间歇式反应釜自控设计
乙酸丁酯反应器（间歇釜）的工艺参数控制
A0106 乙酸丁酯反应器的开车与运行Drive and operation of the butyl acetate reactor 任务点0106－1 乙酸丁酯反应器（间歇釜）的开车(1)备料①先向沉淀罐中进正丁醇的料：打开正丁醇的进料阀，向沉淀罐进料，当正丁醇达到一定的液位时关闭进料阀，静止备用。
②向硫酸计量罐进料：先打开硫酸计量罐的放空阀和溢流阀，打开硫酸进料阀，向硫酸计量罐充夜，出现溢流后候关闭阀门。
③向乙酸计量罐进料：先打开乙酸计量罐的放空阀和溢流阀，打开乙酸计量罐的进料阀，向计量罐充夜，出现溢流后关闭阀门。
（2）进料①微开反应釜放空阀②从正丁醇沉淀罐向反应釜进料：打开泵前阀、计后阀和反应釜的进料阀，启动进料泵，在依次打开泵后阀和计前阀，当沉淀罐液位小于规定值时停止进料，关闭计前阀，泵后阀，再停泵，然后关闭其他所有阀门。
③从硫酸计量罐向反应釜进料：打开反应釜的硫酸进料阀，向反应釜进料，等进料完毕关闭进料阀。
④从乙酸计量罐向反应釜进料：打开反应釜乙酸进料阀，向反应釜进料，等进料完毕后关闭进料阀。
⑤关闭反应釜放空阀，打开联锁控制（3）开车①开启反应釜的搅拌电动机。
②观察温度与压力情况，并控制温度和压力达到要求值。
任务点0106-2 乙酸丁酯反应器（间歇釜）的工艺参数控制⑴工艺参数要求①反应釜压力应不大于8atm(釜内压力过大会影响共沸物的沸点)②夹套加热的蒸汽温度保持早一百度左右，使反应产生的水被蒸出。
③分馏器温度控制在89.3左右（共沸物温度）⑵注意啊工艺生产指标的调整方法①温度调节：操作过程中以温度为主要一调节对象，以压力为辅助对象，因为温度对反应速率的影响比压力大。
温度调节，可以通过控制夹套内水蒸气的内温度来控制反应釜内的温度。
②压力调节：压力调节主要是通过对温度的控制来实现的，必要时可以适当的调节放空阀的开度。
③收率：由于反应生成水的存在会对反应收率产生影响，所以可以蒸发出反应生成的水以提高反应的收率。
间歇操作釜式反应器的设计—间歇操作釜式反应器直径和高度的计算
1、夹套的结构形式
二、夹套的结构与尺寸
• 在容器外侧，用焊接或法兰连接方式装设各种形状的钢结Байду номын сангаас，使其与 容器外壁形成密闭的空间。
• 此空间内通入加热或冷却介质，可加热或冷却容器内的物料。
① 圆筒部分有夹套，用 于加热面积不大的场合 ②圆筒一部分和下封头包 有夹套 ③在圆筒部分的夹套中间 设置支撑或加强环 ④全包式夹套，传热面积 最大
间歇操作釜式反应器直径和高 度的计算
五、间歇操作釜式反应器直径和高度的计算
由工艺计算得到反应器体积后，即可按下式计 算其直径和高度：
V D 2 H " 0.131D3
4
作业
• 例题2 • 例题6 • 注意：题目可以简化，写明已知条件和问题，能看
懂，即可。
间歇釜式反应器设计操作与控制
一、产品的应用
PET主要用于纤维，少量用于薄膜和工程塑料。ＰＥ Ｔ纤维主要用于纺织工业。ＰＥＴ薄膜主要用于电器绝缘 材料，如电容器、电缆绝缘、印刷电路布线基材，电极槽 绝缘等。ＰＥＴ薄膜的另一个应用领域是片基和基带，如 电影胶片、Ｘ光片、录音磁带、电子计算机磁带等。
ＰＥＴ薄膜也应用于真空镀铝制成金属化薄膜，如金 银线、微型电容器薄膜等。ＰＥＴ的另一个用途就是吹塑 制品，用于包装的聚酯拉伸瓶。 玻璃纤维增强ＰＥＴ 适用于电子电气和汽车行业，用于各种线圈骨架、变压器、 电视机、录音机零部件和外壳、汽车灯座、灯罩、白热灯 座、继电器、硒整流器等 PET除纤维之外主要用于薄膜 和片材、瓶类及工程塑料三大类
开旋涡泵出口阀，启动旋涡泵。开EG高位槽进口阀进料 至一定液位。 • 检查EG储罐出口阀EG高位槽进料阀出料阀打浆釜的进 料阀出料阀是否处于关闭状态。 • 2备PTA • 用磅秤称好PTA，启动电动葫芦，挂好PTA料袋。起吊并 将料袋移至打浆釜搅料，解开料袋口袋绳。 • 二、打浆 • 开启EG计量槽的出口阀和打浆釜的进料阀，将EG放入打 浆釜。当计量槽的液位达到设定目标后，关闭EG计量槽 的出口阀，开启打浆釜的搅拌，将计量好的PTA CAT 稳 定剂缓缓从投料口投入打浆釜，继续搅拌15min，打浆结 束，准备向酯化釜进料。
随着PET的生成，体系的粘度会急剧升高，要不停的移去产生的 EG，该反应必需在高真空中进行，一般真空度也由常压提高到 20~100Pa左右(机械真空泵的极限真空度)。 缩聚初期采用水循环泵 抽真空，缩聚后期采用蒸汽喷射泵抽真空。
材料选择：
项目
原料
酯化
缩聚
工作温度 工作压力 物料化学性质
内衬
常温
常压
指标与控制
本科毕业设计--年产6000t乙酸乙酯间歇反应釜设计
设计说明本选题为年产量为年产6×103T的间歇釜式反应器的设计。
通过物料衡算、热量衡算, 反应器体积为、换热量为。
设备设计结果表明, 反应器的特征尺寸为高3350mm, 直径3000mm；夹套的特征尺寸为高2570mm, 内径为3200mm。
还对塔体等进行了辅助设备设计, 换热则是通过夹套与内冷管共同作用完成。
搅拌器的形式为圆盘式搅拌器, 搅拌轴直径75mm。
在此基础上绘制了间歇釜式反应器的设备图, 和整体工艺的工艺流程图。
关键字: 间歇釜式反应器; 物料衡算; 热量衡算; 壁厚设计;前言反应工程课程设计是《化工设备机械基础》和《反应工程》课程教学中综合性和实践性较强的教学环节, 是理论联系实际的桥梁, 是学生体察工程实际问题复杂性, 学习初次尝试反应釜机械设计。
