基于CAPE-OPEN标准的萃取塔单元模块开发

萃取过程模拟优化是化工过程模拟计算的重要组成部分,其模块的开发是必不可缺的。为实现基于CAPE-OPEN标准的萃取塔单元模块,首先明确萃取塔的功能,对流率加和算法进行改进,建立萃取过程的数学模型;然后,采用C++语言与COM组件技术对萃取塔单元模块进行开发。通过测试芳烃抽提实例对所开发模块进行验证,经迭代计算后能够达到收敛精度。将各塔板温度、萃取相及萃余相流量、组成等计算结果同化工模拟软件Aspen Plus进行对比。结果表明,所开发的萃取塔单元模块可以准确计算塔内各平衡级的组成、流量和温度分布,从而验证所开发的萃取塔单元模块的计算结果是可靠的。     

萃取精馏法分离甲醇/乙酸乙酯/乙酸甲酯共沸物的研究

由于甲醇/乙酸乙酯和甲醇/乙酸甲酯体系均存在共沸现象,因此对于甲醇/乙酸乙酯/乙酸甲酯三元混合物,采用普通的精馏方法很难将甲醇有效分离。本文采用萃取精馏的方法,首先分别比较了不同萃取剂对甲醇/乙酸乙酯和甲醇/乙酸甲酯体系相对挥发度的影响,并选择较为合适的萃取剂。接着利用流程模拟软件Aspen Plus对萃取精馏过程进行了全流程模拟,并对溶剂比、萃取塔理论塔板数、原料与萃取剂进料位置、萃取剂进料温度等因素对分离效果的影响进行了考察,得出了如下较优的工艺参数:萃取塔理论板数为80块,萃取塔原料进料位置为第19块板,萃取塔萃取剂进料位置为第3块板,萃取塔萃取剂进料温度为40℃,溶剂比为3.0;回收塔理论板数为5块,进料位置为第3块板。通过萃取精馏分离工艺,得到的甲醇产品纯度达到0.999以上,其中的羰基化合物质量含量小于20×10~6,符合国标GB338-2011中优等品的标准。     

乙酸乙酯-乙腈萃取精馏的模拟优化

应用化工模拟软件Aspen Plus对乙酸乙酪-乙腈最低共沸物系的连续萃取精馏过程进行了模拟与优化。通过绘制拟二元汽液平衡相图,筛选出合适的萃取剂为二甲基亚砜(DMsO)。确定了双塔连续萃取精馏的工艺流程,并利用灵敏度分析考察了萃取精馏塔的全塔理论板数、原料进料位置、萃取剂进料位置、回流比、溶剂比(萃取剂对原料的体积比)等因素对分离效果的影响。确定的最佳工艺方案为:全塔理论板数为33,原料和萃取剂分别在第26块和第5块理论板进料,回流比为1.5,溶剂比为3。模拟与优化结果为乙酸乙酯.乙腈萃取精馏分离过程的设计和操作提供了依据。     

有序搜索法加调优法研究有机硅单体的分离序列

针对有机硅单体混合物(甲基氯硅烷混合物)中组分较多、分离塔系复杂的特点,提出了利用有序搜索法加调优法研究其最优分离序列的方法。利用AspenPlus模拟软件中的DSTWU模块和WILSON热力学计算模型,对提出的合成序列中涉及到的各分离子问题进行初步模拟计算。将模拟结果代入相关的费用计算模型,并利用探试成本函数概念,估算不同切割位置分离序列的年总成本。以年总成本最低为目标函数,利用有序搜索法递减确定不同组分混合物的最佳切割点。结果表明,序列Ⅰ为最佳切割点分离序列。然后,以序列Ⅰ作为初始序列,提出相关的3组相邻分离序列,采用渐进调优法对其进行调优。利用AspenPlus模拟软件中的RADFRAC严格精馏计算模块对以上4组分离序列进行精确模拟计算,分别对其各塔的进料位置和回流比进行优化,将优化结果代入相关的费用计算模型,计算并比较以上4组序列的年总成本。研究结果表明,序列Ⅳ的年总成本最低,较初始序列Ⅰ的年总成本降低了2.31%,因此选择序列Ⅳ作为分离有机硅单体混合物的最优方案是合适的。     

