基于吸收塔动态模型的PID控制模拟研究

吸收塔是化工行业中重要的单元操作设备,对其模拟涉及了物料衡算、传递过程、填料层高度等计算。由于在流动中存在较大的停留时间,静态模型不能满足动态及控制模拟的需求,在之前的研究中结合单元传质模型及平推流动模型,建立了吸收塔的动态模型,可以模拟出塔内浓度分布随时间的变化。本文基于此动态模型,对吸收塔的PID控制过程进行了数值模拟。以出口浓度为目标,以稳定时间为评价指标,研究了不同的PID参数对于控制过程的影响,并选取了较优的控制参数。此方法对于研究系统的动态特性及调整自动控制参数有一定的意义。     

套管式换热器动态数学模型的建立及仿真研究

对典型的套管式换热器进行动态模拟。通过将流动空间分割成多个等体积的单元块,建立了设备内流体平推流流动模型。之后根据传热基本方程,建立了两个单元块传热时温度随时间变化的模型。将流动模型与单元块传热模型结合就得到了换热器的动态模型。基于换热器的动态模型,设计VBA程序对换热器进行了模拟计算。得到了换热器中的温度分布,并研究了在改变换热器入口温度,或者改变传热系数的情况下,换热器出口温度随时间的变化及换热器内部的温度分布变化情况。结果显示,此模型能够正确模拟换热器内的温度分布及其动态特性。     

换热器整体模型的数值研究方法

利用各向异性多孔介质和换热器核心模型建立了适用于各种换热器的换热器整体模型。计算结果与实验值基本符合,验证了模型的正确性。与以前文献中采用的数值模拟方法相比,本文提出的方法可以同时预测换热器管壳程的流场、温度场,而且支持对多管壳程等复杂换热设备的模拟,也适用于具有多个热源或冷却流的传热设备以及由多台传热设备组成的换热器组。本文结合其他学者提出的“单元流道”模型,提出将“单元流道”计算的结果作为换热器整体模型的计算依据,解决了换热器新结构整体模拟的基本数据来源的问题。对于一些具有非周期模型条件的换热器,本文提出的方法依然适用。     

聚合物动态注射过程表观粘度的实时表征与分析

建立了模具锥形流道中熔体的动态表观粘度模型,通过实验的方法测得流道两端压力降,表征出动态充模过程流道中熔体的实际表观粘度。依靠实验及数据计算,检验此模型能够灵敏地定量反映外部加工条件对熔体表观粘度的影响。结果表明,在频率4Hz、振幅40μm时聚丙烯的注射充模表观粘度为最小,此模型的提出也为寻求其他聚合物动态注射时的最优振动加工参数组合提供了依据。     

折流杆换热器数值模拟新方法

为了实现对换热器性能的整体数值模拟,阐述了一种"分段模拟,整体综合"的管壳式换热器数值模拟新方法,其核心思想是在对换热器的几何结构及其流道的流体力学和传热特性进行定性分析和结构分类的基础上,对换热器内部流道分段,建立典型流道的完整实体三维模型和网格模型,并且建立分段模型之间的数据联系方案,最后将数值模拟得出的局部数据进行综合处理。     

基于ANSYS的换热器管束振动模态分析

根据固定管板式换热器的结构特点,采用有限元法对该结构进行有限元离散,壳体、固定管板、折流板采用空问壳单元模拟、换热管采用空问梁单元模拟,分别建立了精细的有限模型和常规的简化有限元模型,对管束动态特性进行了计算。其结果对于预测换热器的振动具有十分重要的现实意义。     

基于非平衡级速率模型的低温甲醇洗吸收塔模拟研究

针对低温甲醇洗吸收塔的特点,建立了采用新物性计算方法的非平衡级速率模型,与传统采用PSRK(Predictive Soave-Redlich-Kwong)物性计算方法的平衡级模型模拟结果和实际生产数据进行对比,对低温甲醇洗吸收塔进行模拟研究。研究表明:通过采用新的物性计算方法并优化物性组分参数,非平衡级速率模型较好地反映了实际工况,证明该模型可以应用于低温甲醇洗系统的工艺计算、实际生产的模拟分析以及操作条件的优化,为此装置设计提供可靠技术支持。     

低温甲醇洗酸性气体吸收塔模拟分析

利用PRO/Ⅱ软件对低温甲醇洗工艺中的酸性气体吸收塔进行了模拟,选用NRTL热力学模型,在成功模拟的基础上对吸收塔的3个操作变量——甲醇温度、甲醇流量、分流分率分别进行了灵敏度分析,并进行了吸收塔液气比的优化分析。     

冰箱用微通道冷凝器分相集总参数模型

采用微通道换热器作为冷凝器的冰箱得到快速发展,对于该类冰箱的动态特性仿真需要建立可以实现冰箱用微通道冷凝器性能快速与准确预测的模型。首先将微通道冷凝器单个流程内的所有扁管简化成一根单管,每个流程简化为一个单元,进而建立微通道冷凝器的分相集总参数模型,并基于能量收敛准则对模型进行迭代求解。开发的模型嵌入已有的冰箱动态仿真平台,模拟24h的冰箱动态性能耗时小于3min;计算实例显示,预测的冰箱整体能耗与实验结果误差小于9.5%。     

冰箱用微通道冷凝器分相集总参数模型

采用微通道换热器作为冷凝器的冰箱得到快速发展,对于该类冰箱的动态特性仿真需要建立可以实现冰箱用微通道冷凝器性能快速与准确预测的模型。首先将微通道冷凝器单个流程内的所有扁管简化成一根单管,每个流程简化为一个单元,进而建立微通道冷凝器的分相集总参数模型,并基于能量收敛准则对模型进行迭代求解。开发的模型嵌入已有的冰箱动态仿真平台,模拟24 h的冰箱动态性能耗时小于3 min;计算实例显示,预测的冰箱整体能耗与实验结果误差小于9.5%。     

