子蒸馏器在设计和应用中为达到最佳的状态需要浪费大量的财力和物力。为解决这些问题,关键是建立刮膜式分子蒸馏器的数学模型,并利用该模型进行数值计算,为刮膜式分子蒸馏器的设计和控制应用提供了重要参考。本文研究刮膜式分子蒸馏器中辊筒式刮膜器的结构特点,利用流体力学的相关知识与分子蒸馏过程中物料的浓度、粘度、进料量、蒸发器的直径等因素,先建立第n级的辊筒质量平衡关系,并通过迭代求出整体的传质模型。再利用实际实验参数代入该传质模型进行数值计算,与实际实验结果相比较从而确定该模型的可靠性和该模型的相对误差范围大约为1.5%-2.5%。通过该模型进行数值计算,逐一调整模型中结构参数,从而确定各个参数变化规律对分子蒸馏过程的影响。根据各个参数对分子蒸馏过程的影响规律,调整实验参数使分子蒸馏的分离效果得到优化。通过模型计算发现,在刮膜式分子蒸馏过程中分离效果对刮膜电机转速非常敏感,特别是在低转速时,转速波动发生很小变化馏出浓度却发生很大变化,为了提高刮膜电机转速的稳定性,采用双闭环控制无刷直流电机,内环采用电流滞环控制,外环采用自抗扰控制,使刮膜电机转速在负载不断变化时依然可以保持相对稳定的转速。为了提高刮膜式分子蒸馏器的控制精度和分离率,并便于记录实验数据,提高自动化控制水平,采用SIMATIC S7-300系列可编程控制器建立分布式控制系统,分别利用STEP7和组态王对分布式控制系统的硬件和软件进行组态,并利用OPC技术实现MATLAB/Simulink和PLC之间的数据交换,从而使自抗扰控制技术输出的控制数值可以通过PLC实现对刮膜无刷直流电机的控制。
[Abstract]:In order to solve these problems , it is necessary to establish a mathematical model of the film - scraping type molecular distiller .
【学位授予单位】：长春工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TQ051.81;TP273

【参考文献】