反应釜自动控制系统

300L反应釜加热闭环控制系统设计

----------温度控制接口设计

学院：核技术与自动化工程学院专业：电气工程及其自动化

指导老师：彭焕荣

小组成员：何迟、闵志鹏、李岩

李荣、郑远锋、许新

目录

前言------------------------------------（3）

一、元件参数---------------------------（3-5）

1．LM2907主要特点

2．电性能参数

3．引脚排列及内部结构

二、技术指标----------------------------（5-6）

三、控制程序流程图----------------------（6）

四、设计控制过程------------------------（7）

五、设计结果及问题讨论------------------（8-9）

前言

据反应釜当前生产现场情况，反应釜的送料完全是人工控制，通过磁力泵从原料罐送到反应釜的，由于产品的不同，混合原料的粘度和比重均不相同，因此单位时间内磁力泵输送的原料重量是不同的变化的，反应釜的化学反应速度，在很大程度上取决于原料，以及氧化剂和还原剂的加入速度。现在只能由人工依据反应釜的温度和出口温度，初略判断反应釜内的化学反应情况，控制阀门开度，这样就很难真正控制好化学反应速度，使产品质量的稳定性和进一步提高反应釜的生产能力都受到了制约。

经过仔细的系统分析，参照近代控制论原理，借鉴最新型的控制技术，本方案拟在原料罐磁力泵的出口增加一套电动调节阀，并在氧化剂、还原剂的气动输送泵管路上，再分别各安装电动调节阀。根据反应釜内的温度及出口温度，自动调节加料阀门的开度，同时自动调节反应釜夹套冷却水回流阀门的开度，组成一个智能化的多参数的自适应控制系统，以达到进一步综合控制好化学反应速度，最终优化整个反应过程的升温曲线的目的。

一、元件参数及

LM2907芯片介绍

LM2907为集成式频率／电压转换器，芯片中包含了比较器、充电泵、高增益运算放大器，能将频率信号转换为直流电压信号。LM2917与LM2907基本相同，区别是：LM2917内部有一只稳压管，用于提高电源的稳定性。

１主要特点

LM2917进行频率倍增时只需使用一个RC网络；以地为参考点的转速计（频率）输入可直接从输入管脚接入；运算放大器／比较器采用浮动三极管输出；最大50mA的输出电流可驱动开关管、发光二极管等；内含的转速计使用充电泵技术，对低纹波有频率倍增功能；比较器的滞后电压为30mV利用这个特性可以抑制外界干扰；输出电压与输入频率成正比，线性度典型值为±0.3%；具有保护电路，不会受高于Vcc值或低于地参考点输入信号的损伤；在零频率输入时，LM2907的输出电压可根据外围电路自行调节；当输入频率达到或超过某一给定值时，可将输出用于驱动继电器、指示灯等负载。

２电性能参数

LM2907的主要电性能参数如表１所列：

表1 LM2907的主要电性能参数（Vcc=12VDC,TA=25）

３引脚排列及内部结构

LM2907/LM2917有DIP8和DIP14两种封装形式。LM2907的DIP14的内部结构如图１所示，DIP8的内部结构及各引脚功能可参考图２。各引脚功能如下：

●１脚（Ｆ）和11脚（IN-）为运算放大器／比较器的输入端；

●２脚接充电泵的定时电容（C1）；

●３脚接充电泵的输出电阻和积分电容（R1/C2）；

●４脚（IN+）和10脚（UF1）为运算放大器的输入端；

●５脚为输出晶体管的发射极（U0）；

●８脚为输出晶体管的集电极，一般接电源（UC）；

●９脚为正电源端（VCC）；

●12脚为接地端（GND）；

●６，７，13，14脚未用。

二、技术指标

L M2907为集成式频率／电压转换器，芯片中包含了比较器、充电泵、高增益运算放大器，能将频率信号转换为直流电压信号，后接加热、降温电路。

我们采用频压转化电路将频率信号转化成电压信号，进而控制加热与降温电路工作。选用集成式频率／电压转换器LM2907，配以外加电路，能将经PC机处理后输出的频率信号转换为直流电压信号，电压信号控制继电器（相当于开关）工作从而使电路联通，电风扇或加热丝工作。

在一定范围内，LM2907的频率和电压转换可成线性关系，可以实现电热丝加热功率和风扇转速的连续可调。由于技术原因，我们未能实现这项功能，预留此项功能，可以作为功能扩展。

三、控制程序流程图

自动控制系统硬件框图如下：

接口电路原理图：

四、设计控制过程

本控制系统仍以上位机采用高性能的组态软件，开发操作可靠、简单易学、实用稳定的监控程序，具有全中文界面，实时数据显示、流量和温控曲线、报警和操作记录，以及完整的生产报表等管理功能，并嵌入反应釜智能化自动控制模块。

考虑到由于实际装置的设备共有4个反应釜（现有3个，改造时将再增加1个），并列为2套相同的流程，每套流程公共用1组原料、氧化剂和还原剂加料装置，故加料部分原料、氧化剂和还原剂加料电动调节阀门2组，共6个，在电动调节阀之后在装置并联的电控截止阀2组，共12个，完成在2个反应釜之间加料的切换。再配置冷却水回水调节阀门，每个反应釜装置1个，共4个DG65电动调节阀。全系统共有10个调节回路。

本系统将分三个层次来完成对反应釜生产过程综合控制：

第一层次：完成接收电子秤的秤重信号，计算出化学原料单体、氧化剂和还原剂的瞬时流量、平均给料流量等参数，反应釜及出口温度的实时显示。

第二层次：根据给料流量，结合反应釜及出口温度以及各种工艺条件，自动调节反应釜温度，并优化主要工艺参数的越界报警和处理功能。

第三层次：根据工艺模板所要求的总加料量、配方和加料时序；反应釜升温曲线等不同的控制特性，通过新增加的单片机模拟输出调节模块，反应釜冷却水回水电动调节阀，原料罐、氧化剂和还原剂的电动调节阀，实现反应釜全过程化学反应的智能化自动控制。

上位工业控制计算机作为人机界面，可以实现以下功能。

1．实时动态显示各设备运行状态，包括原料罐重量的实时变化，各种物料的给料流速，阀门动作情况和温度显示等。模拟流程图形逼真、直观。

2．显示各工艺参数的实时曲线和历史曲线，与设定工艺曲线进行比较，指导工艺操作。历史曲线可保存一年或以上数据，用户可随时查阅

3．预先贮存各种工艺曲线和配比，根据各产品的工艺要求，可随时给单片机发出控制要求，完成生产品种和生产工艺的快速变换。

4．完善的主要工艺参数的越界报警和处理，确保生产过程的安全性。

5．打印各种生产和统计报表。具有较强的管理功能，可打印各批次实配重量及温度、压力等数据，对贮存数据进行成本核算及工艺分析。

6．手动和自动无扰动切换。为加强系统的可靠性，又不失灵活性，本系统设置计算机屏幕操作，手动、自动及操作台按钮开关，手动、自动两套工作方式，阀门的操作采用智能控制仪表手操器，确保进行无扰动的切换操作。