化工设计不同于平时的作业, 在设计中需要同学独立自主的解决所遇到的问题、自己做出决策, 根据老师给定的设计要求自己选择方案、查取数据、进行过程和设备的设计计算, 并要对自己的选择做出论证和核算, 经过反复的比较分析, 择优选定最理想的方案和合理的设计。
1、反应工程是培养学生设计能力的重要实践教学环节。
在教师指导下, 通过裸程设计, 培养学生独立地运用所学到的基本理论并结合生产实际的知识, 综合地分析和解决生产实际问题的能力。
因此, 当学生首次完成该课程设计后, 应达到一下几个目的:2、熟练掌握查阅文献资料、收集相关数据、正确选择公式, 当缺乏必要的数据时, 尚需要自己通过实验测定或到生产现场进行实际查定。
3、在兼顾技术先进性、可行性、经济合理的前提下, 综合分析设计任务要求, 确定化工工艺流程, 进行设备选型, 并提出保证过程正常、安全可行所需的检测和计量参数, 同时还要考虑改善劳动条件和环境保护的有效措施。
4、准确而迅速的进行过程计算及主要设备的工艺设计计算及选型。
5、用精炼的语言、简洁的文字、清晰地图表来表达自己的设计思想和计算结果。
间歇式反应釜自控设计
第二周
进行仪表选型；绘制仪表接线端子图；供电系统图，填写自控设备相应表格。
2014.09.01～2014.09.07
第三周
编写综合设计说明书及完善其他工作。
2014.08.25～2014.09.12
五．指导教师评语及学生成绩
指导教师评语:
年 月 日
成绩
指导教师(签字):
单回路控制回路又称单回路反馈控制。由于在所有反馈控制中，单回路反馈控制是最基本、构做简单的一种，因此，它又被称之为简单控制。
单回路反馈控制由四个基本环节组成，即被控对象（简称对象）或被控过程（简称过程）、测量变送装置、控制器和控制阀。
所谓控制系统的整定，就是对于一个已经设计并安装就绪的控制系统，通过控制器参数的调整，使得系统的过渡过程达到最为满意的质量指标要求。
扰动通过主、副回路的调节对主被控量的影响很小，因此在选择副回路时应尽可能把被控过程中变
化剧烈、频繁、幅度大的主要扰动包括在副回路中，此外要尽可能包含较多的扰动。
归纳如下
1）在设计中要将主要扰动包括在副回路中。
2）将更多的扰动包括在副回路中。
3）副被控过程的滞后不能太大，以保持副回路的快速相应特性。
4）要将被控对象具有明显非线性或时变特性的一部分归于副对象中。
②硫酸加入量2吨。
③苯最大流量2500立升/小时。
④变压器油温度200℃，最大流量5吨/小时。
⑤反应器规定值为120℃。
⑥反应所需时间约4小时。
⑦加热油管内径25㎜。
⑧苯流量（回流管）管内径20㎜。
⑨加热蒸汽管内径50㎜。
⑩加热蒸汽最大流量500m3 /h，压力6㎏/ m3。
简述工作过程：首先把硫酸罐（高位槽）中的浓硫酸定量放进反应釜里，然后连续注入苯汽，其最大流量可达2500立升/小时，用加热油（变压器油）连续加热4小时左右，其反应温度为120℃，最后产品C6H5SO3H(苯磺酸)由反应器底部放料，未反应完的苯汽，通过分层分离器以后回收再使用。
模糊控制在间歇式反应釜自动控制中的应用
题目：模糊控制在间歇式反应釜自动控制中的应用毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。
尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。
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作者签名：日期：学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。
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对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。
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本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。
涉密论文按学校规定处理。
作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日注意事项1.设计（论文）的内容包括：1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作）2）原创性声明3）中文摘要（300字左右）、关键词4）外文摘要、关键词5）目次页（附件不统一编入）6）论文主体部分：引言（或绪论）、正文、结论7）参考文献8）致谢9）附录（对论文支持必要时）2.论文字数要求：理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字。
反应釜自动化控制说明
反应釜自动化控制说明一、引言反应釜是一种常见的化学实验设备，用于进行化学反应和合成实验。
为了提高实验效率和确保实验的安全性，采用自动化控制系统对反应釜进行控制是非常必要的。
本文将详细介绍反应釜自动化控制系统的设计和使用方法。
二、系统设计1. 系统组成反应釜自动化控制系统主要由以下组成部分构成：- 传感器：用于实时监测反应釜内的温度、压力、液位等参数。
- 控制器：根据传感器的反馈信号，对反应釜内的温度、压力、搅拌速度等进行控制。
