工程测量教学改革：问题与对策

针对大学本科非测绘专业的工程测量教学,指出目前工程测量教学中普遍存在的问题和矛盾,并有针对性地提出对策和建议。     

轻组分绝对占优的蒸汽再压缩隔离壁蒸馏塔的最优拓扑结构

隔离壁蒸馏塔（DWC）的双塔多段拓扑结构导致蒸汽再压缩热泵（VRHP）的应用具有多种可能性,包括单VRHP、多VRHP、多级VRHP以及它们的相互组合等复杂结构,这显著加剧了蒸汽再压缩隔离壁蒸馏塔（DWC-VRHP）综合与设计的复杂性与烦琐性。为解决这一问题,针对轻组分绝对占优的三元宽沸点物系的分离问题推演了DWC-VRHP的最优拓扑结构,由此能够有效回避系统综合与设计过程中的结构搜索问题并显著降低模型化与搜索计算的工作强度。轻组分绝对占优与宽沸点物性导致了塔顶冷凝器与预分离蒸馏塔的提馏段是主要的热源与热阱,也决定了DWC-VRHP的最优拓扑结构,即一个二级VRHP与DWC的耦合系统。第一级VRHP用于进料预热,既充分利用温度提升跨度小的特点,又可以通过进料分流强化气液相间的物质传递。第二级VRHP用于加热预分离蒸馏塔的提馏段（或公共提馏段）,能够最大限度地降低分离操作的非可逆性。采用苯/甲苯/邻二甲苯和正戊烷/正己烷/正庚烷两个物系的分离问题对所提出的DWC-VRHP的最优拓扑结构进行了分析与验证。通过与DWC以及DWC-VRHP其他潜在结构的系统性比较,显示了所提出系统结构在稳态性能方面的优越性。     

过量进料反应隔离壁蒸馏塔的设计与比较

采用反应物过量技术克服反应蒸馏塔在分离具有较不利动力学特性的反应混合物时的缺陷,提出针对此类反应精馏的最优蒸馏塔结构设计策略。针对具有较不利相对挥发度排序的四元理想可逆放热反应,分别设计常规反应蒸馏塔(RDC)与采用反应物进料过量技术的反应隔离壁蒸馏塔(ER-DWDC),并对其稳态性能进行评价。结果显示,反应物中轻组分进料过量的反应隔离壁蒸馏塔能够最大程度强化蒸馏塔内部物质和能量耦合,具有优越的稳态性能,能够显著降低工业分离过程中的设备投资成本和操作能耗。     

基于粒子群算法的隔离壁精馏塔的综合与设计

隔离壁精馏塔（dividing-wall distillation column,DWDC）是提高两个或者多个传统精馏塔热力学效率的有效手段。由于隔离壁精馏塔内部结构复杂、相互作用强,传统的序贯优化方法计算时间长,很难达到全局最优解。标准粒子群算法应用广泛、易于实现,但易于早熟、易于陷入局部极值点。因此,本工作采用改进的元胞粒子群算法对Kaibel隔离壁精馏塔进行综合与设计研究。元胞粒子群算法通过改进粒子的学习策略,采用元胞邻域的方法可有效地将粒子分散在多个子空间。对比标准粒子群优化和元胞粒子群优化两种方法的50次优化效果,结果表明,两种粒子群算法能够对内部结构复杂、相互作用强的四组分Kaibel隔离壁精馏塔这一复杂分离系统进行优化,优化效果显著。     

简化外部热耦合双精馏塔的控制与优化

针对具有3个换热器结构的外部热耦合双精馏塔(S-EHIDDiC),提出了一种新型的控制与优化策略。顶部与底部换热器的热负荷能够改变高压精馏塔的回流量和低压精馏塔的上升汽量,因而可以用来控制高压精馏塔塔顶和低压精馏塔塔底的产品质量。这种控制方法与常规精馏塔的LV控制结构相似。S-EHIDDiC还有多余的决策变量(如进料分流比,高压精馏塔塔压和中间换热器的热负荷),可以对稳态操作进行优化。闭环仿真证明了这种控制结构的可行性,稳态优化也提高了系统的热力学效率。     

一种外部热耦合反应蒸馏系统的模拟研究

根据常规反应蒸馏塔的热力学特性提出并研究了一种外部热耦合反应蒸馏系统（EHIRDS）。EHIRDS由一个高压的反应塔和一个低压的分离塔组成,且前者的精馏段与后者的提馏段进行热交换。引入四元理想放热反应体系A + B ? C + D,并以年总费用（TAC）最小为目标函数,对EHIRDS进行了研究,发现EHIRDS能够降低操作费用。采用三个换热器简化EHIRDS的设计（即S-EHIRDS）还可以进一步降低设备投资和操作费用。这些仿真结果初步确认了EHIRDS相比于常规设计具有更高的优越性。     

基于小波变换的桥梁损伤识别研究

小波变换可以很好地对结构的损伤进行精确定位和相对损伤程度的识别.本文以简支桥梁为模型进行了数值模拟,从损伤定位、相对损伤程度识别等方面,验证了该方法的有效性和可靠性.     

一种有效的双隔壁反应蒸馏塔的综合与设计策略

提出了一种反应蒸馏过程强化原理,在反应和分离操作有效耦合的基础上进一步加强分离操作之间的耦合,得到一种有效的双隔壁反应蒸馏塔。该结构可显著提高过程中的能量利用效率。以理想四元反应和碳酸二甲酯与乙醇之间的酯交换反应为例对所提出的结构进行评价分析,结果表明,与常规和单隔壁结构相比,这种双隔壁反应蒸馏结构能有效降低能耗。此外,基于反应系统的性质对节能效果的影响进行了研究,结果表明,该双隔壁反应蒸馏塔适用于难反应与难分离系统,且具有优越稳态性能。     

曲轴复合车削机床的结构布局设计

文中首先分析了机床设计过程中的结构布局种类。针对要设计的机床的工艺参数,参照其结构布局的功能设计要求,设计了一种新型的曲轴复合车削加工机床。该机床能很好地解决曲轴连杆颈的外圆加工问题,能一次装夹完成曲轴外圆磨削之前的外圆加工。最后,着重介绍了该机床的总体结构布局设计及工作原理。     

一种二元蒸馏塔稳态设计与动态控制的折衷方法

基于平均绝对变化幅度这一指标,提出了一种二元蒸馏塔稳态设计与动态控制的折衷方法。系统地研究了所提出的稳态设计与动态控制折衷方法的可行性与有效性。所得结果表明,这种方法不但能够实现二元蒸馏塔稳态设计与动态控制的有效平衡,而且还可以显著降低优化搜索的复杂性与计算强度。