7．采用自适应补偿技术，电子秤的秤量误差可得到最有效的补偿。

8．采用智能化控制技术，通过对反应釜夹套冷却水回水和物料加入速度的多参

数自动优化调节、对反应釜温度的动态自适应PID调节，反应釜中整个化学反应过程可得到更稳定有效的控制。

其中第三个层次是本次改造的主要内容，为此，单片机模块配置中要增加具有DA输出的模拟量输出模块和开关量输出模块，包括扩展基板、电源和连接电缆。用于自动调节加料过程的电动调节阀，手操器，2个反应釜切换加料之用的电动截止阀等硬件。以及完成上述全部功能的智能控制软件的开发。

五、设计结果及问题讨论

1．设计结果分析

本次课程设计的结果是模拟反应釜温度采集存储系统，按下B键，输入10个温度数据，每个数据输入以A键结束。然后若要存储此次输入的数据可按下C 键进行数据的存储将其存入AT24C02存储器芯片中或按下D键显示本次输入的温度数据以便于查看温度输入是否正确。若正确则可关闭电源后，再打开实验仪，按下E键，方可进行断电前数据的查询后可按下B键更新温度采集存储系统。若不正确，可再次按下B键进行正确数据的输入即可。

2.问题讨论

本次课程设计中遇到的最大问题就是总控程序的逻辑实现问题。开始闭关没有把各项功能分开，而是想当然的把输入数据和存储数据放在了一个功能块，把读出数据和显示数据放到了一个功能块。而各个功能块间程序的编写出现了冲突而又不易被发现，导致设计进度一直无法向前。也由于比较毛躁的心理，无法发现错误在何处。后与同学讨论，决定把各个数据段功能分开实现其相应，以便于问题的发现和解决。

3、总结与体会

从未接触过硬件和软件结合的课程设计。第一次接触到本设计时感觉应该还比较简单，因为发现周围同学的设计课题都比我的要复杂。后真正着手去做时才发现不仅硬件方面出现了问题，软件方面更存在很多问题。

开始设计时对使用的几个硬件模块不是很了解。第一次就把原理图给画错了，因为我直接将AT24C02存储器芯片与主机的PCI板卡相连。后经老师指点才知道AT24C02虽然是存储器芯片，可却挂在总线上，且与主机之间有数据的交换，一定要有输入输出接口，而只有两根线：SDA和SCL，故接口要有独立可控的数据端口，后经考虑8255再合适不过了。

这时我才发现自己的硬件知识是多么的缺乏，连输入输出接口都没有怎么可能进行主机与外设的数据交换呢。而这些我明明知道却没有将其应用，将知识应用于实践的能力太差。后仔细研习老师给的资料，掌握I2C总线的通信协议，8279的使用说明以及其与LED、键盘的联系终于画出了正确的硬件原理图。

而软件设计时出现了很多错误，虽然设计过程是痛苦的，可是完成设计时开

心的。此次设计虽然完成的不够好，系统具有比较大的局限性，但是还是完成了要求系统的基本功能，而且从中受益匪浅。在课程设计即将结束时老师检查我的系统，发现了很多不完善，当时心里有些急躁，后冷静下来仔细的思考，便很快实现了老师所要求的输入超时时的延时程序，从而丰富了系统的功能以及其可靠性。

从此次课程设计来看，它是硬件知识与软件知识的综合应用，而我却没有很好的顺利的完成它，我深知自身存在的众多不足。此次课程设计虽然已经结束了，可留下的经历确实铭刻在脑海中。同时也深深的给我们敲响了警钟：做事不能急躁。同时知识不是用来纯粹记忆的，而是理解并掌握后将其应用于实际生活中。

模拟理想搅拌反应釜系统

模拟理想搅拌反应釜系统 本文由岩征仪器整理 模拟理想搅拌反应釜系统 连续搅拌釜反应器(CSTRs)也称作理想搅拌反应釜，常用于化学及生物化学行业。这类反应釜可以在稳定状态下运行，具有良好的混合属性，所以我们假定反应釜内的成分是均匀的。使用反应工程接口中的一个新模型，我们能够可视化一个理想反应釜系统内的动力学。 理想搅拌反应釜的应用 反应釜较常用于化工行业，它具有完美混合条件，并支持液位控制。我们假定这类理想搅拌反应釜内能实现完美混合，而且输出成分与反应釜内材料的成分完全相同。在这类系统中，会不断向反应釜中加入反应物，并连续不断地移出反应产物。下图显示了连续搅拌反应釜的不同部件。 连续搅拌釜示意图。

模拟一个级联理想反应釜系统 COMSOL Multiphysics5.0版本提供了理想搅拌反应釜系统模型，其中使用一个新的被称作通用CSTR的反应釜类型，这是反应工程接口中新增的一项功能（点击此处了解本接口的这项新功能及其他更新）。 模型设计用于求解液相的一阶不可逆反应，反应物A产生产物B。反应发生在一个包含两个级联反应釜的理想系统中。下图显示了这些反应釜。第一个反应釜的体积vtank1为1m3，第二个反应釜的体积vtank2初始为 1.5m3。 反应釜系统的详细描述 开始时，两个反应釜中均仅填充了溶剂。含反应物A的溶剂以vf1=1 m3/min的体积流率输入第一个反应釜。第一个反应釜的出口速率设定为vout1 =0.9m3/min。出口流体以vf2=vout1的速度进入第二个反应釜。以vfresh2 =0.5m3/min的速度向第二个反应釜输入新的含反应物A的溶剂。第二个反应釜的出口流速调整为vout2=1m3/min。 模型中包括两个停止条件。如果任何一个反应釜的体积为初始体积的1%或更低，计算就将停止。 下方的第一张图突出显示了每个反应釜中反应物A及产物B的浓度。

