基于虛擬儀器的醇類重整制氫微反應器測控技術研究.pdf

1、本論文研究工作依托國家自然科學基金重點項目“面向醇類制氫的多尺度微通道反應器設計與制造基礎研究”(資助號:50930005),針對微凸臺陣列型微通道反應器,研究了基于虛擬儀器的醇類重整制氫微反應器測控技術。論文對微凸臺陣列型醇類重整制氫微反應器的溫度場和微反應器溫度控制算法,以及微凸臺陣列型微反應器的流量控制方法進行了研究,并設計了基于虛擬儀器的醇類重整制氫微反應器測控系統(tǒng),開發(fā)了基于LabVIEW的測控軟件,同時對微反應器測控系統(tǒng)的溫

2、度、流量等參數(shù)控制性能以及不同控制條件下的醇類重整制氫原料轉化率、生成氣體組分等反應效率問題進行了研究。
　　 第一章,闡述了論文研究的背景與意義,對重整制氫微反應器及其測控技術的國內外研究現(xiàn)狀、虛擬儀器技術的發(fā)展現(xiàn)狀和虛擬儀器技術在微反應器測控系統(tǒng)中的應用做了詳細的介紹,并提出了論文的主要研究內容與框架。
　　 第二章,對微凸臺陣列型醇類重整制氫微反應器的溫度場進行了分析與優(yōu)化。根據(jù)微凸臺陣列的特性計算了對應的對流換熱

3、系數(shù),采用了瞬態(tài)熱分析對微凸臺陣列型微反應器的溫度場分布情況進行了研究,并以反應載體上表面的溫度差和溫度標準差最小為優(yōu)化目標,優(yōu)化了加熱棒的布置,確定了合理的熱電偶測溫點。
　　 第三章,針對醇類重整制氫微反應器溫度系統(tǒng)的特點和要求,提出了微反應器溫度模糊自整定PID控制算法。建立了微反應器溫度系統(tǒng)特性的理論模型,并采用實驗辯識法完成了模型參數(shù)的辨識,得到了溫度系統(tǒng)的傳遞函數(shù)。按照PID控制參數(shù)的整定原則,設計了模糊控制器,確定

4、了模糊控制器輸入、輸出的模糊化和去模糊化方法,并在Simulink中仿真分析了模糊自整定PID溫度控制的效果。
　　 第四章,按照醇類重整制氫反應的流程提出了測控系統(tǒng)的總體方案,確定了基于虛擬儀器的重整制氫反應溫度、流量控制方法。選擇、配置了傳感器型號、數(shù)據(jù)采集卡連接方式和執(zhí)行機構等微反應器測控系統(tǒng)硬件。在LabVIEW中以事件驅動隊列狀態(tài)機的設計模式,編寫了溫度模糊自整定PID控制程序、質量流量控制器控制程序和注射泵控制程序,