基于Aspen plus萃取精馏的概念设计及优化

本文利用Aspen Plus软件,以醋酸.水体系为例,概念设计和优化萃取精馏过程.热力学模型选择NRTL活度系数方程和Hayden-O'Connell逸度系数方程,采用Aspen Plus的DSTWU模块,确定萃取精馏塔和溶剂回收塔的初始参数.在初始参数下,利用Aspen Plus的RadFRac模块对2塔精算,并利用Sensitivity模块,分别优化2塔的原料和萃取剂进料位置、回流比、萃取剂对原料的进料比等参数.设计和优化结果为:萃取精馏塔塔板数为30,原料进料板为第8块,萃取剂的进料板为第3块,回流比为3,萃取剂与原料进料比(质量)为1.6;溶剂回收塔塔板数为20,进料板为第7块,回流比为2.此参数下,利用RadFRac模块进行全流程模拟,结果显示,产品冰醋酸的质量分数达0.9975,2塔再沸器总热负荷为6545 kW,生产1t冰醋酸耗费蒸汽(1 MPa)量为4.25 t,与文献报道的普通精馏过程相比,可节约能耗52.23%.概念设计和优化的结果对工业化设计和生产具备指导意义.     

合成气制乙二醇粗产品提纯工艺的模拟研究

本文利用流程模拟软件Aspen Plus对合成气制乙二醇粗产品的提纯工艺进行研究,通过选用合适的热力学方法、分离模块和恰当的分离顺序等对合成气制乙二醇生产过程中产品的提纯工艺进行了模拟研究。运用Aspen中灵敏度分析工具分别对乙二醇分离过程中的脱甲醇塔、中杂塔、脱乙醇塔、脱丁二醇塔系和精制塔等进行模拟和优化,对与乙二醇形成共沸的组分1,2-丁二醇,文中对比了共沸精馏和萃取法两种分离方法,最终选择了分离效率高、能耗小的萃取方法。通过对各个塔的理论塔板数、进料位置以及回流比等参数的模拟确定了其最优操作条件。并基于这些最优操作条件和连续萃取的分离方法,对整个提纯工艺进行了模拟,得到了纯度较高的乙二醇产品和甲醇、1,2-丁二醇等副产品。论文的结果将为乙二醇的工业生产提供参考。     

丙烯酸甲酯-甲醇-水体系精制过程的模拟与优化

利用计算机模拟和优化手段,应用Aspen Plus模拟软件,对工厂中丙烯酸甲酯的精制系统进行了流程构建及模拟优化。由实验相平衡数据回归得出缺失的丙烯酸甲酯-水的NRTL交互作用参数,在所建模型基础上,重点研究了萃取比、温度、理论级数对萃取塔萃取效果的影响及理论板数、进料位置、回流比对精馏塔产品质量分数的影响。通过分析比较,得到最佳操作条件,对工厂的实际生产和操作具有一定的指导意义。     

延迟焦化主分馏塔工艺模拟与分析

本文运用流程模拟软件SimSci／PROⅡ探讨延迟焦化分馏单元的模拟策略。根据延迟焦化分馏单元无法确定反应油气进料组成和塔底存在非平衡级的特点,采用塔出料反推进料油气组成和塔底换热段与精馏段分段处理的办法,选择Grayson- Streed物性选择集进行模拟。模拟结果与现场标定数据基本一致。根据模拟计算结果,对分馏塔操作中存在的问题进行了分析,同时进行了主分馏塔的水力学核算,找出了装置运行存在的瓶颈,提出了相应的解决方案。模拟结果能为装置扩能改造提供依据．并为同类装置的扩能或节能改造提供参考。     

