絕熱反應(yīng)量熱儀是一種應(yīng)用于反應(yīng)熱安全評(píng)估的重要科學(xué)儀器,通過(guò)模擬樣品絕熱狀態(tài)下的熱失控過(guò)程,記錄溫度壓力數(shù)據(jù),以求解反應(yīng)熱力學(xué)及動(dòng)力學(xué)參數(shù),推算表征化工過(guò)程熱危險(xiǎn)性的重要指標(biāo),為化工生產(chǎn)的安全開(kāi)展提供保障。本文綜合分析絕熱反應(yīng)量熱方法和儀器的現(xiàn)狀,針對(duì)反應(yīng)體系熱庫(kù)效應(yīng)導(dǎo)致反應(yīng)路徑偏離理想絕熱過(guò)程的問(wèn)題,提出了功率補(bǔ)償型絕熱反應(yīng)量熱方法,通過(guò)二級(jí)絕熱式結(jié)構(gòu)及其控溫策略、控制算法對(duì)反應(yīng)體系進(jìn)行實(shí)時(shí)功率補(bǔ)償,并綜合系統(tǒng)軟、硬件設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了量熱儀整機(jī)的研制。首先,進(jìn)行了功率補(bǔ)償技術(shù)總體方案設(shè)計(jì)。結(jié)構(gòu)上,一級(jí)絕熱爐體與二級(jí)功率補(bǔ)償單元相結(jié)合;針對(duì)儀器性能指標(biāo)設(shè)計(jì)了溫度壓力測(cè)控硬件及其程序框架,作為控溫邏輯和算法的載體;并編寫了功率補(bǔ)償型絕熱反應(yīng)量熱儀上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng),提高了儀器研發(fā)調(diào)試效率。為實(shí)現(xiàn)一級(jí)絕熱爐體溫度場(chǎng)均勻性,利用有限元法進(jìn)行了爐體均溫場(chǎng)仿真與設(shè)計(jì);為通過(guò)二級(jí)功率補(bǔ)償單元進(jìn)一步消除反應(yīng)體系熱庫(kù)效應(yīng),從傳熱角度分析其產(chǎn)生機(jī)理,利用反應(yīng)過(guò)程動(dòng)態(tài)傳熱模型研究了功率補(bǔ)償?shù)目刂撇呗��；赑ID控制運(yùn)用前饋補(bǔ)償與模糊控制算法,實(shí)現(xiàn)了“加熱-等待-搜尋”與反應(yīng)過(guò)程動(dòng)態(tài)溫度追蹤的控溫邏輯;提出了追蹤控溫...

【文章頁(yè)數(shù)】：76 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
致謝
摘要
abstract
1 緒論
    1.1 課題的背景及意義
    1.2 國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀
    1.3 主要內(nèi)容
2 儀器系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)
    2.1 設(shè)計(jì)方案概述
    2.2 功能技術(shù)指標(biāo)
    2.3 二級(jí)控溫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
        2.3.1 一級(jí)絕熱爐體
        2.3.2 樣品容器
        2.3.3 二級(jí)功率補(bǔ)償單元
    2.4 測(cè)控系統(tǒng)硬件方案
        2.4.1 主控模塊
        2.4.2 電源模塊
        2.4.3 溫度壓力測(cè)量模塊
        2.4.4 電機(jī)控制模塊
        2.4.5 溫控模塊
        2.4.6 通訊模塊
    2.5 固件程序邏輯架構(gòu)
        2.5.1 框架概述
        2.5.2 溫度、壓力采集及轉(zhuǎn)換任務(wù)
        2.5.3 控制計(jì)算及PWM輸出任務(wù)
        2.5.4 通訊任務(wù)
        2.5.5 電機(jī)控制任務(wù)
        2.5.6 安全警報(bào)任務(wù)
    2.6 監(jiān)控系統(tǒng)
    2.7 本章小結(jié)
3 基于傳熱仿真分析的功率補(bǔ)償策略設(shè)計(jì)
    3.1 爐體溫度場(chǎng)均勻性仿真
        3.1.1 模型簡(jiǎn)化
        3.1.2 網(wǎng)格劃分
        3.1.3 邊界條件
        3.1.4 爐體壁厚影響
        3.1.5 爐體加熱器及熱電偶分布
    3.2 勻熱塊功率補(bǔ)償策略仿真研究
        3.2.1 模型假設(shè)
        3.2.2 n級(jí)反應(yīng)
        3.2.3 反應(yīng)濃度與接觸面積
        3.2.4 能量方程與補(bǔ)償策略
        3.2.5 仿真結(jié)果
        3.2.6 仿真分析
    3.3 本章小結(jié)
4 溫度控制算法設(shè)計(jì)
    4.1 檢測(cè)與控制邏輯
    4.2 基于前饋補(bǔ)償?shù)暮銣乜刂扑惴?br>        4.2.1 PID控制
        4.2.2 PID前饋補(bǔ)償
    4.3 基于模糊控制的絕熱追蹤控制算法
        4.3.1 模糊控制原理
        4.3.2 模糊PID控制設(shè)計(jì)
    4.4 溫差基線修正
        4.4.1 溫差存在合理性
        4.4.2 溫差基線量化
        4.4.3 動(dòng)態(tài)溫差追蹤方法
    4.5 本章小結(jié)
5 實(shí)驗(yàn)與分析
    5.1 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)及條件
    5.2 恒溫性能測(cè)試
    5.3 動(dòng)態(tài)性能測(cè)試
    5.4 功率補(bǔ)償策略對(duì)比實(shí)驗(yàn)
    5.5 重復(fù)性驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)
    5.6 本章小結(jié)
6 結(jié)論與展望
    6.1 結(jié)論
    6.2 展望
參考文獻(xiàn)
作者簡(jiǎn)介



本文編號(hào)：3795485