- 执行机构：根据控制器的指令，控制反应釜内的加热、冷却、搅拌等操作。
- 人机界面：提供操作界面，方便用户对反应釜进行参数设置和监控。
2. 控制策略反应釜自动化控制系统采用PID控制策略，即比例、积分、微分控制。
该控制策略可以根据反应釜内的实时参数变化，自动调整控制器的输出信号，以实现对反应釜内参数的精确控制。
3. 控制模式反应釜自动化控制系统可以采用手动控制模式和自动控制模式。
在手动控制模式下，用户可以通过人机界面手动设置反应釜内的温度、压力、搅拌速度等参数。
在自动控制模式下，系统将根据预设的控制策略自动调整参数，实现自动化控制。
三、系统使用方法1. 系统启动将反应釜自动化控制系统的电源接通，并按下启动按钮。
系统将进行自检，确保各个传感器和执行机构正常工作。
2. 参数设置在人机界面上设置反应釜的目标温度、目标压力、搅拌速度等参数。
系统将根据这些参数进行控制。
3. 控制模式切换根据实验需求，选择手动控制模式或自动控制模式。
在手动控制模式下，用户可以通过人机界面手动调整反应釜内的参数。
在自动控制模式下，系统将根据预设的控制策略自动调整参数。
4. 实验监控在实验过程中，通过人机界面实时监测反应釜内的温度、压力、液位等参数。
系统会根据传感器的反馈信号进行实时控制，确保实验的安全和稳定进行。
5. 实验结束实验结束后，将反应釜自动化控制系统的电源关闭，并进行必要的清洁和维护工作。
四、系统优势1. 提高实验效率：自动化控制系统可以根据预设的控制策略，自动调整反应釜内的参数，提高实验的效率。
基于PLC的间歇式化学反应釜控制系统_管丰年
基于PLC 的间歇式化学反应釜控制系统*管丰年,安宏伟,周书同(潍坊学院,山东 潍坊 261061)摘 要:针对间歇式化学反应釜滞后大、时变、非线性、反应机理复杂等特性,结合生产实际对PID 控制算法进行了智能化处理,设计了由PLC 和上位计算机构成的反应釜温度控制系统,取得了比较满意的效果。
关键词:化学反应釜;控制系统;PID 算法;PLC中图分类号:T P274 文献标识码:A 文章编号:1671-4288(2009)02-0017-03 化学反应釜在化工生产过程中的应用比较普遍,其操作过程中影响产品质量的关键是反应釜内温度的控制精度,由于对象的特性复杂,使用传统的PID 控制方法很难满足产品质量对温度指标的要求,因此,很多生产厂,特别是私营企业依然采用手工操作,导致工人劳动强度大,工作环境差,反应釜温度波动大,产品的产量和质量始终运行在较低的水平上。
为了解决上述问题,采用PLC 并结合复合的PID 控制算法对某生产厂的控制过程进行自动化改造,取得了满意的效果。
1工艺流程概述图1 温度控制曲线示意图该生产工艺是采用化学反应釜作为主要生产设备,混合物料在反应釜内进行化学反应,化学反应的初期,需要通过热水诱发使反应能够进行,反应开始后,由于反应放热,还需要通过冷却水对反应釜的温度进行控制,以便控制反应的速度生成合格的产品,整个生产过程包括物料准备及混合搅拌、加热升温、恒温保持、冷却降温等阶段。
根据工艺要求,利用蒸汽和冷水对反应釜内的物料温度进行控制,温度偏差在?0.5e 以内,并且每个阶段还不时地进行加料(催化剂)、变温等动作,工艺要求的温度控制曲线如图1所示。
在化学反应过程中,还会采取注水降温,甚至釜外喷淋等确保生产安全的紧急措施。
2 控制系统方案2.1 控制对象特性作为控制对象的反应釜,由于釜结构上的特点和釜内物料化学反应过程的特性,决定了在用冷、热水控制釜内物料的温度时对象具有时滞、非线性、高阶、时变等复杂特性。
间歇式化学反应器分程控制系统设计
学号：常州大学毕业设计（论文）题目间歇式化学反应器分程控制系统设计学生学院信息科学与工程学院专业班级校内指导教师专业技术职务校外指导老师专业技术职务二○一二年六月间歇式化学反应器分程控制系统设计摘要：在现代化工业生产过程中，安全性与化学反应器密切相关。
为保证化学反应器能正常工作，对其进行有效的控制显得十分必要，分程控制在间歇式化学反应器中起到了广泛的作用。
间歇式化学反应器具有极大的灵活性和多功能性的特点，它是一种间歇的按批量进行反应的化学反应器，液体物料在反应器内完全混合而无流量进出。
本文主要介绍了间歇式化学反应器的分程控制系统的设计。
首先，介绍了可编程控制器PLC及MCGS组态软件；然后介绍了间歇式分程控制系统的设计方案，并对PLC程序设计及监控软件设计进行了详细介绍。
监控系统设计包括上位机与下位机通讯，模拟动态运行，并对整个分程控制过程进行实时监控，显示动态实时曲线，保存历史数据。
本控制系统的监控界面操作方便，简洁，有利于提高生产效率。
