多级闪蒸海水淡化系统的稳态模拟与优化

多级闪蒸海水淡化是提供淡水资源的重要方法之一,而装置的产水性能受进料海水温度等多个参数影响,对系统进行模拟分析和优化操作具有重要意义。本文针对典型多级闪蒸海水淡化流程系统,在建立系统严格机理模型的基础上,对影响产水性能的多个参数进行了分析,并在此基础上以日运行费用最小为目标对系统进行了优化研究。首先,基于质量平衡、能量平衡以及热传递方程等建立了严格的数学模型,该模型考虑了闪蒸室的结构、物性随温度和浓度的变化、非理想性的差异等基本的物理化学现象。然后,在MATLAB平台下对系统进行了模拟分析,讨论了闪蒸级数、海水温度、循环水量、蒸汽温度对系统产水性能的影响。最后,针对固定淡水需求,以日运行费用最小为目标研究了不同海水进料温度情况下的优化操作问题,得到了不同海水进料温度下最优的循环盐水流量、热排放海水流量和加热蒸汽温度,以及在此情况下的费用情况。结果表明,该优化操作与常规操作相比可明显的降低系统运行费用,提高其造水比。     

盐度测控装置与温度补偿算法研究

海水淡化盐度测控装置是利用测量淡化后水的电导率的方法计算出盐度.通过测得的盐度值与系统预设的报警值相比较,控制状态指示灯的变化和继电器的开断,从而实现报警和海水淡化系统的控制.该装置由STC12系列单片机、传感器和驱动等外围电路组成.盐度传感器测得值随温度变化而变化,需要进行温度补偿.为了对温度补偿算法进行研究,利用Matlab对几种算法进行了分析,选出最佳的补偿算法编程写入单片机系统,完成本装置的设计.     

基于虚拟仪器的核能海水淡化实验测控平台

为了测量大型双塔4效高温多效海水淡化实验装置各部位的温度、压强及流量等热工参数,建立了基于虚拟仪器的海水淡化实验测控平台.使用高精度数据采集板及计算机等并在LabVIEW平台中实现了将传感器及热电偶的电压信号采集、输出、存储和分析成功解决了实验系统的测量和监控任务。     

高温高压对超声流量计表体变形量及测量精度的影响

在国内尚无高温高压标准水流量检定装置的情况下，为了保证超声波流量计在核电站主给水流量测量误差在0.3%以内，该文基于有限元分析与高温高压静态实验相结合的方法对高温高压引入的表体结构参数变形量及产生的流量测量误差进行分析。研究结果表明，设计的高温高压静态实验装置具有较高的变形量测量精度和测量稳定性。在无高温高压水流量标准装置的情况下，对提高超声波流量计在高温高压状态的测量精度具有积极作用；温度是影响表体结构参数变形的主要因素，压力影响可以忽略。表体结构参数变形量与温度之间呈线性关系，随温度的升高而增大；在P=7.8 MPa,T=226℃工况下，超声波流量计结构参数变形量引入的误差为0.64%，无法满足核电站主给水流量测量误差为0.3%的要求。     

基于HDH的沼液浓缩过程的厂级动态控制设计

针对基于加湿除湿(HDH)原理的沼液循环蒸发浓缩处理过程,开展厂级动态协同控制方案设计。影响浓缩效率和成本的主要变量是蒸发塔沼液进料量、空气进料量和加热蒸汽流量,通过动态特性分析计算每个操作变量的可行域,在可行域内进行稳态实验获取最佳稳态操作工况。以蒸发量200 kg/h、SSC(每kg消耗蒸汽/每kg蒸发水)低于0.4为控制目标,设计了蒸发量-SSC协同控制方案和循环浓缩切换控制等厂级动态控制系统,将控制系统在农村沼液处理中试装置调试运行。将实际实验结果和文献相比较,实际蒸发量为201.22 kg/h,SSC为0.346,系统运行稳定控制效果满足设计要求,可进一步运用在农村沼液处理。     

船用低温蒸馏海水淡化装置二级引射器的数值模拟

目前船用蒸馏海水淡化系统中,为减小装置体积并实现系统节能目标,引射器通常需要同时具有抽气和抽水功能,而传统的单级引射器只能形成单一真空度,从而影响淡水产率.文章提出了一种二级双吸口引射器设计方案,通过对引射器的流场特性进行数值模拟,分析结果表明入口流速和压力升高有利于提高真空度,而出口压力升高则会降低真空度.实验结果显示,在流速大于3.5 m/s时,模拟结果与实验数据基本一致,引射器吸口真空度可达到92％和90％,满足了船用引射器性能要求.     