聚氯乙烯反应釜毕业设计论文

聚氯乙烯反应釜设计 1 前言 我国pvc生产企业平均规模为年产8万多吨，pvc生产处于低垄断状态。由于国产化pvc 生产技术的成熟，在很大程度上降低了行业进入门槛。行业内和行业外企业为追求较高利润，竞相建设和扩产, 近几年国pvc热的显著特征是大干快上。所谓大是指规模大，新建改扩建项目年生产规模动辄十万吨以上，二三十万吨以上也不少见。未来pvc生产企业规模将向40万~80万t/a大规模水平发展，规模小的企业将由于技术水平较低、污染严重、生产成本高、竞争能力弱而逐步被淘汰。 我国pvc行业采用大型聚合釜生产装置成为近年来明显的发展趋势，前几年北京化二在消化吸收国外引进的先进技术的基础上，不断摸索实践，成功实现了70m3聚合釜成套工艺及关键技术的国产化，并在国内很多聚氯乙烯生产企业进行了推广应用。70m3聚合釜由于长径比适中、生产强度大、换热能力好、运输方便、综合性能好，在建设10万t/a的聚氯乙烯生产装置时具有较好的综合经济效益，但随着新建或扩建聚氯乙烯生产装置规模越来越大，如建设20万t/a以上生产装置，需要采用至少2条生产线，采用70m3聚合釜就存在设备投资较大建设费用和运行费用较高、单釜生产能力偏低、控制不方便等不足，目前不少厂家在进行二期或三期,扩建项目时，首选是采用100m3以上聚氯乙烯大型反应釜。在这种背景下，开发新型聚合釜及成套工艺技术就成为必然的趋势。大型反应釜的开发不是简单的容积扩大，而是综合技术的体现，涉及到多个领域的技术合作。北京化二与上海森松公司吸收 国内外先进技术和实践经验，对聚合釜容积的选型、换热方式、搅拌结构和方式、关键配件选择等进行了认真的讨论研究并进行了严格的计算，研制和开发了100m3型聚合釜（该聚合釜正在申请专利），北京化二在吸收国内外各种先进工艺技术的基础上，开发了拥有自主知识产权的成套工艺技术。

反应釜说明书

WJ系列搅拌反应釜使用说明书 前言 感谢您选用“伟杰”牌系列反应釜，请您在安装和使用之前详细阅读本说明书。请根据说明书中安装及使用要求使用，并仔细阅读说明书的安全注意事项，这将对您更好地使用、维护我们的设备有很大的帮助。 因产品的更新改造需要，本公司将周期性修改本说明书中的内容以适应于产品的新功能、新特性，所作改动将增加入新的版本，本公司保留不作通知而对产品说明进行改动的权利。 因用户使用介质或工作参数的特殊性，本公司保留不作通知而修改产品结构和产品零部件的权利。 本设备出厂前，各项性能指标都经过严格的检测，但考虑到运输过程中产生的碰撞、震动等其它因素，可能造成某此部位的损坏，所以当你收到本设备时，如有异常，请及时与本公司联系。 一流的质量、一流的服务，保您满意！ 欢迎再次选用“伟杰”牌系列反应釜。 一、特点及用途： WJ系列反应釜系气--液、液--液、液--固或气--液--固三相化工物料进行化学反应的搅拌反应装置，可使各种化工物料在压力和温度下充分搅拌，以强化传质和传热过程。 本装置主要特点采用机械密封结构，搅拌器与电机传动间采用机械密封联接，由于其良好的接触，能彻底解决普通密封无法解决的泄漏问题，使整个介质各搅拌部件完全处于密封的状态中进行工作，因此，更适合用于各种介质及其它渗透力极强的化学介质进行反应，是石油化工、有机合成、高分子材料聚合、食品等工艺中反应最理想的反应设备。 根据物料腐蚀性能，反应釜主体接触物料材料可选用各种牌号的不锈钢以及钛材、镍材、锆材、

钽材、四氟衬里以及其它金属与非金属防腐蚀材料制作，以防止反应物料对主体的腐蚀。 二、主要技术参数： 1、WJ系列主要技术参数： 注明：常规釜盖开口：气相口配针形阀，液相口配针形阀及釜内插底管，加料口，测温口，压力表安全爆破口，釜内冷却盘管进、出口；WJ系列反应釜最大容积到25000L，搅拌转速为0~350r/min 可调；其它参数同WJ系列。对于用户所购反应釜的技术指标依据所购设备的标牌为准，如有特殊配套要求按合同约定。 三、结构简介和工作原理： 1、WJ系列反应釜主要由釜体、釜盖、机械密封、搅拌器、加热器、阀门、内冷却盘管、安全爆破装置、压力表、控制仪等部件组成。 （1）、釜体、釜盖采用不锈钢或其它金属及非金属材料加工制成，釜体与法兰采用螺纹联接或直接焊接而成，釜盖为整体平盖或凸盖，釜体与釜盖的密封采用垫片或釜体锥面与釜盖的球面线密封，两者借用法兰周向均匀分布的主螺栓通过拧紧螺母达到密封。 （2）、机械密封搅拌器：是由电机驱动搅拌轴及搅拌桨叶转动，从而达到搅拌的目的。为了保证搅拌器的正常运行，机械密封设有冷却水套，当使用温度超过100度时，需在冷却水套之间通入冷却水来降低温度，确保搅拌器的正常运转。 （3）、加热器：釜体外部装有电热棒，具有导热效果均匀、加热速度快等特点，出线通过接线

1.2立方米搅拌装置毕业设计

1.2m3反应釜设计 摘要 带搅拌的夹套反应釜是化学、医药及食品等工业中常用的典型反应设备之一。它是一种在一定压力和温度下，借助搅拌器将一定容积的两种（或多种）液体以及液体或气 体物料混匀，促进其反应的设备。 一台带搅拌的夹套反应釜。它主要由搅拌容器、搅拌装置、传动装置、轴封装置、支座、人孔、工艺接管和一些附件组成。 本文主要介绍的时一种推进式夹套反应釜设计，包括整体结构设计、强度校核以及一些工艺设计。夹套反应釜分罐体和夹套两部分，主要有封头和筒体组成，多为中、低压压力容器；搅拌装置有搅拌器和搅拌轴组成，其形式通常由工艺而定；传动装置主要有电动机、减速器、联轴器和传动轴等组成；轴封装置一般采用机械密封或填料密封；它们与支座、人孔、工艺接管等附件一起，构成完整的夹套反应釜。 关键词：反应釜、筒体设计、夹套设计、法兰、接管、焊缝、开孔补强

1.2m3 reactor design Abstract A stirred jacketed reactor is the chemical, pharmaceutical and food industries in the typical reaction to one of the devices used. It is a certain pressure and temperature, by means of a stirrer to a volume of two (or more) of liquid and the liquid or gas,Body material mix, promoting the reaction of the device. A jacketed stirred reactor. It mainly consists of mixing vessel, a stirring device, transmission device, the shaft sealing device, bearing, manholes, pipe connection and some accessories. This paper describes time-jacketed reactor one kind push design, including the overall structural design, strength check, and some process design. Jacketed reactor tank and a jacket of two parts, the main composition and the cylinder head, mostly in low pressure vessel; stirring means with a stirrer and the stirring shaft, whose form is usually determined by the process and; transmission main motor, reducer, couplings and drive shafts and other components; seal device commonly used mechanical seal or packing seal; them with support, manholes, and other accessories takeover process, together constitute a complete jacketed reactor. Keywords: reactor、cylinder design、jacket design、flange、 receivership、welds, opening reinforcement

