模拟移动床的优化研究

发布时间：2017-05-25 06:22

  本文关键词：模拟移动床的优化研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：近几年,模拟移动床色谱分离技术在石油化工、制糖工业以及制药工业等领域应用广泛。在复杂的模拟移动床系统中,影响它的分离性能的因素有很多:各区流量,切换时间,进料液的浓度以及色谱柱的尺寸等。因此对模拟移动床系统进行优化研究,对提高它的分离性能不但有着重要的理论价值,而且还有很大的实际应用价值。利用优化算法对模拟移动床的分离过程进行操作优化,是目前该领域应用最普遍的方法之一。本文采用移动渐近线算法对模拟移动床的提取液纯度、提余液纯度、生产率和溶剂消耗等方面进行了优化仿真研究,并用三角形理论验证其可行性,将仿真结果与粒子群算法的结果相比较,移动渐近线算法不仅收敛速度快,而且最优解分布比较均匀。本文主要工作包括:(1)介绍了模拟移动床的基本分离原理,发展历程以及国内外在应用和优化方面的研究现状,并给出了常用的数学模型。(2)在平衡扩散模型的基础上,采用正交配置有限元法对其进行求解,应用MATLAB仿真软件对其求解过程进行了仿真模拟。(3)为了提高模拟移动床的分离性能,本文采用移动渐近线算法和粒子群算法分别在最大化提取液纯度和提余液纯度、最大化生产率和最小化溶剂消耗等方面,对模拟移动床系统进行操作优化研究,用三角形理论对两种算法的可行性进行验证,并将两种算法的仿真结果进行比较分析。
【关键词】：模拟移动床 移动渐近线 优化策略 数学模型
【学位授予单位】：辽宁科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ051.13
【目录】：

• 中文摘要5-6
• ABSTRACT6-9
• 1.绪论9-15
• 1.1 课题研究背景及意义9
• 1.2 模拟移动床的发展历程9-11
• 1.2.1 固定床9-10
• 1.2.2 真实移动床10
• 1.2.3 模拟移动床10-11
• 1.3 国内外研究现状11-14
• 1.3.1 SMB应用领域的研究11-13
• 1.3.2 SMB系统优化的研究13-14
• 1.4 课题研究内容14-15
• 2.模拟移动床的基本原理15-21
• 2.1 引言15
• 2.2 模拟移动床的分离原理15-16
• 2.3 模拟移动床的数学模型16-21
• 2.3.1 普通速率模型17-18
• 2.3.2 集总孔扩散模型18-19
• 2.3.3 平衡扩散模型19-20
• 2.3.4 理想模型20
• 2.3.5 传质扩散模型20-21
• 3.模拟移动床的模型求解21-29
• 3.1 引言21
• 3.2 正交配置有限元法21-22
• 3.3 Galerkin方法22-23
• 3.4 时空守恒元/解元法23-24
• 3.5 正交配置有限元法解平衡扩散模型24-29
• 3.5.1 正交配置有限元法离散化平衡扩散模型24-26
• 3.5.2 模型求解设计26
• 3.5.3 模拟结果分析26-29
• 4.模拟移动床的优化29-50
• 4.1 引言29
• 4.2 SMB优化的性能指标29-30
• 4.3 三角形理论30-34
• 4.4 粒子群算法34-37
• 4.4.1 多目标优化问题34-35
• 4.4.2 粒子群算法基本原理35-37
• 4.5 移动渐近线算法37-41
• 4.5.1 移动渐近线算法基本原理37-38
• 4.5.2 子问题的构造38-39
• 4.5.3 子问题的求解39-41
• 4.6 操作优化结果研究41-50
• 4.6.1 最大化生产率42-43
• 4.6.2 最大化提取液纯度和提余液纯度43-46
• 4.6.3 最大化生产率和最小化溶剂消耗46-50
• 结论50-51
• 参考文献51-55
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况55-56
• 致谢56-57
• 作者简介57-58

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本文编号：392911