本文關(guān)鍵詞：氨水吸收式制冷精餾塔模擬計算與動態(tài)分析

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【摘要】：氨水吸收式制冷是一種以熱能為補(bǔ)償?shù)闹评溲h(huán)過程,具有可綜合利用低品位熱能、耗電量少、能源適應(yīng)性強(qiáng)、制冷工質(zhì)對環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)。由于制冷劑氨與吸收劑水的標(biāo)準(zhǔn)沸點(diǎn)相差不大,在發(fā)生過程中產(chǎn)生的蒸汽含有一部分水蒸氣,而這部分水蒸氣的存在將會對氨水吸收式制冷系統(tǒng)的COP性能產(chǎn)生很大的影響,因此該制冷系統(tǒng)利用精餾塔來提純氨蒸汽。氨水吸收式制冷運(yùn)行工況不僅與加熱熱源溫度及制冷溫度有關(guān),還與環(huán)境溫度有關(guān),精餾塔的運(yùn)行工況隨環(huán)境溫度的變化而變化,這樣精餾塔經(jīng)常在變工況以及各種擾動因素下工作,而且精餾塔的精餾效果直接影響到制冷系統(tǒng)的性能,因此對精餾塔穩(wěn)態(tài)下運(yùn)行工況的優(yōu)化及動態(tài)控制方法的研究應(yīng)當(dāng)引起足夠的重視。目前在實際應(yīng)用中,仍以傳統(tǒng)的精餾塔結(jié)構(gòu)為主,本文通過選擇適宜的氨水相平衡物性方程,對氨水吸收式制冷精餾塔建立數(shù)學(xué)模型,通過參數(shù)分析對已有精餾塔設(shè)備提出改進(jìn)措施,在此基礎(chǔ)上探索進(jìn)一步提高氨水吸收式制冷系統(tǒng)COP的方法,具有積極的指導(dǎo)意義,然后又在各種擾動因素下對精餾塔進(jìn)行動態(tài)模擬分析,對氨水吸收式制冷精餾塔建立必要的控制系統(tǒng)。開展的工作主要包含以下幾個方面：(1)確定描述NH3及H2O相平衡特性的物性方程。對文獻(xiàn)中提到的狀態(tài)方程模型與活度系數(shù)模型進(jìn)行分析,選取5種物性方程分別在1 MPa和2MPa壓力下進(jìn)行相平衡計算,所得計算結(jié)果與羅尋費(fèi)爾德提出的氨水溶液氣液平衡數(shù)據(jù)值進(jìn)行比較,并且借助Aspen plus軟件的數(shù)據(jù)回歸功能進(jìn)一步修正物性方程的二元交互作用參數(shù)來優(yōu)化物性方程,確定能描述氨水相平衡特性最適宜的物性方程。結(jié)果表明修正的PR-BM方程能夠較為準(zhǔn)確的預(yù)測氨水溶液的相平衡特性。(2)對精餾塔建立不同的數(shù)學(xué)模型并求解分析,通過對比選擇適合的數(shù)學(xué)模型。對精餾塔建立平衡級模型和兩種非平衡級模型,列出控制方程,并對所列方程組數(shù)值求解,將計算結(jié)果與文獻(xiàn)中的實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行詳細(xì)的參數(shù)對比,進(jìn)而采用與實際較接近的模型來預(yù)測操作工況對精餾效果的影響。(3)借助自由度分析方法,選取合適的獨(dú)立變量和非獨(dú)立變量,使用建立的數(shù)學(xué)模型多次迭代求解進(jìn)行參數(shù)分析。首先對精餾塔內(nèi)部的回流比、塔徑、溢流堰高度、精餾段和提餾段塔板數(shù)等參數(shù)進(jìn)行分析,對已有的精餾塔設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)；接著又在經(jīng)過改進(jìn)的精餾塔的基礎(chǔ)上進(jìn)一步分析進(jìn)料濃度、發(fā)生器熱負(fù)荷、進(jìn)料位置、精餾塔操作壓力等參數(shù)對精餾過程的影響,所得結(jié)論對進(jìn)一步提高氨水吸收式制冷系統(tǒng)COP,具有重要意義。(4)對精餾塔的開環(huán)響應(yīng)過程和閉環(huán)響應(yīng)過程進(jìn)行動態(tài)模擬,并對精餾塔建立有效的控制系統(tǒng)。在Aspen plus穩(wěn)態(tài)模擬的基礎(chǔ)上,計算出精餾塔各結(jié)構(gòu)的尺寸數(shù)據(jù),添加動態(tài)模擬需要的初值,建立流量驅(qū)動精餾塔模型,導(dǎo)入Aspen dynamic軟件,首先對精餾塔建立LP型控制系統(tǒng)和LPC型控制系統(tǒng),然后在克服缺點(diǎn)的基礎(chǔ)進(jìn)行改進(jìn),研究發(fā)現(xiàn)改進(jìn)后的LPCT型控制系統(tǒng)能夠在進(jìn)料組成、進(jìn)料量等擾動因素下,有效實現(xiàn)對氨水吸收式制冷精餾塔重要參數(shù)的目標(biāo)控制。
【關(guān)鍵詞】：氨水吸收式制冷 精餾塔 物性方程 數(shù)學(xué)模型 動態(tài)模擬
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TB65
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 緒論10-16
• 1.1 課題研究背景10-12
• 1.1.1 嚴(yán)峻的能源與環(huán)境問題10
• 1.1.2 氨水吸收式制冷技術(shù)10-11
• 1.1.3 精餾塔在氨水吸收式制冷中的重要作用11-12
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-14
• 1.2.1 對氨水相平衡特性的研究12-13
• 1.2.2 對精餾塔數(shù)學(xué)建模及系統(tǒng)優(yōu)化的研究13
• 1.2.3 對精餾塔動態(tài)特性及控制方法的研究13-14
• 1.2.4 對新型精餾過程的研究14
• 1.3 課題的提出及主要內(nèi)容14-16
• 第二章 確定描述NH_3及H_2O相平衡特性的物性方程16-22
• 2.1 物性方程的選擇16-18
• 2.2 比較物性方程的計算值和已知的氨水相平衡數(shù)據(jù)值18-20
• 2.3 使用數(shù)據(jù)回歸方法修正二元交互作用參數(shù)20-21
• 2.4 本章小結(jié)21-22
• 第三章 精餾塔數(shù)學(xué)模型的建立22-40
• 3.1 引言22-24
• 3.2 平衡級模型的建立與求解過程24-27
• 3.3 非平衡級模型(Ⅰ型)的建立與求解過程27-29
• 3.4 非平衡級模型(Ⅱ型)的建立與求解過程29-32
• 3.5 數(shù)學(xué)模型計算結(jié)果與實驗數(shù)據(jù)的對比32-38
• 3.6 本章小結(jié)38-40
• 第四章 氨水吸收式制冷精餾塔優(yōu)化改進(jìn)與參數(shù)分析40-50
• 4.1 自由度分析方法40-41
• 4.2 精餾塔優(yōu)化改進(jìn)41-45
• 4.3 精餾塔參數(shù)分析45-48
• 4.4 本章小結(jié)48-50
• 第五章 精餾塔動態(tài)模擬50-63
• 5.1 氨水吸收式制冷精餾塔變工況分析50-51
• 5.2 精餾塔控制的基本原理51
• 5.3 Aspen plus穩(wěn)態(tài)模型的建立51-54
• 5.4 開環(huán)響應(yīng)的動態(tài)精餾過程—Aspen dynamic54
• 5.5 閉環(huán)響應(yīng)的動態(tài)精餾過程—Aspen dynamic54-62
• 5.6 本章小結(jié)62-63
• 第六章 結(jié)論與展望63-65
• 6.1 研究總結(jié)63-64
• 6.2 研究展望64-65
• 參考文獻(xiàn)65-68
• 致謝68-69
• 攻讀碩士期間科研成果69