关键词:间歇式化学反应器，分程控制，PLC，组态软件Design of the Split Range Control System withBatch Chemical ReactorAbstract:In modern chemical industrial production process, the security is closely related to the chemical reactor. In order to ensure that the chemical reactor works normally, it is very necessary to control effectively, and split range control system has played an extensive role in the batch chemical reactor.Batch chemical reactors have great flexibility and versatility of features. It is an intermittent chemical reaction batch reactor, the liquid material in the reactor completely mixed and no flow in and out.This paper describes the design of the split range control of batch reactor system.First, it introduces the programmable logic controller and MCGS configuration software; then the design of split range control system with batch chemical reactor, and PLC programming and monitoring software design is described in detail. The monitoring system design includes the communication of PC with the sub machine, the simulate of the dynamic operation,the entire split range control process real-time monitoring of the dynamic real-time curve, the storage of historical data.The interface of the control system is shortcut and convenient, and can greatly improve the industrial producing efficiency.Key words:batch chemical reactor; split range control; configuration software目录摘要 (I)目录.............................................................................................................................. I II 1 引言. (1)1.1 课题研究的意义、国内外研究现状和发展趋势 (1)1.2. 课题的研究目标、内容和拟解决的关键问题 (3)2 可编程控制器（PLC） (4)2.1 PLC介绍 (4)2.2 PLC系统的硬件组成及其工作原理 (4)2.3 S7200系列PLC (6)2.4 PLC编程软件STEP 7-Micro/WIN V4.0 (7)3 组态软件 (9)3.1 组态软件介绍 (9)3.2 MCGS的特点与功能 (11)4 间歇式分程控制系统总体设计 (13)4.1 间歇式分程控制系统原理 (13)4.2间歇式分程控制系统硬件结构 (15)5 PLC程序设计 (17)5.1 控制任务 (17)5.2 地址分配 (17)5.3 PID控制器及控制指令 (18)5.3.1 PID控制器 (18)5.3.2 PID控制指令 (19)5.4 PLC程序设计 (22)5.4.1 系统流程图 (22)5.4.2 PLC程序 (24)6 监控软件设计 (27)6.1 MCGS与PLC通信 (27)6.2 创建实时数据库 (27)6.3 监控界面设计 (30)6.3.1 主控界面设计 (30)6.3.2 报表组态 (33)6.3.3 实时曲线与历史曲线组态 (34)7 系统调试 (37)8 结束语 (39)参考文献 (40)致谢 (41)1 引言在间歇式生产化学反应过程中，当反应物投入设备后，为了使其达到化学反应温度，往往在反应开始前需要给它提供一定的热量。
间歇式反应釜的温度预测控制
图１．３锅炉温度控制流程图Ｆ嘻１．３Ｆｌ哪ｄＩ叭ｏｆ锄ｎｐ伽ｍ酣咖ｏｌｂｏｉ衙在本次实验中，温度传感器选择Ｐｔ电阻，只需简单的信号处理，无需变送，ＡＩ喝０８仪表可直接接收Ｐｔ电阻的测温信号．１．５论文结构安捧本文依据课题的内容做了如下结构安排：（１）化工控制在国内外的发展和应用状况，本课题来源及内容，控制系统的实现，论文的结构安捧（第ｌ章）．（２）介绍并利用递推最小二乘方法离线辨识反应釜温度控制系统模型（第２章）．（３）介绍并利用ＰＩＤ控制理论构建反应釜温度控制系统，对间歇式反应釜温度控制系统进行仿真与实验研究（第３章）．（４）介绍并利用广义预测原理构建反应釜温度控制系统，对间歇式反应釜温度控制系统进行仿真与实验研究（第４章）．（５）介绍并利用广义ＰＩＤ预测原理构建反应釜温度控制系统，对间歇式反应釜温度控制系统进行仿真与实验研究（第５章）。