植物油反应釜的设计-毕业设计(精品)[详细]

2007届毕业生毕业设计说明书 题目: 植物油反应釜的设计 院系名称: 专业班级: 学生姓名:学号: 指导教师:教师职称: 2007 年05 月20 日

目录 1.前言 (1) 1.1.反应釜概况 (2) 1.2.混合与搅拌的作用 (2) 1.3.本课题的目的和内容 (4) 2. 方案论证 (5) 3. 设计进度安排及要完成任务……………………………………………………………… 6 4. 设计计算书 (7) 4.1. 已知参数 (7) 4.2. 总体方案制定 (8) 4.2.1. 用气量计算和主要尺寸的确定 (8) 4.2.2. 传动设计 (9) 5. 轴封安装和操作注意事项 (15) 6. 设备的维护和保养 (15) 结束语 (16) 致谢 (17) 参考文献 (18)

前言 毕业设计是我们走向工作岗位前的一次练兵,是对大学四年所学知识的一次完整的总结,通过毕业设计,我们应从了解机械设计和创新的一般程序,并且通过现场观摩和学习,不但使自己在专业上提高一个档次,并且在这个学习的过程中增长知识,所以毕业设计具有非常重要的意义.为此,我们在导师的安排下,通过互联网、专业期刊,以及实物资料、实地考察等的查询、收集,分析了解初步掌握了关于进行此次设计的资料题材. 作为机械设计专业的学生,理所当然做的是机械制造方面的设计.为了达到学习、演练、测试的目的,依据学校的指导精神和指导教师对我们毕业设计的要求,我们选择了反应釜参数化设计.该课题属于中等偏难的题目,当然,我们还不具备凭空想象来设计出一个全新的机器的能力,我们的主要任务是对该设备做改进式的设计,丰富产品系列,对设备存在的不足之处进行改进、完善.首先在做之前我们进行了资料的搜集和整理工作,学习了解反应釜的工作原理和结构特点;我们还进行了实地的调研工作,对所设计的题目有了理性和感性的双重认识,以确保我们的设计更合理、更实用. 在设计的具体工作阶段,我们完成了全部数据的理论计算,包括设备的总体设计、方案确定、传动设计等,进行了设计结果的圆整以及强度、使用寿命等内容校核,绘制了设备所有的装配和大部分零件图.这一过程是整个毕业设计的主体过程,也是关键过程,它不仅体现了我们的学习和理解能力,也是对我们动手能力和综合应用知识能力的检验. 我相信,在老师的悉心指导下,通过同学们的帮助和相互间的探讨,我们能够圆满地完成此次毕业设计.

反应釜的加热方式

反应釜的加热方式 反应釜加热方式有电加热、热水加热、导热油循环加热、远红外加热、外(内)盘管加热等，冷却方式为夹套冷却和釜内盘管冷却，搅拌桨叶的形式等。支承座有支承式或耳式支座等。转速超过160转以上宜使用齿轮减速机.开孔数量、规格或其它要求可根据用户要求设计、制作。 发展趋势 [1]合理地利用热能，选择最佳的工艺操作条件，加强保温措施，提高传热效率，使热损失降至最低限度，余热或反应后产生的热能充分地综合利用。热管技术的应用，将是今后反应釜发展趋势。大容积化，这是增加产量、减少批量生产之间的质量误差、降低产品成本的有效途径和发展趋势。染料生产用反应釜国内多为6000L以下，其它行业有的达30m3；国外在染料行业有20000～40000L，而其它行业可达120 m3。反应釜的搅拌器，已由单一搅拌器发展到用双搅拌器或外加泵强制循环。反应釜发展趋势除了装有搅拌器外，尚使釜体沿水平线旋转，从而提高反应速度。电加热将电阻丝缠绕在反应釜筒体的绝缘层上，或安装在离反应釜若干距离的特设绝缘体上，反应釜操作温度较高，通常化学反应需要在一定的温度条件下才能进行，所以反应釜既承受压力又承受温度。获得高温的方法通常有水加温要求温度不高时可采用，其加热系统有敞开式和密闭式两种。敞开式较简单，它由循环泵、水槽、管道及控制阀门的调节器所组成，当采用高压水时，设备机械强度要求高，反应釜外表面焊上蛇管，蛇管与釜壁有间隙，使热阻增加，传热效果降低。蒸汽加热加热温度在100℃以下时，可用一个大气压以下的蒸汽来加热；100~180℃范围内，用饱和蒸汽；当温度更高时，可采用高压过热蒸汽。用其它介质加热若工艺要求必须在高温下操作或欲避免采用高压的加热系统时，可用其它介质来代替水和蒸汽，如矿物油（275～300℃）、联苯醚混合剂（沸点258℃）、熔盐（140～540℃）、液态铅（熔点327℃）等。在反应釜中通常要进行化学反应，为保证反应能均匀而较快的进行，提高效率，通常在反应釜中装有相应的搅拌装置，于是便带来传动轴的动密封及防止泄漏的问题。反应釜多属间隙操作，有时为保证产品质量，每批出料后都需进行清洗；釜顶装有快开人孔及手孔,深圳网络优化，便于取样、测体积、观察反应情况和进入设备内部检修。以生产自动化和连续化代替笨重的间隙手工操作，如采用程序控制，既可保证稳定生产，提高产品质量，增加收益，减轻体力劳动，又可消除对环境的污染。因此，在电阻丝与反应釜体之间形成了不大的空间间隙。前三种方法获得高温均需在釜体上增设夹套，由于温度变化的幅度大，使釜的夹套及壳体承受温度变化而产生温差压力。采用电加热时，设备较轻便简单，温度较易调节，而且不用泵、炉子、烟囱等设施，开动也非常简单，危险性不高，成本费用较低，但操作费用较其它加热方法高,厦门百度SEO，热效率在85%以下，因此适用于加热温度在400℃以下和电能价格较低的地方。 反应釜加热方式的介绍及优缺点 来源：导热油加热器发布者：导热油加热器发布时间：2012-04-03 15:54 浏览次数： 199 在反应釜电加热过程中发现若干缺点，比如说滞后性，加热丝随着使用时间的推移而被氧化，导致加热功率的降低等等。我想这些事大家使用电加热反应釜过程中遇到的难题，一般都采用什么改进方法呢？导热油加热器油加热器 反应釜加热方式无非是油介质加热，可以内循环也可外循环，有些反应釜考虑到造价，用电热丝对反应釜加热方式进行加热，存在加热不均匀的情况，而且导热油耐用温度一般在380度左右，对于一些要400度及以上温度时，就无法应用了。 在这里给大家提供一些思路，如果反应釜工作温度要高于普通导热油的情况下，可以采用特殊的高温型导热油，或苯基甲基硅油，两者价格都较高，苯基甲基的耐温性可更高，具体指标，可找生产商订制，它