多效蒸发海水淡化系统的动态模拟

多效蒸发海水淡化系统动态模拟的研究目的是建立一个完整的多效蒸发海水淡化系统动态模型,分析当系统输入参数变化时系统内其他参数的动态响应规律,并能根据动态模拟结果制定合理的控制方案。研究方法主要采用的是Aspen软件模拟。蒸发器是多效蒸发海水淡化系统的主要单元,在Aspen Plus软件中选用Heater、Flash、Pump和Split模块完成单效蒸发器模型的建立,在单效蒸发器模型的基础上建立了带有热量回收段的多效蒸发海水淡化流程。以六效蒸发海水淡化系统为例,采用与海水等盐度的NaCl溶液作为模拟介质进行模拟。稳态模拟的结果作为Aspen Dynamics软件进行动态模拟的初始参数。动态模拟过程中,分析了最高盐水温度、进料海水温度和进料流量波动时,多效蒸发系统中各参数的动态响应规律,以此为基础根据过程控制工程中制定控制方案的要求提出3种不同的控制方案。在Aspen Dynamics软件中对3种控制方案的控制效果进行比较,选择了恢复时间短,抵抗外界干扰的能力强的控制方案。动态模拟的研究结果对实际生产中的多效蒸发海水淡化系统的控制具有一定的指导意义。     

来函照登

《自动化仪表》编辑部: 贵刊1991年第二期刊载的拙作"非稳压源大管径水流量校验装置的现状",表1附录"恒水头高位槽大管径水流量校验(标准)装置"所列开封仪表厂装置的数据中,其系统精度0.46%是建造初期的检定数据。现接开封仪表厂来函,称该装置几经改进,性能已大为提高,1990年按JJG164-86《静态容积法水流量标准装置检定规程》检定,结果为:装置准确度±0.093%,流量在1800～16000m～3/h范围内稳定性误差±0.123%,定为0.2级大水流量装置。此外,使用通经也已扩     

热式气体质量流量计动态响应的优化

针对热式气体质量流量计测量过程中动态响应时间过长的问题,重点研究了在流量发生变化时探头及附近气体的传热机理,得出了响应过程中的时间常数随质量流量变化的规律,总结出了时间常数的数学模型.将时间常数随质量流量变化的规律与流量计实时的测量值进行迭代,在热式测量流量值稳定之前,提前预测出稳态时的质量流量.通过实验证实了上述模型和方法,提前预测出稳态时的流量,在质量流量在55 kg/h～287 kg/h范围内,能够使响应时间缩短了80％～90％.     

基于Aspen Adsorption的活性炭吸附溶液中镍离子的模拟研究

利用Aspen Adsorption对活性炭吸附溶液中镍离子的过程进行模拟研究。通过静态吸附实验数据拟合、吸附等温线常数项估算,建立了实验室规模的活性炭吸附溶液中镍离子的单塔吸附模型;在设置的进料流量为0.001m³/s、进料浓度为50mg/m³的初始条件下,模拟计算获得了吸附塔出口液相中镍离子浓度随时间的变化和沿床层轴向的分布,并考察了进料浓度、进料流量和传质系数等对吸附过程和穿透曲线的影响。结果表明:模拟计算结果与实验结果基本吻合,模型假设、参数设置合理,研究条件下吸附床层在15000s后被完全穿透;随进料镍离子浓度、进料流量的增大,吸附床层的穿透曲线均前移,进料流量的影响更为显著,进料镍离子浓度由50mg/m³增大至5000mg/m³时,穿透时间从3500s提前至1500s,而进料量由0.001m³/s提高到0.002m³/s时,穿透时间从3500s即提前至1700s;传质系数≤0.1s^-1时对吸附性能影响显著。模拟研究、计算为放大试验及实际工程应用工艺参数的选择提供了依据。     

微粉生产过程中磨机进出口温度多目标优化

微粉是钢铁废渣经过研磨后所形成的一种粉末,是一种高效且环保的建筑材料添加剂.在微粉生产过程中磨机进出口温度之间存在正相关的关系,但在正常工况下进口温度的升高将有助于提高产量,而出口温度的降低却有利于保证生产的安全性,因此温度设定值的求解将是一个多目标优化问题,较难获得最优值.从实际生产工况出发,采用非支配排序遗传算法II、多目标粒子群优化算法和多目标灰狼优化算法多种多目标优化算法求解此问题,并进行对比分析获得最优可行解集.优化后得到的解集能更好的为温度的设定提供参考,从而提升产量与生产的安全.     