沈阳工业大学硕士学位论文图２．１最小二乘实验曲线Ｆ培２．１Ｅ印耐ｍ∞ｔａｌｃｕｒ＂ｏｆｌｉ∞盯１％时ｓｑ旧ｒ铭ｍｅｌｌｌｏｄ实验取辨识的参数实时值作为系统初值：口ｌ＝一１．００１４，口２＝Ｏ．０００“８，６０＝－ｏ．０２４３６８，６ｌ＝０．００９０８４５（２．３５）２．４小结本章介绍了递推最小二乘方法，以Ｍ序列作为激励对间歇式反应釜进行了离线辨识，为利用自适应算法在线调整模型结构确定了系统参数初值．沈阳工业大学硕士学位论文方法被去掉，穿越横坐标时冲击小，便于实现无扰动切换，同时引入不完全微分算法对其进行改进，对间歇式反应釜这种时间系数较大的系统，使微分项的输出逐渐发挥作用，避免普通ＰＩＤ控制因微分作用急剧衰减造成的调节时间过短，不能及时发挥作用的缺点，达到了较好的控制效果．当系统人为加入一步时滞后，由图３．３可以看出，系统超调大大增加，稳态性能变坏，这是由于加入时滞改变了系统的阶次，而ＰＤ控制对模型的阶次十分敏感，难以取得较好的控制效果。
图３．３ＰＩＤ控制的仿真曲线Ｆ嘻３．３ＳｉｍＩＩｌ砸ｉ∞ｃＩ眦ｏｆＰＩＤｃｏ咖同当把随机噪声加入系统的模型参数中，模拟间歇式反应釜温度控制过程的非线性变化，这时从图３．３可以看出控制曲线产生细小波动，幅值略有增加，超调对系统性能无太大影响，这表明该算法由于加入了Ｐｍ的不完全微分算法，对出现的随机噪声能够及时消除，控制效果较好．３．３．２ＰＩＤ控制的实验研究咖控制在间歇式反应釜温度控制中的性能指标如表３．１所示，图３．４为ＰＤ控制实验曲线．间歇式反应釜的温度预测控制如表３．１和图３．４ＰＤ控制实验曲线可知，通过对实验装置采用增量式与不完全微分结合的Ｐｍ控制算法，能够对实验装置中的系统随机噪声和量测噪声有较好的抑制作用，系统的快速性、动态偏差和静态误差较小，稳态性能较好。
间歇操作釜式反应器的设计—间歇操作釜式反应器体积和数量的计算
三、间歇操作釜式反应器的体积和数量计算
由物料衡算求出每小时需处理的物料体积V0后，即可进行反应釜的 体积V和数量n的计算。
计算时，在反应釜体积和数量这两个变量中必须先确定一个。由于 数量一般不会很多，通常可以用几个不同的n值来算出相应的V值， 然后再决定采用哪一组n和V值比较合适。
⒈ 给定V，求n
• 按设计任务每天需操作的批次为：
24V0 24V0
VR
V
VO 每小时需处理的物料体积
• 设备中物料所占体积即反应器有效体积 VR 与设备实际体积即反应 器体积V之比称为设备装料系数，以符号 表示，具体数值根据实 际情况而变化。
• 每天每只反应釜可操作的批次为：
24 24 t '
• 操作周期t又称工时定额，是指生产每一批物料的全部操作时间。由 于间歇反应器是分批操作，其操作时间由两部分构成：一是反应时间
，用 表示；二是辅助时间，即装料、卸料、检查及清洗设备等所需
时间，用 '表示。
• 生产过程需用的反应釜数量 n' 可按下式计算：
n' V0 ( ' )
V
• 由上式计算得到的 n'值通常不是整数n，需圆整成整数。这样反应釜 的生产能力较计算要求提高了，其提高程度称为生产能力的后备系 数，以 表示，即：
理的物料总重量 GD , 用它除以物料的密度ρ，即得每天所需处理物料 的总体积VD，
VD
GD
操作周期
操作周期又称工时定额，是指生产每一批料的全部操作时间，即从 准备投料到操作过程全部完成所需的总时间。
例如萘磺化制取2—萘磺酸的操作周期计算如下：
检查设备
加萘 加硫酸及升温 反应 压出料 操作周期
间歇操作釜式反应器设计
客车车室内部的空气品质是衡量乘坐舒适性的一个重要指标。 车内空气质量的优劣和热舒适性的好坏，不仅直接影响乘客的乘坐感受，还影响乘 员的身体健康。 车内空气环境研究的重点是对空气分布的研究，只有掌握了车内空气流速、温度、 湿度、洁净度等的时空分布，才能准确地对车内空气品质进行预测和评价。 传统的汽车空调系统试验（主要指轿车）利用样机或实车在风洞或环境模拟实验室 内完成，既费时又耗资巨大，且对不同方案试验很不方便，极大影响了新产品的开发周期。
任务2 间歇操作釜式反应器设计
根据化工产品的生产条件和工艺要求进 行间歇操作釜反应器的工艺设计。
一、反应器流动模型
流动模型：是对反应器中流体流动与返混状 态的描述，是针对连续过程而言的。研究反应器 中的流体流动模型是反应器选型、计算和优化的 基础。
一般将流动模型分为两大类型，即理想流动 模型和非理想流动模型。非理想流动模型是关于 实际工业反应器中流体流动状况对理想流动偏离 的描述。
自20 世纪 60年代以来，CFD在紊流模型、网格技术、数值算法、可视化和 并行计算等方面取得飞速发展，并给工业界带来革命性变化。
20世纪 80年代初，英国 CHAM公司首先推出了以 SIMPLE算法为基础的商 业化 CFD软件PHOENICS，随后更多的商业化 CFD软件被不断推出。在航空、航 天、汽车等工业领域，利用 CFD 进行的反复设计、分析、优化已成为标准步骤和 重要手段。
第十章 计算流体动力学在客车空调系统设计中的应用
第一节 概述
CFD在汽车工程领域的应用始于20世纪60 年代，当时主要用于发动机进气及 缸内混合气流动的数值模拟、汽车制动等液力系统数值计算及汽车空气动力学数值 模拟仿真等。
随着计算机技术的发展和数值计算方法的成熟，CFD在汽车工业得到了广泛应 用，各大汽车制造厂商无不借助CFD软件所具有的成本低、速度快、资料完备、具 有模拟真实条件和理想条件的能力，且不受气候条件和地区因素等影响的优点，来 加快新产品的开发速度，降低开发成本。
间歇式反应器系统控制方案案
二、系统硬件配置 .................................................................................................................................. 9