基于正交试验与数值模拟的木塑异型材挤出机头流道设计方法

建立了一种基于正交试验与数值模拟的木塑异型材挤出机头流道的设计方法,其主要原理是在结合木塑复合材料流变数据的基础上,将异型材挤出机头流道的主要几何参数定义为正交试验的试验因素,利用正交试验设计方法对这些几何参数进行试验安排;使用Inventor软件三维参数化尺寸驱动系统实现流道模型的迅速建立;通过专业计算流体力学有限元分析软件Polyflow完成机头流道内熔体的模拟计算和仿真分析;选择适当的评价标准对模拟结果进行正交优化,最终获得机头流道的合理参数。依据这种方法,对立柱木塑异型材进行了机头流道的设计,最终得到其理想的设计结果。     

基于非平衡级模型的低温甲醇洗流程模拟

对于多级分离过程的模拟通常都采用平衡级模型,而实际化工过程的非理想性使其应用受到了很大限制。本文引入非平衡级模型,采用修正的PSRK物性方法用Aspen plus软件对低温甲醇洗流程的吸收塔及CO2解吸塔进行模拟研究,并将其模拟结果与平衡级模型作对比。该模型下对吸收塔及CO2解吸塔的模拟结果都与设计值吻合很好。并将该流程吸收塔的非平衡级模型计算结果与本文作者教研组前期工作中研究的吸收塔的非平衡级模型结果作对比。研究结果表明,非平衡级模型可以应用于低温甲醇洗流程的模拟计算,为低温甲醇洗流程的设计计算提供了可靠的技术支持。     

基于修正PSRK和RKSWS状态方程的低温甲醇洗吸收塔模拟研究

低温甲醇洗是大型煤化工中常用的气体净化工艺。吸收塔是低温甲醇洗工艺中的核心设备,是整个流程模拟的关键塔。基于PSRK和RKSWS状态方程,修正部分缺省的计算方法,对低温甲醇洗吸收塔进行模拟研究,将模拟结果和运行数据进行对比。结果表明,修正后的PSRK及RKSWS状态方程可应用于低温甲醇洗吸收塔的工艺模拟计算和实际生产操作条件的优化。     

光气吸收塔的模拟计算与优化设计

本文对实际的光气吸收塔建立了数学模型，结合现场数据确定了模型参数。运用该模型对光气吸收塔进行了全面的模拟分析，找出了优化的操作条件，从而为光气吸收的扩产改造和设计提供了依据     

氢氧质子交换膜燃料电池阴极流道设计模型

为了优化氢氧质子交换膜燃料电池阴极的气体流道,建立了沿流道长度和深度方向的气体流道设计模型.模型考虑了阴极气体在流道中的动量传递、质量传递和电极反应等物理过程.将二维问题经积分均化后转化为较简单的一维问题,偏微分方程组转变为常微分方程组,使计算过程得以简化.以50 cm长的流道为例,计算了沿流道方向的浓度、流速以及电流密度的分布.还利用此模型分析了各操作与设计参数如入口流速、流道深度、交换电流密度等对浓度、流速和电流密度分布的影响.     

丙烯酸急冷吸收塔工艺改造的研究

现行国内丙烯酸急冷吸收塔塔顶丙烯酸含量较高,产品损失较多,能耗较大;国外采用新工艺将急冷塔改为急冷加吸收的形式,在减少塔顶丙烯酸含量的同时降低了能耗。选择NIQUAC—HOC—HENRY组合模型对现行工艺流程和操作条件进行模拟,结果表明：物流模拟值和实测值吻合良好。将此模型应用到新工艺条件下,比较多个条件下的结果并进行分析,最终选择出最佳的工艺操作条件和塔设备结构参数。     

Hysys在气田轻烃分馏动态仿真中的应用

石油天然气开采过程中,轻烃分馏是油气处理系统中的重要组成部分,其目的是将C3及以上组分分离。一般来说,气田的进料量和进料组成的变化波动较大,若不及时改善轻烃分馏系统的操作条件,产品的质量和数量将受到很大的影响。使用Hysys建立轻烃分馏系统的仿真模型,通过对比模拟数据与实际运行数据,验证物性参数和模型的可靠性,并对轻烃分馏过程进行了动态特性研究。结果表明:Hysys动态仿真的结果既可用于离线指导实际生产操作,也可为安全性分析和在线优化控制打下基础。     

胎面双复合挤出机机头流道压力分布三维有限元分析

采用ANSYS有限元分析软件对胎面双复合挤出机头流道内部的压力场进行模拟和分析。通过选取合适的单元形式及恰当的划分网格单元 ,建立胎面双复合挤出机头的三维有限元模型 ,得到在一定工艺条件下机头内部流道的压力分布情况并分析其原因。     

催化裂化干气制乙苯装置仿真模型

针对催化裂化干气制乙苯装置，开发了一套仿真系统模型，主要包括装置反应器，气体吸收塔及分馏塔的动态仿真模型，对装置的操作，控制和优化等有很重要的作用，保证了石化企业的“安稳长满优”生产。     

100kt/a Deacon工艺中氯化氢吸收塔的设计

采用单元设备计算及流程模拟方法对100kt/a Deacon工艺中的氯化氢吸收塔进行设计,结果表明:塔器合理设备尺寸及操作条件为:填料高度H=4.0m,塔径D=2.34m,液体的喷淋量为10.379t/h。采用Aspen流程模拟软件对上述条件下的氯化氢吸收率进行计算,模拟结果显示:氯化氢的吸收率超过80%,完全满足处理要求,充分证明了本设计的可靠性。