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 黃維佳;鄭丹星;;NH_3-H_2O-[P4444]Cl體系氣液相平衡測定[J];工程熱物理學(xué)報;2015年07期

2 陸至羚;柳建華;張良;張慧晨;楊敏;翁晶凱;;氨水吸收式制冷系統(tǒng)性能與精餾性能試驗分析[J];流體機(jī)械;2015年04期

3 翁晶凱;柳建華;張良;陸至羚;張瑞;;2種精餾塔對氨水吸收式制冷機(jī)性能的影響[J];化學(xué)工程;2014年06期

4 王歡;柳建華;張良;張美鑫;翁晶凱;宋展;;氨水吸收式制冷裝置新型精餾器設(shè)計[J];現(xiàn)代化工;2014年03期

5 孔丁峰;柳建華;;氨吸收式制冷系統(tǒng)性能模擬與實驗[J];現(xiàn)代化工;2013年12期

6 周日海;柳建華;張良;陳小磚;;氨水吸收式制冷機(jī)精餾過程液泛工況實驗研究[J];低溫與超導(dǎo);2012年03期

7 孔丁峰;柳建華;王瑾;張良;陳小磚;;膜接觸器用于氨吸收式制冷精餾過程[J];膜科學(xué)與技術(shù);2011年04期

8 曾紀(jì)s，

本文編號：564151