MPCE實驗裝置列管式換熱器系統(tǒng)建模與控制算法研究的開題報告

MPCE實驗裝置列管式換熱器系統(tǒng)建模與控制算法研究的開題報告一、研究背景和意義：列管式換熱器是廣泛應(yīng)用于化工、石油、化肥等工業(yè)領(lǐng)域的一種熱交換裝置。它通過兩種流體之間的熱能傳遞，將一種流體的溫度升高或降低，同時將另一種流體的溫度降低或升高，從而達(dá)到加熱、冷卻、蒸發(fā)、結(jié)晶等工藝過程的目的。因此，對于列管式換熱器系統(tǒng)的建模和控制算法研究，具有重要的理論和實際應(yīng)用價值。本文研究的MPCE實驗裝置列管式換熱器系統(tǒng)是一種用于教學(xué)和實驗研究的小型化學(xué)工程裝置，具有結(jié)構(gòu)簡單、實驗操作方便、具有可調(diào)節(jié)參數(shù)和數(shù)據(jù)采集等特點。該裝置主要由換熱器、泵、計量罐、流量計、溫度傳感器、平衡罐、氣液計等組成，用于實現(xiàn)熱能傳遞、流體流動、物料計量、數(shù)據(jù)采集等功能。因此，通過對該實驗裝置的建模和控制算法研究，不僅可以加深對列管式換熱器的基本原理的認(rèn)識，還可以為實際工程應(yīng)用提供參考。二、研究內(nèi)容和目標(biāo)：1、對MPCE實驗裝置列管式換熱器系統(tǒng)進(jìn)行建模分析，包括分離系統(tǒng)和熱交換系統(tǒng)兩個部分的建模。2、開發(fā)仿真軟件，并進(jìn)行仿真實驗。在建立的模型的基礎(chǔ)上，設(shè)計相應(yīng)的仿真實驗方案，對不同操作參數(shù)下的實驗結(jié)果進(jìn)行模擬和分析，為實際工程應(yīng)用提供參考。3、設(shè)計控制算法，并進(jìn)行控制實驗。在建立的模型和仿真實驗的基礎(chǔ)上，針對列管式換熱器的控制問題，設(shè)計出相應(yīng)的控制算法，并進(jìn)行實驗驗證。三、研究方法：1、基于熱力學(xué)原理，分析列管式換熱器系統(tǒng)的熱力學(xué)特性，建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型。2、通過使用Matlab/Simulink等數(shù)學(xué)軟件平臺，進(jìn)行系統(tǒng)仿真實驗，并對仿真結(jié)果進(jìn)行分析和評估。3、采用現(xiàn)代控制理論和方法，對列管式換熱器系統(tǒng)進(jìn)行控制，設(shè)計不同的控制算法，并進(jìn)行實驗驗證。四、研究計劃和進(jìn)度安排：本研究計劃于2021年3月開始，預(yù)計于2022年3月完成。研究進(jìn)度安排如下：第一階段（2021.3-2021.6）：收集相關(guān)文獻(xiàn)資料，了解MPCE實驗裝置的結(jié)構(gòu)和工作原理，進(jìn)行建模分析，并編寫仿真軟件。第二階段（2021.7-2021.12）：設(shè)計仿真實驗方案，進(jìn)行仿真實驗，并對仿真結(jié)果進(jìn)行分析和評估。第三階段（2022.1-2022.3）：針對列管式換熱器的控制問題，設(shè)計不同的控制算法，進(jìn)行控制實驗，并對實驗結(jié)果進(jìn)行分析和評估。五、研究預(yù)期成果和意義：本研究的預(yù)期成果包括：1、對MPCE實驗裝置列管式換熱器系統(tǒng)進(jìn)行建模分析，并開發(fā)相應(yīng)的仿真軟件。2、設(shè)計不同的仿真實驗方案，研究列管式換熱器在不同操作參數(shù)下的熱特性，為實際工程應(yīng)用提供參考。3、針對列管式換熱器的控制問題，設(shè)計相應(yīng)的控制算法，并進(jìn)行實驗驗證。本研究的意義在于：1、加深對列管式換熱器基本原理的認(rèn)識，提高大學(xué)化工專業(yè)本科生的實際應(yīng)用能力。2、為實際