反应釜毕业设计开题报告

本科毕业设计（论文）开题报告 题目：1立方米反应釜设计 学生姓名学号1103020402 教学院系机电工程学院 专业年级2011级过程装备与控制工程 指导教师职称 单位西南石油大学

1.概述 1.1反应釜的结构组成和材料选择 1.1.1反应釜的结构组成 反应釜由釜体、釜盖、夹套、搅拌器、传动装置、轴封装置、支承等组成。搅拌装置在高径比较大时，可用多层搅拌桨叶，也可根据用户的要求任意选配。釜壁外设置夹套，或在器内设置换热面，也可通过外循环进行换热。支承座有支承式或耳式支座等。转速超过160转以上宜使用齿轮减速机.开孔数量、规格或其它要求可根据用户要求设计、制作。 1.通常在常压或低压条件下采用填料密封，一般使用压力小于2公斤。 2.在一般中等压力或抽真空情况会采用机械密封，一般压力为负压或4公斤。 3.在高压或介质挥发性高得情况下会采用磁力密封，一般压力超过14公斤以上。除了磁力密封均采用水降温外，其他密封形式在超过120度以上会增加冷却水套。 根据任务书要求，采用夹套换热。 1.1.2反应釜的材料选择 反应釜材质一般有碳锰钢、不锈钢、锆、镍基（哈氏、蒙乃尔）合金及其它复合材料。反应釜可采用SUS304、SUS316L等不锈钢材料制造。 根据工作介质是否具有腐蚀性，工作温度与压力，性价比等，参照《化工设备用钢》进行具体选材。 1.2.反应釜的工作原理和工艺流程 1.2.1反应釜的工作原理 在内层放入反应溶媒可做搅拌反应，夹层可通上不同的冷热源（冷冻液，热水或热油）做循环加热或冷却反应。通过反应釜夹层，注入恒温的（高温或低温）热溶媒体或冷却媒体，对反应釜内的物料进行恒温加热或制冷。同时可根据使用要求在常压或负压条件下进行搅拌反应。物料在反应釜内进行反应，并能控制反应溶液的蒸发与回流，反应完毕，物料可从釜底的出料口放出，操作极为方便。 1.2.2反应釜的工艺流程 反应釜是综合反应容器，根据反应条件对反应釜结构功能及配置附件的设计。从开始的进料-反应-出料均能够以较高的自动化程度完成预先设定好的反应步骤，对反应过程中的温度、压力、力学控制（搅拌、鼓风等）、反应物/产物浓度等重要参数进行严格的调控。 1.3反应釜的失效形式

反应釜的结构和原理基础常识

反应釜的基本结构与原理 （一）高压反应釜由反应容器、搅拌器及传动系统、冷却装置、安全装置、加热炉等组成。 1、釜体、釜盖采用1Cr18Ni9Ti不锈钢加工制成，釜体通过螺纹与法兰联接，釜盖为正体平板盖，两者由轴向均布的主螺栓、螺母紧固联接。 2、高压釜主密封口采用A型的双线密封，其余密封点均采用圆弧面与平面、圆弧面与圆弧面的线接触的密封形式，依靠接触面的高精度和光洁度，达到良好的密封效果。 3、釜体外装有桶型碳化硅炉芯，电炉丝穿于炉芯中，其端头由炉壳侧下部穿出，通过接线螺柱，橡套电缆与控制器相连。 4、釜盖上装有压力表，爆破膜安全装置，汽液相阀，温度传感器等，便于随时了解釜内的反应情况，调节釜内的介质比例，并确保安全运行。 5、联轴器主要由具有很强磁力的一对内、外磁环组成，中间有承压的隔套。搅拌器由伺服电机通过联轴器驱动。控制伺服电机的转速，便可达到控制搅拌转速的目的。 6、隔套上部装有测速线圈，连成一体的搅拌器与内磁环旋转时，测速线圈便产生感应电动势，该电势与搅拌转速相应，该电势传递到转速表上，便可显示出搅拌转速。 7、磁联轴器与釜盖间装有冷却水套，当操作温度较高时应通冷却

水，以及磁钢温度太高而退磁。 8、轴承采用1Cr18Ni9Ti不锈钢轴承或高强电化石墨，耐摩损，且维修周期长 （二）控制器 1、外壳采用标准铝合金机箱，上盖可以向后抽出，便于维护和检修。面板装有温度数显表、电压表、转速表以及控制开关和调节旋钮等，供操作者操作使用。 2、电气原理：搅拌控制电路的电子元件均组装在一块线路板上，采用双闭环控制系统，具有调速精度高、转速稳定、抗干扰能力强等特点，并且具备限制超速、过流等完善的保护功能，调节“调速”旋钮即可改变直流电机的直流电压，从而改变电机的转速，达到控制搅拌速度的目的。 3、加热电路中采用固态继电器（俗称调压块）调压，使加热电路趋于简单化，只要调节“调压”旋钮即可调节加热功率，同时，加热电路的控制部分配备智能化数显表，使之加热温度根据工艺的要求随意调速，并且控制温度精度极高（详见温度表使用说明书） 4、所有外接引线均从后面板通过防水接头由控制器内的接线端子引出。 二、安装和使用 1、高压釜应放置在室内。在装备多台高压釜时，应分开放置。每