2.1 硬件及网络结构 ..................................................ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ.....................................................................10 2.1.1 SIMATIC NET...................................................................................................................... 11 2.1.2 PROFIBUS现场总线............................................................................................................12
间歇中和反应釜课程设计
间歇中和反应釜课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能够理解间歇中和反应釜的基本原理，掌握中和反应的相关概念。
2. 学生能够掌握影响中和反应的主要因素，如反应物的量、浓度、温度等。
3. 学生能够运用化学方程式和计算方法，分析并预测间歇中和反应的结果。
技能目标：1. 学生能够运用实验操作技能，进行间歇中和反应的实验，并正确记录实验数据。
2. 学生能够运用数据分析方法，对实验结果进行分析，提出改进措施。
3. 学生能够运用团队合作能力，共同完成实验任务，提高实验效率。
情感态度价值观目标：1. 学生能够培养对化学实验的兴趣，增强学习化学的积极性。
2. 学生能够认识到化学知识在实际生产生活中的应用价值，提高社会责任感。
3. 学生能够在实验过程中，培养严谨、细致、勇于探索的科学态度。
课程性质：本课程为化学实验课，旨在让学生通过实验，深入理解间歇中和反应的原理和操作，提高学生的实验技能和数据分析能力。
学生特点：本课程针对的是八年级学生，他们对化学实验有一定的基础，具备初步的实验操作能力，但数据分析和处理能力有待提高。
教学要求：教师应注重理论与实践相结合，引导学生通过实验发现问题、解决问题，提高学生的实验技能和科学素养。
在教学过程中，关注学生的个体差异，给予个性化指导，确保每个学生都能达到课程目标。
通过课程目标的分解，为后续教学设计和评估提供具体依据。
二、教学内容本课程依据课程目标，结合教材第四章“化学反应的应用”中的相关内容，组织以下教学内容：1. 间歇中和反应原理：中和反应的定义、特点及分类。
2. 影响间歇中和反应的因素：反应物的量、浓度、温度等。
3. 间歇中和反应实验操作：实验器材准备、实验步骤、注意事项。
4. 实验数据记录与分析：数据记录方法、数据分析技巧、异常数据处理。
5. 化学方程式书写与计算：反应方程式的书写、物质的量计算、浓度计算。
教学大纲安排如下：第一课时：介绍间歇中和反应原理，引导学生认识中和反应的重要性。
任务一-间歇操作釜式反应器设计
江西应用技术职业学院教案首页本学期授课次序授课班级15化工01班课题名称任务一间歇操作釜式反应器设计教学目的要求1、掌握理想流动模型及返混对反应的影响2、掌握化学反应速率及反应动力学方程3、掌握均相反应速率表示方式4、掌握均相反应动力学教学重点及难点均相反应速率的表示方式、均相反应动力学教学程序设计次序内容计划时间（min）123456点名、回顾上节课内容反应器流动模型化学反应速率及反应动力学方程均相反应速率均相反应动力学小结5252015205作业：小结：任务一间歇操作釜式反应器设计工作任务：根据化工产品的生产条件和工艺要求进行间歇操作釜式反应器的工艺设计预备知识：一、反应器流动模型（一）理想流动模型1、理想置换流动模型也称为平推流模型或活塞流模型。
指在任一截面的物料如同活塞一样在反应器中移动，垂直于流动方向的任一横截面上所有的物料质点的年龄相同，是一种返混量为零的极限流动模型。
其特点是在定态情况下，沿着物料流动方向物料的参数会发生变化，而垂直于流动方向上的任一截面的所有参数都相同，如浓度、压力、流速等。
2、理想混合流动模型称为全混流模型。
由于强烈搅拌，反应器内物料质点返混无穷大，所有空间位置物料的各种参数完全一致3、返混及其对反应的影响指不同时刻进入反应器的物料之间的混合，是逆向的混合，或者说是不同年龄质点之间的混合。
间歇操作反应器不存在返混。
其带来的最大影响是反应器进口处反应物高浓度去的消失或减低。
a 返混改变了反应器内的浓度分布，是反应器内反应物的浓度下降，反应产物的浓度上升b 返混的结果将产生停留时间分布，并改变反应器内浓度分布。
c 不但对反应过程产生不同程度的影响，更重要的是对反应器的工程放大所产生的问题d 降低返混程度的主要措施是分割，通常有横向分割和纵向分割两种（二）非理想流动实际反应器中流动状况偏离理想流动状况的原因课归纳为下列几个方面a 滞留去的存在也称死区、死角，是指反应器中流体流动极慢导致几乎不流动的区域。
任务一间歇操作釜式反应器设计
任务一间歇操作釜式反应器设计引言：间歇操作釜式反应器是一种常见的化工反应装置，广泛应用于化学、医药、食品等行业中。
