刮膜蒸發(fā)過程建模及其控制技術(shù)研究.pdf

1、刮膜式分子蒸餾器是第三代分子蒸餾器，在其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上完全依賴設(shè)計(jì)人員的經(jīng)驗(yàn)和大量的重復(fù)試驗(yàn)，而結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)置一直沒有相應(yīng)的理論依據(jù)作支撐。此外實(shí)際應(yīng)用中為了確定一種物料最佳的實(shí)驗(yàn)條件也需要操作人員進(jìn)行大量實(shí)驗(yàn)，才能確定相對理想的實(shí)驗(yàn)條件。這都造成了刮膜式分子蒸餾器在設(shè)計(jì)和應(yīng)用中為達(dá)到最佳的狀態(tài)需要浪費(fèi)大量的財(cái)力和物力。為解決這些問題，關(guān)鍵是建立刮膜式分子蒸餾器的數(shù)學(xué)模型，并利用該模型進(jìn)行數(shù)值計(jì)算，為刮膜式分子蒸餾器的設(shè)計(jì)和控制應(yīng)用提供了重要

2、參考。
　　本文研究刮膜式分子蒸餾器中輥筒式刮膜器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，利用流體力學(xué)的相關(guān)知識與分子蒸餾過程中物料的濃度、粘度、進(jìn)料量、蒸發(fā)器的直徑等因素，先建立第n級的輥筒質(zhì)量平衡關(guān)系，并通過迭代求出整體的傳質(zhì)模型。再利用實(shí)際實(shí)驗(yàn)參數(shù)代入該傳質(zhì)模型進(jìn)行數(shù)值計(jì)算，與實(shí)際實(shí)驗(yàn)結(jié)果相比較從而確定該模型的可靠性和該模型的相對誤差范圍大約為1.5％～2.5％。通過該模型進(jìn)行數(shù)值計(jì)算，逐一調(diào)整模型中結(jié)構(gòu)參數(shù)，從而確定各個(gè)參數(shù)變化規(guī)律對分子蒸餾過程的影

3、響。根據(jù)各個(gè)參數(shù)對分子蒸餾過程的影響規(guī)律，調(diào)整實(shí)驗(yàn)參數(shù)使分子蒸餾的分離效果得到優(yōu)化。
　　通過模型計(jì)算發(fā)現(xiàn)，在刮膜式分子蒸餾過程中分離效果對刮膜電機(jī)轉(zhuǎn)速非常敏感，特別是在低轉(zhuǎn)速時(shí)，轉(zhuǎn)速波動(dòng)發(fā)生很小變化餾出濃度卻發(fā)生很大變化，為了提高刮膜電機(jī)轉(zhuǎn)速的穩(wěn)定性，采用雙閉環(huán)控制無刷直流電機(jī)，內(nèi)環(huán)采用電流滯環(huán)控制，外環(huán)采用自抗擾控制，使刮膜電機(jī)轉(zhuǎn)速在負(fù)載不斷變化時(shí)依然可以保持相對穩(wěn)定的轉(zhuǎn)速。
　　為了提高刮膜式分子蒸餾器的控制精度和分離