化工流程粗物料衡算的计算方法之二——有约束问题的物料衡算

本文提出一种有约束问题的流程物料衡算新方法。算法利用基本单元模型方程的线性本质以及流程物料衡算方程主体的稀疏结构特征,把对有约束部分的求解,从整个系统范围内分解到仅与约束条件以及与待定参数的单元模型直接有关的物流变量的关系式中来。对这部份方程的求解构成了本文对有约束问题的物料衡算的计算基础。与Sood法相比,本文的算法不必对系统的方程进行重复的计算。     

基于Matlab的化工过程计算机辅助计算

化工计算过程通常涉及到插值、曲线拟合、线性／非线性方程、常／偏微分方程及线性／非线性规划等的求解，过程复杂且计算量大，若采用传统编程语言进行求解，程序繁杂冗长，且对编程能力有较高要求。本文针对上述情况，通过Matlab在物料衡算、反应器计算、生产过程优化及实验数据处理等方面的应用研究，取得了较好的结果，展示了Matlab在化工过程计算机辅助计算中的独特优势。     

间歇反应过程仿真模型的研究

该文在用机理法建立缩合反应动力学模型的基础上，建立了间歇反应过程的动态仿真模型，并采用欧拉法对全混釜反应器进行物料、热量衡算及相平衡计算。在相平衡计算中引入定容闪蒸算法，利用“双层法”确定相平衡方程中的参数，既保证了计算的准确性和稳定性，又符合动态模拟快速的要求，取得了较好的仿真效果。     

柴油加氢反应过程的动态仿真

针对国内石化行业的柴油加氢精制工艺,重点研究了加氢精制反应器.主要目的在于通过建立柴油加氢反应器的动态模型,为开发出柴油加氢工艺的动态仿真软件提供可靠的依据.在反应器模型分析过程中,采用新的思路,通过对反应器类型和反应网络的分析,确定了反应动力学模型,并建立了物料衡算、能量衡算等方程,进而建立了反应器的动态数学模型.模型计算结果与实际工艺值相符,准确地反应了装置正常运行时的状态,说明了数学模型的正确性.工艺仿真系统的建立,成功地应用于国内石化企业员工的培训工作,效果显著.     

分布式激光甲烷检测系统振动干扰诊断与辨识

为消除外界振动对分布式激光甲烷检测系统的影响,在分析振动对光纤物理特性及甲烷检测的影响、振动波形频率特征的基础上,提出一种基于实时采样信号和设定频率信号的振动波形辨识算法。该算法通过傅里叶变换、互相关运算、最大相似系数判定和甲烷浓度解算等步骤,有效识别出不同频率的外界振动波形,进而可准确删除振动波形,消除外界振动对甲烷浓度测量值的影响。实验室测试及工业性测试结果表明,该算法能有效识别出不同频率的振动干扰,避免振动信号引入的测量误差。     

基于单模式对应矫正的近红外甲烷探测仪设计

甲烷气体对红外辐射有选择性吸收的关系,利用这一性质可以设计红外强度映射检测甲烷浓度,目前的甲烷探测仪中红外吸收谱线的谐波幅度与浓度会受到环境中噪声的影响发生线性漂移,影响了甲烷探测的准确度与系统的稳定性;提出基于神经网络线性矫正的近红外甲烷探测仪,使用PIC16F877单片机实现甲烷探测的控制核心处理器,完成信号的采集与浓度计算声光报警等功能,设计信号调理电路对采集的信号进行外围处理,在单片机中实现信号谐波幅度与浓度的线性矫正;实际的探测仪测试中,通过曲线拟合与误差分析证明这种探测仪的甲烷探测准确率高达97%,具有很强的实用性。     

红外甲烷浓度测量仪设计

针对基于气相色谱法设计的甲烷浓度检测仪测量精度不高的问题,提出了一种基于红外光谱吸收原理的零点及线性温度补偿算法,并基于该算法设计了一种可以实时在线检测的高精度红外甲烷浓度测量仪。实验结果表明,在温度补偿前,温度变化越大,甲烷浓度测量误差越大,误差范围为3%~11.5%;温度补偿后,甲烷浓度测量值随环境温度变化很小,误差范围为0~2.5%。     

化工过程流程模拟的计算策略及其方法

本文介绍了化工过程流程模拟的计算策略和算法。重点在评述分阶段计算策略中用于过程研究初期的各种粗物料衡算方法,并结合作者提出的算法,比较了各种粗物料衡算解法的优缺点。     

基于PANI/PdO复合薄膜的压电甲烷传感器

研究了一种基于压电原理的甲烷传感器。运用化学氧化聚合法和层层自组装法制备了对甲烷气体敏感的PANI/PdO复合薄膜,通过溅射工艺将薄膜生成在压电材料上,利用敏感薄膜对甲烷的吸附改变晶振频率,从而检测出甲烷气体的含量。实验表明:压电甲烷传感器具有较好的选择性,在0%~2%的甲烷体积分数范围内具有较好的线性输出。     

石脑油在SRT—Ⅳ型工业炉清洁辐射管中裂解的数学模型

为了更准确模拟石脑油工业裂解实际生产情况，提出了基于实际装置的炉膛烟气温度分布的二次函数形式和反应管路的局部压降计算思想，根据Kumar提出了的分子反应动力学模型，关联质量，热量和动量衡算关系式，建立了SRT－IV型工业裂解炉辐射段的汪 管工艺裂解数学模型，模拟计算结果表明，裂解炉管出口各项指标与工厂现场标定数据吻合较好。     

