絕熱反應量熱儀是一種應用于反應熱安全評估的重要科學儀器,通過模擬樣品絕熱狀態(tài)下的熱失控過程,記錄溫度壓力數(shù)據(jù),以求解反應熱力學及動力學參數(shù),推算表征化工過程熱危險性的重要指標,為化工生產(chǎn)的安全開展提供保障。本文綜合分析絕熱反應量熱方法和儀器的現(xiàn)狀,針對反應體系熱庫效應導致反應路徑偏離理想絕熱過程的問題,提出了功率補償型絕熱反應量熱方法,通過二級絕熱式結構及其控溫策略、控制算法對反應體系進行實時功率補償,并綜合系統(tǒng)軟、硬件設計實現(xiàn)了量熱儀整機的研制。首先,進行了功率補償技術總體方案設計。結構上,一級絕熱爐體與二級功率補償單元相結合;針對儀器性能指標設計了溫度壓力測控硬件及其程序框架,作為控溫邏輯和算法的載體;并編寫了功率補償型絕熱反應量熱儀上位機監(jiān)控系統(tǒng),提高了儀器研發(fā)調試效率。為實現(xiàn)一級絕熱爐體溫度場均勻性,利用有限元法進行了爐體均溫場仿真與設計;為通過二級功率補償單元進一步消除反應體系熱庫效應,從傳熱角度分析其產(chǎn)生機理,利用反應過程動態(tài)傳熱模型研究了功率補償?shù)目刂撇呗浴；赑ID控制運用前饋補償與模糊控制算法,實現(xiàn)了“加熱-等待-搜尋”與反應過程動態(tài)溫度追蹤的控溫邏輯;提出了追蹤控溫...

【文章頁數(shù)】：76 頁

【學位級別】：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 國內外發(fā)展現(xiàn)狀
    1.3 主要內容
2 儀器系統(tǒng)總體設計
    2.1 設計方案概述
    2.2 功能技術指標
    2.3 二級控溫系統(tǒng)結構設計
        2.3.1 一級絕熱爐體
        2.3.2 樣品容器
        2.3.3 二級功率補償單元
    2.4 測控系統(tǒng)硬件方案
        2.4.1 主控模塊
        2.4.2 電源模塊
        2.4.3 溫度壓力測量模塊
        2.4.4 電機控制模塊
        2.4.5 溫控模塊
        2.4.6 通訊模塊
    2.5 固件程序邏輯架構
        2.5.1 框架概述
        2.5.2 溫度、壓力采集及轉換任務
        2.5.3 控制計算及PWM輸出任務
        2.5.4 通訊任務
        2.5.5 電機控制任務
        2.5.6 安全警報任務
    2.6 監(jiān)控系統(tǒng)
    2.7 本章小結
3 基于傳熱仿真分析的功率補償策略設計
    3.1 爐體溫度場均勻性仿真
        3.1.1 模型簡化
        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 勻熱塊功率補償策略仿真研究
        3.2.1 模型假設
        3.2.2 n級反應
        3.2.3 反應濃度與接觸面積
        3.2.4 能量方程與補償策略
        3.2.5 仿真結果
        3.2.6 仿真分析
    3.3 本章小結
4 溫度控制算法設計
    4.1 檢測與控制邏輯
    4.2 基于前饋補償?shù)暮銣乜刂扑惴?br>        4.2.1 PID控制
        4.2.2 PID前饋補償
    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控制設計
    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 動態(tài)溫差追蹤方法
    4.5 本章小結
5 實驗與分析
    5.1 實驗平臺及條件
    5.2 恒溫性能測試
    5.3 動態(tài)性能測試
    5.4 功率補償策略對比實驗
    5.5 重復性驗證實驗
    5.6 本章小結
6 結論與展望
    6.1 結論
    6.2 展望
參考文獻
作者簡介



本文編號：3795485