逆流回转圆筒干燥器优化设计研究与软件开发

以回转干燥系统的年总费用为目标函数建立优化设计数学模型，用单变量优化方法菲波那契法求解。应用可视化编程语言Visual Basic5.0，采用面向对象的编程技术，开发回转干燥器优化设计软件。软件界面友好、操作方便、运行可靠稳定。算例表明：本文的数学模型和软件为回转干燥器的优化设计提供了更合理、更有效的手段。     

非理想溶液间歇精馏的计算机辅助设计

为了提高二元非理想溶液间歇精馏的设计效率,提出了恒馏出液组成和恒回流比两种间歇精馏操作方式的计算机辅助设计法。采用由智能拟合法得到的汽液相平衡方程逐板计算求理论塔板数,高斯-勒让德数值积分法求有关积分,可视化的Visual Basic 6.0语言编制设计软件。将设计参数输入软件,可快速准确地求出二元非理想溶液间歇精馏的众多设计和操作参数,还可求出回流比与釜液温度的关系,实现由釜液温度前馈控制间歇精馏过程。计算机辅助设计法极大地提高了二元非理想溶液间歇精馏的设计效率。     

旋转填料床间歇精馏恒回流比操作性能研究

为寻找强化间歇精馏过程的有效途径,在三角形螺旋填料旋转床中,以乙醇-水为实验物系,进行间歇精馏恒回流比操作性能研究。通过改变转速n、回流比R和进料质量分数wF,考察产品纯度和回收率的变化规律。研究结果表明:产品纯度wD和回收率η均随n增加先增大,后减小,即存在最佳转速nopt;随R的增大缓慢增大;产品纯度随wF的增加而增大,回收率η随wF的增加先增大后减小。在旋转填料床中的间歇精馏应在较小回流比和最佳转速条件下操作,且适合处理较高质量分数的原料。     

三角形螺旋填料旋转床气相压降特性

为深入了解三角形螺旋填料旋转床气相压降的影响因素及规律,以空气-水为实验物系进行了实验和模型研究。改变气、液流量及转速测定气相压降的实验结果表明,气体流量和转速的增大均使干、湿床气相压降增大;液体流量增大时湿床气相压降先减小,而后基本保持不变;该旋转填料床具有气相压降小、操作弹性大的优点。按照气相压降产生的机理,将其分为局部压降、离心压降、转子外内腔压降和填料主体压降4部分进行模型研究,其中用旋涡理论描述转子外内腔压降、用简化的模型描述填料主体压降是新提出的方法,且所建模型能较好地描述气相压降的规律。     

复杂平流多效精馏系统能量集成模型及过程模拟

为了更合理利用能量,将平流多效精馏系统中各效塔底产品、第1效至第n-1效塔顶产品及首效再沸器中加热生蒸汽的冷凝液用于预热原料液,建立由多效精馏及多级预热2个子系统构成的复杂平流多效精馏系统的能量集成模型。用于模拟具有切点系统的高度非理想溶液的平流多效精馏过程,用迭代法结合矩阵法求解。结果表明:用系统余热预热原料液可节省加热生蒸汽消耗量25%～35%,是1种非常有效的节能措施;各效精馏塔回流比及再沸器的有效传热温差、首效塔底再沸器中加热生蒸汽压力(或温度)、末效塔顶压力(或温度)、原料液的预热温度等参数,对平流多效精馏系统的操作费用及设备费用影响很大。     

用Visual Basic 5.0开发板式塔塔板结构尺寸设计

传统的塔板结构设计方法重复计算工作量大,设计质量不理想、效率低、周期长。本软件采用一种新方法负荷性能图法,提高了塔板结构设计的质量;缩短了设计周期。并采用动态数据库和面向对象的编程技术,应用可视化编程语言Visual Basic 5.0开发板式塔塔板结构尺寸设计软件。软件可以脱离Visual Basic 5.0开发环境独立运行,界面友好、操作方便、运行可靠稳定。     

微粒群算法在干燥器多变量优化设计中的应用

建立了以具有废气循环的回转干燥系统年总费用为目标函数的优化设计数学模型,在此基础上探讨了惯性权因子对微粒群算法性能的影响,并应用微粒群算法求解干燥器优化设计数学模型,对干燥器出口废气温度与循环比进行优化设计。结果表明,带动态非线性惯性因子的微粒群算法对求解多变量的干燥优化设计问题具有方法简单、所需微粒群规模小、收敛速度快等特点;采用部分废气循环并进行优化设计对干燥系统的节能具有十分重要的意义,对湿空气出口温度和废气循环比进行优化设计,其年总费用比无废气循环的常规设计节省18．2%,比循环比为0．2时的常规设计节省12．6%。     

加强实践教学改革提高学生创新能力

依托科研改革实验内容，改革实验教学方法和模式，发挥学生的主体地位，开放实验室让学生课外参加科研实验并写出论。在课程设计环节，实施“化工原理课程优化设计”，开发了“化工原理课程优化设计媒体CAI课件”。     

逆流喷雾干燥塔设计的探讨

喷雾干燥塔塔径和塔高常用的计算方法是利用列线图进行图解积分，这种方法计算过程繁琐，误差大。因此，对逆流喷雾干燥塔中雾滴运动微分方程的积分方法和雾滴运动阻力系数的计算方法进行了改进。设计算例表明：设计新方法方便、结果精确、易于编程实现计算机辅助设计。     

复杂逆流多效蒸发系统常规设计的模型与算法

建立了有冷凝水闪蒸和额外蒸汽引出的复杂逆流多效蒸发系统的数学模型 ,常规逆流多效蒸发模型只是该模型的一个特例。提出一种新算法———迭代法结合矩阵法求解模型并给出算法框图。迭代法结合矩阵法与目前较先进的Broyden法相比 ,具有对初值要求不高、收敛稳定性好、收敛速度快等优点 ,是求解多效蒸发问题的一种新的有效方法。算例表明 :模型可用于复杂逆流多效蒸发系统的快速求解 ;对三效逆流蒸发NaOH溶液系统 ,采用冷凝水闪蒸可节省加热生蒸汽 10 %左右 ,节能效果显著 ;逆流多效蒸发采用生蒸汽或引出额外蒸汽预热原料液不仅不会节能 ,反而造成热能损失