反应釜设计开题报告

齐齐哈尔大学 开题报告 学院 专业班级 学生姓名 指导教师 成绩

毕业设计（论文）开题报告 一、选题的依据、意义和理论或实际应用方面的价值 反应釜是广泛应用于石油化工，化学，制药，高分子合成，冶金，环保等领域的重要设备[1]。因此在工业发展过程中研究反应釜的改进技术会使我们提高工作效率，节省资金和时间。结构简单，加工方便，传质、传热效率高，温度浓度分布均匀，操作灵活性大，便于控制和改变反应条件，适合于多种，小批量生产[2]。适合于各种不同组态组合的反应物料，几乎所有有机合成的单元操作，只要选择适当的溶剂作为反应介质，都可以在釜式反应器内进行[3]。 在实际生产中所遇到的传热过程很少是单一的传热方式，往往是几种基本方式同时出现，这使实际的换热过程很复杂。流体的性质对换热换热器类型的选择将会产生很大的影响，如流体的物理性质，化学性质，结垢情况，以及是否有磨蚀性等因素，都对传热设备的选型有影响[4]。 通过对夹套传热反应装置的研究，可以让我了解当今传热反应装置的分类，以及每一种传热器应用的场合，和对物料的物理性质和化学性质的要求，同时也让我知道了传热器在我国化学工业中的应用。这对我以后的学习打下了坚实的基础。 二、本课题在国内外的研究现状 国内：我国正处于反应釜生产和消费的高速增长期，已广泛应用于石油化工、轻工、食品、酿酒、制药、家电、水电、机械、建筑、市政和各种民用器具中[5]。越来越多的学者致力于夹套传热反应装置的研究，国内由原料能源转变为最终有效利用能源转化率目前只有27%，节能的潜力很大。夹套传热设备总是应用的非常的广泛，在日产千吨的合成氨厂中，各种传热设备约占全厂设备总数的40%左右[6]。随着我国化工业的发展化工生产对反应釜的要求越来越高:1.大容积化，这是增加产量，减少批量之间的质量误差，降低产品成本的有效途径和发展趋势。2.反应釜的搅拌器，已由单一搅拌器发展到双搅拌器或外加泵制循环。3. 以生产连续化和自动化代替笨重的间隙手工操作。4.合理利用热能，选择最佳的工艺操作条件[7]。 国外：反应釜的研究备受各国政府和机构的重视，生产必须严格按照相应的标准加工，检测并试运行。不锈钢反应釜，根据不同的生产工艺、操作条件等，反应釜的设计结构和参数不同[8]。采用新技术，在提高和保证设备质量的前提下降低难度减少维护成本。国外的自动化水平高，在大工厂当中已经实现了电脑自动化生产[9]。外国的许多研究人员也在致力于夹套传热反应装置的研究，其中由美国专家史蒂夫研制出的多孔介质夹套传热反应装置，受到了各个国家的一致好评，把传热效率大大的提升[10]。

实验1连续搅拌釜式反应器停留时间分布的测定

实验一 连续搅拌釜式反应器停留时间分布的测定 一、 实验目的 (1) 加深对停留时间分布概念的理解； (2) 掌握测定液相停留时间分布的方法； (3) 了解停留时间分布曲线的应用。 (4)了解停留时间分布于多釜串联模型的关系，了解模型参数N 的物理意义及计算方法。 (5) 了解物料流速及搅拌转速对停留时间分布的影响。 二、 实验原理 （1）停留时间分布 当物料连续流经反应器时，停留时间及停留时间分布是重要概念。停留时间分布和流动模型密切相关。流动模型分平推流，全混流与非理想流动三种类型。 对于平推流，流体各质点在反应器内的停留时间均相等，对于全混流，流体各质点在反应器内的停留时间是不一的，在0～∞范围内变化。对于非理想流动，流体各质点在反应器内的停留时间分布情况介乎于以上两种理想状态之间，总之，无论流动类型如何，都存在停留时间分布与停留时间分布的定量描述问题。 （2）停留时间分布密度函数E (t ) 停留时间分布密度函数E (t )的定义： 当物料以稳定流速流入设备（但不发生化学变化）时，在时间t =0时，于瞬时间dt 进入设备的N 个流体微元中，具有停留时间为t 到(t +dt )之间的流体微元量dN 占当初流入量N 的分率为E (t )dt ，即 ()=dN E t dt N (1) E (t )定义为停留时间分布密度函数。 由于讨论的前提是稳定流动系统，因此，在不同瞬间同时进入系统的各批N 个流体微元均具有相同的停留时间分布密度，显然，流过系统的全部流体，物料停留时间分布密度为同一个E (t )所确定。根据E (t )定义，它必然具有归一化性质：

()1∞ =? E t dt （2） 不同流动类型的E (t )曲线形状如图1所示。根据E (t )曲线形状，可以定性分析物料在反应器（设备）内停留时间分布。 平推流 全混流 非理想流动 图1 各种流动的E (t )～t 关系曲线图 （3）停留时间分布密度函数E (t )的测定 停留时间分布密度函数E (t )的测定，常用的方法是脉冲法。此法采用的示踪剂，既不与被测流体发生化学反应，又不影响流体流动特性，也就是说，示踪物在反应器（设备）内的停留时间分布与被测流体的停留时间分布相同。所以，当注入一定量Q 的示踪物时，经过t →(t +dt )时间间隔流出的示踪物量占示踪物注入总量Q 的分率就是与示踪物注入同时进入系统的物料中，停留时间为t →(t +dt )的那部分流体物料占总流体的物料的分率， 即： 亦即： ()()??=V C t dt E t dt Q 或 () ()?= V C t E t Q (3) V ——流体体积流量，(ml/s) Q ——加入的示踪物总量，(mg) C (t )——示踪物的出口浓度，(mg/ml)

反应釜开题报告

长春理工大学 毕业设计（论文）开题报告 设计（论文）题目： 6300L K型反应釜的设计 学院：机电工程学院 专业：过程装备与控制工程 姓名：赵真 学号:110331232 指导教师：姜吉光 开题时间：2015年3月20日