它适用于反应时间短、反应物浓度高、批量生产等情况。
本文将介绍间歇操作釜式反应器的设计原则、操作要点以及安全措施。
一、设计原则：1.反应器材料选择：间歇操作釜式反应器需要考虑反应物与反应器材料的相容性。
常见的反应器材料包括不锈钢、玻璃钢、陶瓷等。
在选择材料时，需根据反应条件（如温度、压力、反应物性质）来确定最合适的材料。
2.热交换设计：间歇操作釜式反应器通常涉及到加热或冷却过程，为确保反应物的温度控制在适宜范围内，需设计良好的热交换装置。
常见的热交换装置包括卧式或立式蒸发器、管壳式换热器等。
3.搅拌设计：搅拌是保证反应物均匀混合的关键步骤，也有助于加速反应速率。
搅拌速度、形式（如桨叶搅拌、齿轮搅拌等）、搅拌器的材料选择（如不锈钢、陶瓷等）都需要考虑。
二、操作要点：1.反应物的加入：在操作过程中，需要谨慎添加反应物。
为避免危险反应（如爆炸、喷溅等），应根据反应物的性质、浓度和反应条件来控制反应物的加入速度和温度。
2.反应温度的控制：间歇操作釜式反应器在反应过程中需要进行加热或冷却操作。
为确保反应物的温度控制在目标范围内，可通过控制加热或冷却介质的温度、流速等来实现。
3.离心分离：在反应结束后，部分反应物可能需要进行固液分离或液液分离。
离心机是常用的分离装置，通过调整离心机的转速和时间来实现分离目的。
三、安全措施：1.安全阀的设置：由于反应中可能产生高压，为防止反应器的破裂或爆炸，应设置安全阀或安全泄压装置。
安全阀的选择需根据反应物的性质、压力和反应器的容量来确定。
2.紧急停车装置：当发生突发情况时，需要迅速停止反应器的运行。
为确保操作人员的安全，应配备可靠的紧急停车装置，如急停按钮、紧急刹车等。
3.防护装置：为避免操作人员对反应物的接触，应设置防护装置，如护栏、防护罩等。
同时，应戴好相应的防护装备，如防护眼镜、手套等。
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AI
Pt100
22
FIQ101
硫酸罐流量显示
AI
4--20mA
23
LI101
硫酸罐液位指示
AI
4--20mA
24
PI101
反应釜顶部压强指示
AI
4--20mA
0~100
25
TE101
反应釜中反应物温度
AI
Pt100
26
FT101
加热油流量
AI
4--20mA
0~5T/h
27
LC101
硫酸罐液位控制
1.1工艺介绍
图1.1间歇式化学反应器工艺流程图
间歇式化学反应器是生产苯酚过程中不可缺少的磺化工段的主要设备。其工艺流程如图2.5所示。
首先把硫酸罐（高位槽）中的浓硫酸定量放进反应釜里，然后连续注入苯汽，其最大流量可达2500立升/小时，用加热油（变压器油）连续加热4小时左右，其反应温度为120℃，进行化学反应方程式如下：
5）在需要以流量实现精确跟踪时，可选流量为副被控量。
在这里要注意（2）和（3）存在明显的矛盾，将更多的扰动包括在副回路中有可能导致副回
滞后过大，这就会影响到副回路的快速控制作用的发挥，因此，在实际系统的设计中要兼顾（2）和（3）的综合。
2.1.3串级控制系统的工业应用
1）用于克服被控过程较大的容量滞后
根据工艺过程的简述，以及性能指标的要求，确定使用的控制方案是一个串级控制和一些简单回路控制。采用串级控制系统的部分是对反应釜内温度和加热油流量的控制。因为采用单回路的控
制系统虽然简单但对于加热油所受的外部扰动作用小，如加热油控制阀阀前温度的变化，系统的抗
扰动能力弱，都可能影响控制系统的品质。为此我们采用串级控制系统，在串级回路中，主控对象
搅拌机故障状态
DI
24V
16
FI103
加蒸汽流量显示
AI
4--20mA
0~500m3/h
17
PI101
加蒸汽压力显示
AI
4--20mA
0~100
18
FIQ102
苯汽流量显示
AI
4--20mA
0~2500m3/h
19
TE101
反应釜顶部温度
AI
Pt100
20
TE102
反应釜中部温度
AI
Pt100
21
TE103
在过程控制系统中，被控过程的容量滞后较大，别是一些被控量是温度等参数时，控制要求较高，如果采用单回路控制系统往往不能满足生产工艺的要求。利用串级控制系统存在二次回路而改善过程动态特性，提高系统工作频率，合理构造二次回路，减小容量滞后对过程的影响，加快响应速度。在构造二次回路时，应该选择一个滞后较小的副回路，保证快速动作的副回路。
表3-2板卡数
合计：
DI=4
1个DI8
DO=11
AI=11
AO=3
1个DO16
2个AI8
1个AO4
I/O数量：AI 4~20mA 11点; AO 4~20mA 3点; DI 24V.DC5点; DO 24V.DC 14点;要求预留20%余量。根据IO点数和设计要求，S7-300有2/4/8点输入三种AI模块，AO有4点输出和8点输出两种模块，选用8点输入，4点输出模块。
扰动通过主、副回路的调节对主被控量的影响很小，因此在选择副回路时应尽可能把被控过程中变
化剧烈、频繁、幅度大的主要扰动包括在副回路中，此外要尽可能包含较多的扰动。
归纳如下
1）在设计中要将主要扰动包括在副回路中。
2）将更多的扰动包括在副回路中。
3）副被控过程的滞后不能太大，以保持副回路的快速相应特性。
4）要将被控对象具有明显非线性或时变特性的一部分归于副对象中。
2）用于克服被控过程的纯滞后