Optimal operation of thermal regenerators

The thermally most efficient operation of a thermal regenerator, a particular type of heat exchanger, is analyzed through the minimum principle for distributed parameter systems and Laplace transform techniques. It is found that for optimal operation the gas inlet temperature during the heating phase should equal its maximal allowable value, and that the optimal gas flow rate during the heating phase is constant.     

集中供热系统中防止“窃热”行为的动态监控网络

建立了一套新的热量表动态监控网络,通过该网络可以防止“窃热”现象。国内的大多数热量表都没有联网,少数联网的热量表也仅是为了远程抄表收费方便的目的,在该抄表网络上没有动态、实时地传输各个热量表的热水流量、进出口温度等数值。建立的热量表动态监控网络对该抄表网络进行了很大改进,在该抄表网络上可以动态、实时地传输各个热量表的热水流量、进出口温度等数值,并通过对这些数据进行分析,可以有效防止“窃热”现象的发生。     

双转子涡喷发动机气动性能优化控制研究

航空发动机的控制规律作用巨大,它决定了发动机能否获得设定的稳态工作下性能指标,同时保证工作过程中的压气机和涡轮的气动稳定性;双转子涡喷发动机气动性能优化控制的目的就是有效地挖掘发动机的使用潜力;研究方法采用部件特性法对发动机进行稳态建模,并针对某双转子涡喷发动机的稳态模型进行三种不同稳态控制规律下的仿真,得到发动机性能参数的不同变化趋势,并对其进行了详细的分析;结果表明:保持低压转子转速不变的情况下,随着压气机进口总温的增加,高压转子转速上升,涡轮前温度升高,发动机推力增加;保持涡轮前温度不变的情况下,随着压气机进口总温的升高,低压压气机气动负荷变重,低压转子转速降低;高压转子转速也下降,但是下降幅度很小;燃油流量增加;保持高压转子转速不变的情况下,随着压气机进口总温的升高,燃油流量有一定的增加,低压转子转速有所降低;推力受多重因素的影响,推力值变化趋势较为复杂。     

微流体温度控制器的数值模拟与特性分析

为了满足微电子封装过程对器件温度变化的精确控制,提出一种快速升降温的微型流体温度控制器,并采用流体力学软件FLUENT对温度控制器的液体—固体—空气一体化的流动—热传导过程进行数值模拟。在给定进口液体温度变化特征的情况下,通过数值分析考察控制器表面温度对进口液体温度变化的响应特性,包括时间跟随性(传热灵敏度)和温度变化振幅的衰减率(传热效率)。考察了控制器结构尺度、进口液体速度、温度变化波形、周期等参数对温度控制器的特性影响。结果表明:控制器厚度增加,控制器表面温度变化幅值衰减增大;控制器进口流速大,控制器表面温度变化幅值衰减率小;进口液体温度变化周期短,传感器表面温度变化幅值衰减增大;进口温度变化方形波的传热效率大于三角波形;传感器表面温度变化周期与进口温度周期相同,但存在相位差。     

阴极电泳乳液脱除溶剂中甲基异丁基酮的精制工艺模拟

对阴极电泳乳液脱除液中典型溶剂一甲基异丁基酮、丁酮和水的剩余曲线及共沸组成进行分析,提出了精馏-倾析联用工艺分离该混合溶剂的流程。应用流程模拟软件Aspen Plus进行模拟和灵敏度分析,确定了精馏塔的最佳塔板数、原料进料位置、回流比及液-液倾析器参数,得到质量分数大于99.5%的MIBK产品,且回收率超过95%,实现了阴极电泳乳液脱除液中甲基异丁基酮的高效回收。通过对分离系统各塔冷凝器和再沸器热负荷的计算,得到了处理量为6000 kg/h阴极电泳乳液脱除液分离系统所需要提供的冷却水量约56.25t/h,需要提供的中压饱和蒸汽(1.9 MPa)约为1.9I t/h。研究结果可为生产装置的设计和能耗的控制提供重要参考。     