1.课题的目的和意义 1.1 课题的目的 化工设备毕业设计是培养我们学生设计能力的重要实践环节，通过毕业设计，可以使我们独立的运用所学到的基本理论并结合生产实际的知识，综合的分析和解决工程实际问题的能力，因而在我们完成毕业设计后，应达到下列目的：（1）通过毕业设计，能够将我们所学的知识，在设计中综合的加以运用，使学到的知识得到巩固、加深和提高。 （2）使我们具有独立进行工程设计的能力，树立正确的设计思想，掌握化工容器及设备设计的基本方法和程序，为今后从事工程设计打下良好的基础。 （3）通过毕业设计可以使我们熟悉和运用设计资料，如有关国家颁布标准，以完成我们在机械设计方面所必备的基本训练。 1.2 课题的意义 反应釜是化学、医药及食品等工业中常用的典型设备之一。搪玻璃反应釜先用胎具将钢板压制成符合烧成要求的折流板，其横截面成类似字母“Ω”形，折流板的宽度H为釜体直径的1/8～1/6，折流板顶面弧度半径R为：3δ≤R≤150mm，δ为折流板钢板厚度，侧面弧度半径r为6～50mm，然后根据反应釜体积的大小，将折流板制成一层或多层，焊接在釜体内壁上，焊缝处处理圆滑过度后，进行搪烧，组装成成品，较好地改善了反应物料流动状态，提高了反应效率。搪玻璃设备运行中停车后的检验国内、国外高品质的制造商都选用高品质的钢板、焊条、瓷釉，钢板焊条含碳、硫、磷杂质低，钢板内晶格结构紧密并有微量元素以抑制制造过程中吸氢，瓷釉选用耐腐蚀性能好、耐温差急变性能优异、熔点低的瓷釉。搪烧时采用“低温长烧”、“搪烧后缓冷”的烧制工艺，一般在搪烧三次后就没有了气孔，以后的三到四次搪烧仅仅是瓷层的加厚，瓷层一半以上的厚度是致密不导电的，这样的瓷层耐腐蚀性能优异，腐蚀、摩擦、碰撞后即便瓷层厚度减薄也不会影响瓷层的性能。 本设计为6300L K型反应釜［2］。搅拌可以使两种或多种不同的物质在彼此之中互相分散，从而达到均匀混合；也可以加速传热和传质过程。搅拌操作的例子颇为常见，例如在化学实验室里制备某种盐类的水溶液时，为了加速溶解，常常用玻璃棒将烧杯中的液体进行搅拌。在工业生产中，搅拌操作是从化学工业开始的，围绕食品、纤维、造纸、石油、水处理等，作为工艺过程的一部分而被广泛应用，搅拌操作分机械搅拌和气流搅拌。气流搅拌是利用气体鼓泡通过液体层，对液体产生搅拌作用，但气泡的作用对液体所进行的搅拌是比较弱的，对粘度高的液体不适用，在工业生产中，大多数的搅拌操作均系机械搅拌。搅拌设备主要由搅拌装置、轴封和搅拌罐三大部分组成。本设计说明书着重对此作计算和说明。 搅拌设备在工业生产中的应用很广，尤其是化学工业中，很多的化工生产都 2

连续搅拌釜反应器中乙酸乙酯的水解反应

实验报告 课程名称：化工专业实验指导老师：黄灵仙成绩：________________ 实验名称：连续搅拌釜反应器中乙酸乙酯的水解反应实验类型：反应工程实验 一、实验目的和要求 二、实验内容和原理 三、主要仪器设备 四、操作方法和实验步骤 五、实验数据记录和处理 六、实验结果与分析 七、讨论、心得 一、实验目的 1．了解和掌握搅拌釜反应器非理想流动产生的原因； 2．掌握搅拌釜反应器达到全混流状态的判断和操作； 3．了解和掌握某一反应在全混釜中连续操作条件下反应结果的测量方法，以及与间歇反应器内反应结果的差别。 二、实验原理 在稳定条件下，根据全混釜反应器的物料衡算基础，有 A m A A A m A A A A x C C C C C C V F r ττ0000)1()()=-=-= （－（1） 对于乙酸乙脂水解反应： OH H C COO CH H COOC CH OH 52-3K 523-+?→?+ A B C D 当C A0=C B0，且在等分子流量进料时，其反应速度(－r A )可表示如下形式： 2 20A 20 2 A 02)1))/exp()A A A A A x kC C C C RT E k kC r -=-==（（（－（2） 则根据文献（物化实验）的乙酸乙酯动力学方程，由（1），（2）可计算出x A 2 20A m )1A A A x kC x C -=（τ（3） 同时由于C A0∝(L 0-L ∞)，C A ∝(L t -L ∞)，由实验值得： )( 100∞ ---=L L L L x t A （4） 式中： L 0,L ∞—— 分别为反应初始和反应完毕时的电导率 L t —— 空时为m τ时的电导率 根据反应溶液的电导率的大小，由（4）式可以直接得到相应的反应转化率，由（3）式计算得到相同条件下的转化率，两者进行比较可知目前反应器的反应结果偏离全混流反应的理论计算值。 专业： 姓名： 学号： 日期： 地点：

反应釜文献

文献综述 题目名称：晶化反应釜及温度控制系统 题目类别：毕业论文 专业：过程装备与控制工程 班级：08531 摘要:运用VB 语言, 编制了反应釜结构设计中相关设计参数和系数的自动查取程序, 以及反应釜结构尺寸的计算机辅助设计计算程序, 使反应釜的结构设计简单、易行, 避免了设计过程中繁琐、重复的劳动。 关键词:反应釜结构尺寸计算机辅助设计 搅拌设备广泛应用于化工、医药、农药及染料等行业。由于其操作条件的可控范围较广,又能适用多样化的生产, 应用越来越广泛。搅拌式反应釜是一种典型的搅拌反应设备, 由于过程换热的需要, 在一般情况下设备设有夹套及蛇管, 以满足传热要求。 釜体的设计是结构设计的第一步, 其包括反应釜的体积、直径及高度设计; 夹套的体积、直径及高度设计; 釜体及夹套的壁厚设计。尽管其结构设计本身并不复杂, 但当涉及到外压 计算时, 设计者要做大量的重复、繁琐的查取数据、重复计算及反复试算的工作, 设计效率较低。这种方法已不能适应设计及使用单位对产品设计质量及设计周期的要求, 且相关报道几乎没有。所以本文尝试用计算机对其进行辅助设计计算。 1设计方法 1.1反应釜容积、内径及高度的设计 反应釜釜体的主要部分是容器, 其筒体部分为圆柱形; 筒体的内径Di和高度H是首先要设计的内容, 其值取决于工艺要求, 其中设备容积V 为主要决定参数; 而设备的容积通常是由生产能力、装料系数等工艺参数确定。通常情况下, 可用式(1)、式(2)及式(3)求得。 1.2反应釜釜体及夹套的壁厚设计 通常情况下反应釜都存在着换热的需要。最常见的是夹套式反应釜, 其结构简单, 能起 到一定的换热效果。反应釜夹套的直径及高度一般由筒体的直径及高度按经验公式而定。由 于夹套内流体往往具有一定的压力, 计算釜体及其封头壁厚时, 需同时考虑承受内、外压力 的情况。通常是先按式(4)进行釜体及夹套壁厚的内压计算, 再按外压进行校核。若[P ]> P