被控过程中存在纯滞后会严重影响控制系统的动态特性，使控制系统不能满足生产工艺的要求。使用串级控制系统，在距离调节阀较近、纯滞后较小的位置构成副回路，把主要扰动包含在副回路中，提高副回路对系统的控制能力，可以减小纯滞后对主被控量的影响。改善控制系统的控制质量。
3）用于抑制变化剧烈幅度较大的扰动
串级控制系统的主回路是定值控制，其设计单回路控制系统的设计类似，设计过程可以按照简单控制系统设计原则进行。这里主要解决串级控制系统中两个回路的协调工作问题。主要包括如何
选取被控参数、确定主、副回路的原则等问题。
图2-1加热装置串级控制回路方框图
2）副回路的设计
由于副回路是随动系统，对包含在其中的二次扰动具有很强的抑制能力和自适应能力，二次
三．设计任务及要求
1、熟悉工艺流程；根据工艺要求，确定自控方案；用AutoCAD绘制工艺管道及控制流程图；
2、仪表选型；
3、绘制施工图，编制自控设备表相应表格。
四．设计时间及进度安排
设计时间共三周（2014.08.25～2014.09.12）,具体安排如下表：
周安排
设 计 内 容
设计时间
第一周
熟悉工艺流程，查找相关资料，根据工艺要求，确定控制方案；绘制工艺流程控制图。
C6H6 + H2SO4 = C6H5SO3H + H2O (吸热反应)
最后产品C6H5SO3H(苯磺酸)由反应器底部放料，未反应完的苯汽，通过分层分离器以后回收再使用。主要控制指标是反应物的转化率，但是现在无法直接测量。
1.2有关数据和已知条件
①反应器动态特性可以近似的看成一阶惯性环节，其放大倍数Kp= 0.8，时间常数Tp=1.5分。
串级控制系统的副回路对于回路内的扰动具有很强的抑制能力。只要在设计时把变化剧烈幅度大的扰动包含在副回路中，即可以大大削弱其对主被控量的影响。
4）用于克服被控过程的非线性
在过程控制中，一般的被控过程都存在着一定的非线性。这会导致当负载变化时整个系统的特性发生变化，影响控制系统的动态特性。单回路系统往往不能满足生产工艺的要求，由于串级控制系统的副回路是随动控制系统，具有一定的自适应性，在一定程度上可以补偿非线性对系统动态特性的影响。
本设计有2个单回路如图2-2，2-3
图2-2控制硫酸罐的液位图2-3控制分层器阀门
根据工艺过程的简述，以及性能指标的要求，可得出带控制方案的流程图如图1-2。
图2.1带控制方案的流程图
第3章
根据工艺流程图，共包含数字量输入控制点4个，数字量输出控制点11个，模拟量输入控制点11个，模拟量输出控制点3个。结合实际，I/O点表如表3-1所示。
西门子S7-300系统支持外部中断功能，采用中断处理方式来提高反应速度。决定系统中断反应时间的因素：
1、DI模块的输入延迟
2、DO模块的输出延迟
3、CPU过程中断的响应时间
4、由于通讯造成的时间延长
5、DI模块中断延迟
6、DO中间继电器延迟
CPU选定以后，下一步我们将确定系统I/O模块。因为开关量输入有两点为高速输入，且应具备中断功能，所以至少有一个DI模块应具备高速输入及中断功能。其他只要满足数量要求即可。对于开关量输入输出模块出于安全考虑尽量选用低电压产品，所以选择24V标准电压输入输出模块较好。根据前面I/O点数计算结果选择一块16点输入模块，因为高速中断模块价格较高所以选定16点输入模块为高速中断模块。选型结果为：6ES7 321-1BL00-0AA0 16点 24V.DC输入模块(带中断）。一块开关量输出模块选择，因为继电器存在机械结构，故障率较高，且为了保护PLC系统一般DO输出均采用中间继电器隔离，所以选用晶体管输出的24V DO模块。选型结果为：6ES7 322-1BL00-0AA0 16点 24V.DC 输出模块一块。
二．设计目的
1、进一步巩固和加深所学的自动化专业的理论知识，培养学生设计、计算、绘图、计算机应用、文献查阅和报告撰写等基本技能；
2、熟练掌握工业过程控制系统的常规设计过程，培养学生实践动手能力及独立分析和解决工程实际问题的能力；
3、熟练使用AutoCAD等绘图工具制图；
4、培养学生的团队协作精神、创新意识、严肃认真的治学态度和严谨务实的工作作风。
单回路控制回路又称单回路反馈控制。由于在所有反馈控制中，单回路反馈控制是最基本、构做简单的一种，因此，它又被称之为简单控制。
单回路反馈控制由四个基本环节组成，即被控对象（简称对象）或被控过程（简称过程）、测量变送装置、控制器和控制阀。
所谓控制系统的整定，就是对于一个已经设计并安装就绪的控制系统，通过控制器参数的调整，使得系统的过渡过程达到最为满意的质量指标要求。
2014.08.25～2014.08.31
第二周
进行仪表选型；绘制仪表接线端子图；供电系统图，填写自控设备相应表格。
2014.09.01～2014.09.07
第三周
编写综合设计说明书及完善其他工作。
2014.08.25～2014.09.12
五．指导教师评语及学生成绩
指导教师评语:
年 月 日
成绩
指导教师(签字):
整个系统包括两个控制回路，主回路和副回路。副回路由副变量检测变送、副调节器、调节阀和副过程构成；主回路由主变量检测变送、主调节器、副调节器、调节阀、副过程和主过程构成。
一次扰动：作用在主被控过程上的，而不包括在副回路范围内的扰动。二次扰动：作用在副被控过程上的，即包括在副回路范围内的扰动。
1）主回路的设计
搅拌机停止
DO
24V
8
SV104
硫酸罐电磁阀开关
DO
24V
SV105
分层器电磁阀开关
DO
24V
10
SV106
分层器电磁阀开关
DO
24V
11
SV107
出料电磁阀
DO
24V
12
P101-RUN