基于Aspen Plus的Petlyuk塔模拟与优化

利用Aspen Plus软件,对Petlyuk塔进行模拟和优化。采用三塔等效流程,进行简捷计算,确定Petlyuk塔的初始参数。在初始参数下,利用Aspen Plus的Multifrac-Petlyuk模块严格模拟,并利用Sensitivity模块,分别优化回流比R、进料位置、侧线出料位置、互连位置及互连物流流量等参数。以乙醇-正丙醇-正丁醇三元体系为例,模拟和优化结果为:主塔塔板数58,预分塔塔板数29,进料在预分塔第12块板,侧线出料在主塔第28块板,主塔摩尔回流比4.6,预分塔塔顶和主塔互连位置在主塔第18块板,塔底和主塔互连位置在第47块板,主塔返回预分塔顶部的液相流量为65 kmol/hr,返回预分塔底部的气相流量为145 kmol/hr。在此优化参数下,可得到98.9%乙醇、98.7%正内醇和99.0%正丁醇,达到分离要求。模拟和优化的结果对工业化设计和生产具备指导意义。     

海上风电机组塔筒散热仿真与优化

为解决海上大容量风电机组塔筒内变流器、变压器等电气设备发热严重的问题,采用一种新型风冷、水冷相结合的装置增强塔筒的散热能力。利用计算流体力学方法建立基于有限体积法的数值仿真模型,对塔筒内温度场和速度场进行分析,并提出2种风冷装置的优化方案。结果表明：优化方案能显著提高塔筒的散热能力,降低电气设备周围环境温度,保障其正常运行。     

基于实测模型的通信铁塔抗震性能仿真分析

针对目前通信铁塔抗震性能仿真分析结果存在较大误差的问题,提出基于实测模型进行仿真分析的方法.通过现场测试得到铁塔的动态参数,依据测得的动态参数对建成的有限元模型进行修正,使其能更加准确地反映铁塔的动力特性.依据相关标准,选用人工合成地震波和2条真实地震波对铁塔模型进行抗震性能分析.结果表明铁塔的响应位移和应力均小于标准要求值,满足抗震要求.     

A Practical Implementation of Parallel Dynamic Load Balancing for Adaptive Computing in VLSI Device Simulation

We present a new parallel semiconductor device simulation using the dynamic load balancing approach. This semiconductor device simulation based on the adaptive finite volume method with a posteriori error estimation has been developed and successfully implemented on a 16-PC Linux cluster with a message passing interface library. A constructive monotone iterative technique is also applied for solution of the system of nonlinear algebraic equations. Two different parallel versions of the algorithm to perform a complete device simulation are proposed. The first is a dynamic parallel domain decomposition approach, and the second is a parallel current-voltage characteristic points simulation. This implementation shows that a well-designed load balancing simulation can significantly reduce the execution time up to an order of magnitude. Compared with the measured data, numerical results on various submicron VLSI devices are presented, to show the accuracy and efficiency of the method.     

聚乙烯和聚1,3-丁二烯聚合反应热的计算

用密度泛函B3LYP/6-31G方法优化了聚乙烯和聚1,3-丁二烯的结构,计算分子的焓值,从而得到聚合反应热.通过乙烯聚合热的计算值与实验值的比较得出该方法的系统误差.经系统误差校正后,得到1,3-丁二烯聚合热计算的相对误差为1.92%,可见该计算方法可信度较高,为聚合热的计算开拓新的思路和研究方法.采用该方法计算聚合物的反应热,可得到通过实验手段无法得到的一些聚合物的反应热.     

无线传感器网络簇首提取压缩算法

对矢量数据压缩算法中DP压缩算法在引入无线传感器网络的同时进行了改进,针对压缩过程中对数据的扫描次数问题,提出簇首提取压缩算法。该算法中“簇首”即为“数据簇首”,簇首提取压缩算法设定步长减少压缩过程中对数据的扫描次数,并采用最佳曲线拟合方法对监测数据点做直线优化拟合,根据数据间的依附关系,将体现整体特征的簇首数据进行提取;同时,对非簇首数据进行子群划分。仿真结果表明,簇首提取压缩算法程序更为简单,对大波动数据有较好的簇首提取效果,减少了网络中数据的传输量,有效地节省了整个网络的能量消耗。     

仿真技术在电子调速器性能试验中的应用

用系统仿真法(即采用计算机仿真柴油机,构成一模拟试验装置)考核、测试和分析电子调速器性能,经济、方便且安全。对电子调速器的研制开发、使用维护都有很大的促进作用。本文在利用系统仿真法考核与测试柴油机电子调速器配机性能方面进行了研究,并采用计算机仿真技术,研制了柴油机电子调速器配机模拟试验装置,实验结果表明:该装置能较逼真地模拟电子调速器与柴油机配机的工作情况,并能方便地测取电子调速器的主要性能参数。     