基于TDLAS-WMS的近红外痕量CH_4气体传感器

为了对煤矿CH4气体进行实时监测,基于混合可调谐二极管激光吸收光谱(TDLAS)与波长调制光谱(WMS)的检测技术,采用中心波长为1.65μm的分布反馈(DFB)激光器,设计并研制出痕量CH4气体传感器。利用自主设计的DFB激光器温度控制器,通过调节激光器工作温度,进而使其发光光谱扫描CH4气体的吸收跃迁谱线。同时利用WMS检测技术将待测信号频率移至高频区,减小1/f噪声。利用该痕量CH4气体传感器,在被测气体体积分数为(0~106)×10-6的范围内,对二次谐波信号进行了提取。测试结果显示:在(0~106)×10-6范围内相对测量误差小于7%,检测下限为11×10-6。同时,研究人员可以通过更换其他波长的激光器,实现对其他气体的检测。     

矿井甲烷检测敏感元件制备的研究

以提高矿井甲烷检测敏感元件（即催化元件）的性能为目的，通过系统研究催化元件制备中的关键工艺条件以及对催化元件性能的影响，得出了许多有意义的实验结果与数据，并由此提出了一种新的制备催化元件的工艺     

吸收式光纤甲烷气体传感器的研究

研究和讨论了一种易于实现的光谱吸收型光纤甲烷传感器,该传感器基于比尔朗伯定律,采用双光路结构,大大提高了传感器的灵敏度和测量精度,大气和工业污染中的其它气体分子浓度也可用类似方法测量。     

便携式多气体检测仪设计

介绍一种便携式多气体检测仪的设计方案,使用PIC18LF6620作为核心处理器,同时连续检测O2、CO、H2S、CH4四种气体的浓度。详细介绍了气体传感器工作原理及其信号处理电路。经过实际测试,该检测仪具有体积小、重量轻、灵敏度高、响应速度快、测量精确等优点。     

基于片上系统协同计算的实时自动检测电化学传感器

针对应用于生物体内特征物质检测与跟踪的电化学传感器的智能化和集成化问题,提出了一种基于片上系统的支持实时数据自动检测的电化学传感器。将应用于电化学传感器结构,通过将测量样品、检测溶液接口、多电极和检测传导器等单元集成在片上系统,结合信号转换和电源装置,实现电化学传感器的独立计算、存储和通信功能。通过实现待测量物多电极、检测溶液电极子和单片机逻辑控制的协同计算满足自动检测需求。基于数据整合与自动化处理,设计了支持实时数据检测的电化学传感器。验证结果表明：在数据检测精度和实时性方面所提方案明显优于传统的非片上系统电化学传感器。     

氧化锌气体传感器的制备及甲烷检测特性研究

甲烷(CH4)是电力变压器油纸绝缘中溶解的主要故障特征气体,能有效反映运行变压器油纸绝缘故障.气体传感检测是油中气体在线监测、分析的关键.基于水热法,制备了氧化锌(ZnO)纳米片和纳米球气敏材料及传感元件,基于实验室搭建的微量气体检测平台测试了其对CH4的检测特性.研究表明:基于ZnO纳米片制作的气体传感器比纳米球传感器对CH4表现出更好的气敏性能,对50μL/L CH4的最佳工作温度降低了约60℃,同时对低浓度(1μL/L～20μL/L)CH4表现出较高的线性度和长期稳定性.本研究对研制高性能的ZnO基CH4气体传感器奠定了基础.     

基于单片机的室内多功能检测仪的研究

该设计对室内温湿度实现了检测与显示,而对CO和甲烷完成超标报警。选用数字化温湿度传感器LTM-8901对室内温湿度测量,半导体气体传感器SB-500对CO和甲烷测量,通过设定单片机内部定时器参数和编程以及合理的驱动电路完成SB-500供电需求。用单片机控制模拟开关达到对CO和甲烷的交替测量与报警。论文还阐述了甲醛测量方法。     

透射式光纤甲烷气体传感器的研究

根据甲烷气体的吸收光谱,研究了一种用低廉的LED作光源的新型透射式光纤甲烷气体传感器。选择两同型号LED光源作为差分吸收信号。光源驱动器自动实行交替斩波。讨论了提高甲烷对光吸收系数的方法及途径,给出了甲烷气体浓度的测量结果。     

基于Voronoi图的无线传感器网络覆盖空洞检测算法

针对无线传感器网络(WSN)中节点随机部署或部分节点能量耗尽带来的覆盖空洞(CH)问题,提出了一种基于Voronoi图的覆盖空洞检测算法。该算法利用节点的位置信息在覆盖区域范围内构建Voronoi图,通过计算每个Voronoi区域内的节点到该区域的顶点和边的距离来判断是否存在覆盖空洞,标识覆盖空洞的边界节点。仿真实验评估了不同节点分布密度、不同感知半径对空洞平均检测时间、平均能耗的影响,并与路径密度(PD)算法进行比较。实验结果表明所提算法在空洞平均检测时间和节点平均能耗两个方面均有10%左右的提升,对进一步延长网络生存期具有重要价值。