基于电子节温器的冷却水温控制研究

传统机械式节温器其开启和关闭只受冷却水温控制,难以根据发动机的实际工况精确控制冷却水温。根据适当提高发动机冷却水温可以减小机身内部磨损的特点,将机械式节温器替换为电子节温器可有效减小油耗。为此,利用车载传感器(如进气压力、转速传感器等)获得车辆所处的工况,通过MAP得到该工况所对应的最优目标水温,然后经ECU对节温器和风扇进行综合控制,可使冷却水温稳定在最优值附近。为验证电子节温器的有效性,对长安D18T型发动机进行了台架试验,结果表明,采用新型电子节温器后,控制系统可将冷却水温控制在各工况所对应的最优冷却水温附近,在中小负荷工况下节油效果达到2%～6%,充分验证了电子节温器控制方案的可行性和有效性。     

用于膜蒸馏的大型平面膜组件性能数值模拟研究

以典型膜蒸馏系统中的大型多层平面膜组件为研究对象,通过数值模拟的方法研究该类组件的性能。工作中建立了该类组件的数学模型,并将该模型与系统中其它设备的数学模型联立求解。模拟计算结果表明,大型膜组件在膜蒸馏系统中会表现出与实验室用小型组件完全不同的性能规律。组件通量随外供热量的增加呈线性规律上升;在外供热量一定的情况下,提高热回收换热器的KA值固然能提高组件通量,但随着KA值的增大,这一手段的效果会越来越不显著;增加组件膜面积使组件通量减小,但总产量是增加的;膜两侧流体流量的增加会导致组件通量的下降。流体停留时间的大大增加使大型膜组件内存在范围很宽的流体温度分布,因此才能够进行膜蒸馏系统的能量回收。上述组件性能随设计和操作条件的变化正是能量回收率变化的结果。     

Impact of fluid replacement on heat storage while wearing protective clothing

This study used partitional calorimetry to determine the influence of fluid replacement on heat storage during uncompensable heat stress. Eight males performed either light (L; level treadmill walking at 0.97 m x s(-1) (3.5 km x h(-1)) or heavy (H; 1.33 m x s(-1) (4.8 km x h(-1)) at a 4% grade) exercise at 40 degrees C and 30% relative humidity while wearing nuclear, biological and chemical (NBC) protective clothing. Subjects received either no fluid (NF), or 200 or 250 ml of fluid (F) as warm water at approximately 35 degrees C immediately before and every 15 min during the L and H trials respectively. Similar reductions in heart rate were observed at both metabolic rates with F but rectal temperature responses were not different between F and NF. Tolerance time was extended during L/F (106.5 +/- 22.1 min) compared with L/NF (93.1 +/- 20.8 min) but fluid replacement had no influence during H (59.8 +/- 9.5 min and 58.3 +/- 11.1 min for F and NF respectively). Fluid replacement also had no effect on the rate of heat storage during L (108.2 +/- 20.6 W x m(-2) and 111.0 +/- 22.6 W x m(-2) for F and NF respectively) and H (172.5 +/- 11.5 W x m(-2) and 182.1 +/- 15.8 W x m(-2) for F and NF respectively). However, heat storage expressed per unit of mass was significantly increased during L/F (18.5 +/- 4.0 kJ x kg(-1) ) compared with the other trials (16.3 +/- 4.8 kJ x kg(-1), 16.6 +/- 3.0 kJ x kg(-1) and 16.7 +/- 4.0 kJ x kg(-1) for L/NF, H/F and H/NF respectively). It was concluded that fluid replacement does not alter the rate of heat storage during uncompensable heat stress but does increase the heat storage capacity during light exercise when tolerance times are > 60 min.     

Simulation of magmatic and metamorphic fluid production coupled with deformation,fluid flow and heat transport

A methodology for simulating magmatic and metamorphic fluid production coupled with mechanical deformation, fluid flow and heat transport is presented. The methodology is implemented in FLAC3D, a lagrangian finite difference code designed for simulation of coupled deformation, fluid flow and heat transport in porous media. The rate of metamorphic fluid production is governed by the rate of temperature change and an approximation of the variation in bound water content of appropriate lithologies with temperature. Magmatic fluid production is governed by the rate of cooling and the variation in free water content of a mafic granitic magma with temperature. Changes in porosity and fluid pressure due to fluid production, deformation, and thermal expansion are taken into account. Dilation associated with thermal expansion and fluid production leads to rotation of the principal stresses around fluid source regions. Fluid properties are calculated using an equation of state for pure water. The methodology has been applied to examples representing aspects of Archaean gold mineralisation in Western Australia, providing insight into the role of magmatic and metamorphic fluids in mineralisation, and effects arising from interactions between deformation, heat transport and fluid production.