强迫布鲁塞尔振子动力学行为和全局指数同步的数值仿真

用Matlab软件数值模拟了系统分歧和混沌等的动力学行为发生的全过程,基于最大Lyapunov指数谱、分岔图、庞加莱截面以及功率谱和返回映射等仿真结果揭示了此系统混沌行为的普适特征.采用线性反馈同步控制方法实现该系统的全局指数同步.用Lyapunov第二方法从理论上证明了该同步方法的有效性.同时对同步系统进行仿真,验证了方法的有效性.     

输电线路杆塔纵向不平衡载荷动态预测模型研究

为了提高输电线路杆塔纵向不平衡载荷控制性能和抗波动冲击能力,提出一种基于耦合波动抑制和机构运动力学分析的输电线路杆塔纵向不平衡载荷预测模型,构建输电线路杆塔的耦合波动载荷测量模型,采用传感器进行输电线路杆塔的力学参数采集,构建输电线路杆塔纵向不平衡耦合动力学模型,运用封闭矢量法建立输电线路杆塔的纵向波动力学控制模型,采用二自由度离散控制方法进行输电线路杆塔的欠驱动机构模型设计,采用双连杆柔性空间力学分配方法,实现输电线路杆塔纵向不平衡载荷动态预测和未知载荷的质量参数辨识,结合相关性耦合波动控制方法,获得载荷的质量参数,实现输电线路杆塔的运动力学分析和动态载荷预测。仿真结果表明,采用该方法进行输电线路杆塔纵向不平衡载荷动态预测的准确性较高,可靠性较好,动态收敛性较强。     

Reliability Evaluation of Engineering Anti-Vibration Force Based on Wireless Sensor

Rotating machinery usually has the function of shockproof. This shockproof function is mainly achieved by reducing the power signal of the vibration source to the receiver. But in some simulation experiments, it is not easy to determine the energy properties by direct measurement. In general, vibration energy and dynamic flow should be combined to evaluate the shock resistance of rotating machinery. This method is to reduce the energy generated by resisting the vibration of the electric sensor. Then the first frequency and the second harmonic frequency method are used to calculate the vibration energy per unit time, and then the vibration power is calculated. In addition, an experimental simulation device is set up to simulate the shock-proof function of the rotating machine. Under multiple motions, the first frequency method is used to calculate the generated energy flow, and the vibration rate is calculated.     

基于螺母外侧压电材料阻抗峰值频率变化的螺栓松动监测

对于地脚螺栓之类螺栓本体埋藏于结构中的螺栓联接装置,提出了一种将压电材料粘贴于螺母外侧面并通过测量压电阻抗峰值频率变化来反映螺栓联接状态的监测方法.结合有限元仿真,理论分析了该方法的基本原理.构建实验装置,实验以螺栓联接结构中螺母作为对象,采用万能材料拉伸试验机对螺栓联接结构进行加载,模拟螺母所受预紧力,并在不同预紧力下测量了粘贴在螺母侧面的压电材料的导纳信号,提取了其峰值频率,得到峰值频率随预紧力的变化规律.结果表明压电材料的导纳峰值频率随着螺栓预紧力增大而增大,且预紧力大小变化与频率变化成一定的线性关系,提出以峰值频率表征螺栓联接状态的方法,该方法具有较好的应用前景.     

基于SMP集群的激光化学反应模拟效率分析*

基于半经典分子动力学模型,在SMP集群中实现激光化学反应双层并行模拟系统。结合粗粒度的原子分解算法和细粒度的矩阵并行乘法实现激光化学反应模拟中力计算部分的并行化,分析粒度划分对半经典分子动力学模拟并行效率的影响。在SMP集群中测试表明,采用128个处理器模拟由500个C原子构成的分子体系,并行效率可达70%。在CPU数量固定的情况下,SMP节点内的细粒度的并行对提高半经典分子动力学模拟并行效率影响较大。该系统能够模拟大分子体系的激光化学反应,在提高加速比的同时保证计算资源的利用效率,满足激光化学反应模拟需求。