MPCE实验装置列管式换热器系统建模与控制算法研究的开题报告

MPCE实验装置列管式换热器系统建模与控制算法
研究的开题报告
一、研究背景和意义：
列管式换热器是广泛应用于化工、石油、化肥等工业领域的一种热
交换装置。

它通过两种流体之间的热能传递，将一种流体的温度升高或
降低，同时将另一种流体的温度降低或升高，从而达到加热、冷却、蒸发、结晶等工艺过程的目的。

因此，对于列管式换热器系统的建模和控
制算法研究，具有重要的理论和实际应用价值。

本文研究的MPCE实验装置列管式换热器系统是一种用于教学和实
验研究的小型化学工程装置，具有结构简单、实验操作方便、具有可调
节参数和数据采集等特点。

该装置主要由换热器、泵、计量罐、流量计、温度传感器、平衡罐、气液计等组成，用于实现热能传递、流体流动、
物料计量、数据采集等功能。

因此，通过对该实验装置的建模和控制算
法研究，不仅可以加深对列管式换热器的基本原理的认识，还可以为实
际工程应用提供参考。

二、研究内容和目标：
1、对MPCE实验装置列管式换热器系统进行建模分析，包括分离系统和热交换系统两个部分的建模。

2、开发仿真软件，并进行仿真实验。

在建立的模型的基础上，设计相应的仿真实验方案，对不同操作参数下的实验结果进行模拟和分析，
为实际工程应用提供参考。

3、设计控制算法，并进行控制实验。

在建立的模型和仿真实验的基础上，针对列管式换热器的控制问题，设计出相应的控制算法，并进行
实验验证。

三、研究方法：
1、基于热力学原理，分析列管式换热器系统的热力学特性，建立相应的数学模型。

2、通过使用Matlab/Simulink等数学软件平台，进行系统仿真实验，并对仿真结果进行分析和评估。

3、采用现代控制理论和方法，对列管式换热器系统进行控制，设计不同的控制算法，并进行实验验证。

四、研究计划和进度安排：
本研究计划于2021年3月开始，预计于2022年3月完成。

研究进度安排如下：
第一阶段（2021.3-2021.6）：收集相关文献资料，了解MPCE实验装置的结构和工作原理，进行建模分析，并编写仿真软件。

第二阶段（2021.7-2021.12）：设计仿真实验方案，进行仿真实验，并对仿真结果进行分析和评估。

第三阶段（2022.1-2022.3）：针对列管式换热器的控制问题，设计不同的控制算法，进行控制实验，并对实验结果进行分析和评估。

五、研究预期成果和意义：
本研究的预期成果包括：
1、对MPCE实验装置列管式换热器系统进行建模分析，并开发相应的仿真软件。

2、设计不同的仿真实验方案，研究列管式换热器在不同操作参数下的热特性，为实际工程应用提供参考。

3、针对列管式换热器的控制问题，设计相应的控制算法，并进行实验验证。

本研究的意义在于：
1、加深对列管式换热器基本原理的认识，提高大学化工专业本科生的实际应用能力。

2、为实际工程应用提供参考，提高列管式换热器的优化设计和控制水平。

3、为相关领域的学术研究和应用开发提供理论指导和实际操作经验。