连续式反应釜结构和原理

连续式反应釜结构和原理 本文由岩征仪器整理 连续搅拌反应釜的基本结构如图： 反应釜由搅拌容器和搅拌机两大部分组成。搅拌容器包括筒体、换热元件及内构件。搅拌器、搅拌轴及其密封装置、传动装置等统称为搅拌机。筒体为通常为一圆柱形壳体，可以在罐内装入物料，他提供反应所需的空间，使物料在其内部进行化学反应；传热装置的作用是满足反应所需温度条件；搅拌装置包括搅拌器、搅拌轴等，是实现搅拌的工作部件；传动装置包括电动机、减速器、联轴器及机架等附件，它提供搅拌的动力；轴封装置是保证工作时形成密封条件，阻止介质向外泄漏的部件。 连续搅拌反应釜的基本原理： 在内层放入反应溶媒可做搅拌反应，夹层可通上不同的冷热源（冷冻液，热水或热油）做循环加热或冷却反应。 通过反应釜夹层，注入恒温的（高温或低温）热溶媒体或冷却媒体，对反应釜内的物料进行恒温加热或制冷。同时可根据使用要求在常压或负压条件下进行搅拌反应。 物料在反应釜内进行反应，并能控制反应溶液的蒸发与回流，反应完毕，物料可从釜底的出料口放出，操作极为方便。 连续式反应釜的控制难点 连续搅拌反应釜温度控制的难点主要反应在：

(1)复杂性、时滞性和非线性ls；a)化学反应的生产过程伴随着物理化学反应、生化反应、相变过程及物质和能量的转换和传递，因而是一个十分复杂的工业生产过程；b)所用反应釜容量大、釜壁厚，因此是一个热容量大、纯滞后时间长的被控对象；c)随着反应的进行，各传热媒体的传热系数成非线性变化，并且对各种外界环境的变化比较敏感；加上反应过程增益变化也会很大，甚至增益变化方向都是不一样的；而且，随着反应的进行，釜内固体颗粒增多，釜的传热系数也会随着发生不规则变化。 (2)难控性a)反应过程中，由于化学反应放热过程的复杂性和非线性，各传热媒体的传热系数成非线性变化，并对各种外部干扰的影响较敏感，使得控制有一定的难度；b)反应过程中如果热量移去不及时、不均匀，会使反应温度一直往上升，极易因局部过热而造成“飞温”现象，产生“爆聚”；反之，如果热量移去过多，会造成反应温度一直往下跌，造成反应熄灭。而聚合反应好坏的主要因素就是反应釜温度控制的好坏，温度的变化将直接影响产品的质量和产量，所以此过程的温度控制是重点也是难点；c)反应工艺以及反应设备的约束及外界环境对反应影响的不确定性因素也使得控制的难度增加。 (3)建模难反应过程化学反应机理较为复杂，尤其是聚合反应过程涉及物料、能量的平衡，反应动力学等，加上外界条件如原料纯度、催化剂类型、原料添加数量的变化、热水温度、循环冷却液流量的变化等对系统的影响较大，推导机理模型较为困难；又由于化

聚氯乙烯反应釜的设计

摘要 随着国内聚氯乙烯行业的竞争越来越激烈，小规模聚氯乙烯生产设备将越来越表现出不经济性。考虑到今后国内新建聚氯乙烯生产设备规模至少将在20万t/a 以上，60m3聚氯乙烯反应釜及其成套工艺技术具有很大的推广前景。由于引进国外60m3以上聚氯乙烯反应釜及其成套工艺技术的设备和技术费用相当昂贵，在今后较长一段时期内，国产化60m3聚氯乙烯反应釜及其成套工艺技术将是企业的理想选择。因此，60m3聚氯乙烯反应釜的设计和成套工艺技术的开发，将极大的推动国内PVC行业的技术进步和长远发展。本次毕业设计是设计一个60m3聚氯乙烯反应釜，考虑到了筒体所受的内压和外压，进行了罐体和夹套内压强度计算，对罐体进行了外压强度校核，另外还设计了搅拌装置与传动装置，并对其进行了强度和刚度校核。 关键词：聚氯乙烯; 反应釜；设计 Abstract With the domestic PVC industry more competitive, PVC production equipment for small-scale will become more and more non-economic. Tacking into account the future of domestic new PVC production equipment will be at least more than 200,000t/a, 60m3PVC reactor and packaged process have a great spread. The equipment investments and construction investments for bring in the 60m3 PVC reactor and packaged process is so expensive that the companies should choose the 60m3 PVC reactor and packaged process that we have in the near future. So, the design of the 60m3PVC reactor and the study of packaged process have great historical significance and far-reaching impact in the history of domestic PVC production, will greatly promote the development of domestic PVC industry.This graduation design is to design a 60m3PVC reactor.This design considered the cylinder body from the internal pressure and the external pressure，Tank and jacket were calculated compressive strength，and the tank strength of the external pressure was checked.In addition, I also designed a mixing device and transmission device and checked its strength and stiffness. Key words: PVC; reactor; design

连续搅拌反应釜系统的设计与仿真

吉林化工学院毕业设计说明书 连续搅拌反应釜系统的控制器设计与仿真Controller Design and Simulation for CSTR 学生学号：11510210 学生姓名：严新宇 专业班级：自动1102 指导教师：王野 职称：工程师 起止日期：2015.03.09～2015.06.26 吉林化工学院 Jilin Institute of Chemical Technology

吉林化工学院信控学院毕业设计说明书 摘要 连续搅拌反应釜（CSTR）是发酵、化工、石油生产、生物制药等工业生产过程中应用最广泛的一种化学反应器，其控制质量直接影响到生产的效益和质量指标。对连续搅拌反应釜通过控制内部的工艺参数，如温度、压力、浓度等稳定，保证反应的正常运行。本文针对连续搅拌反应釜的数学模型，应用泰勒展开得到了线性状态空间表达式，在此基础上设计了LQR控制器，仿真结果表明，控制效果令人满意。 本设计将CSTR的非线性动态模型进行了输入输出线性化，得到CSTR线性状态空间模型。设计出连续搅拌反应釜的极点配置控制器并对系统进行仿真。设计出连续搅拌反应釜的LQR控制器并对其系统进行仿真。并对两种控制方法的控制效果进行了比较。 关键词：连续反应搅拌釜；LQR控制器；MATLAB仿真 I

连续搅拌反应釜系统的控制器设计与仿真 Abstract Continuous stirred tank reactor (CSTR) is the most widely used in fermentation, chemical engineering, petroleum production, bio pharmaceutical and other industrial production process as a chemical reactor, control the quality directly affect the production efficiency and quality index. For continuous stirred tank reactor by controlling the process parameters, such as temperature, pressure, concentration and so on, ensure the normal operation of the reaction. In this paper, based on a continuous stirred reactor mathematical model, the application of Taylor expansion is obtained for the linear state space representation, on this basis, design the LQR controller. Simulation results show that the control effect is satisfactory. In this paper, the nonlinear dynamic model of CSTR is linearized, and the CSTR linear state space model is obtained. The pole assignment controller for continuous stirred tank reactor was designed and the simulation of the system was carried out. The LQR controller of the continuous stirred tank reactor is designed and the system is simulated. The control effect of the two control methods is compared. Key Words: Continuous Stirred Tank; LQR Controller; MATLAB Simulation II