过程控制工程课程数字化教学体系构建与实践

文章介绍了北京化工大学过程控制工程课程教学团队在课程数字化转型方面的探索与实践。课程教学团队通过建立课程网站、录制授课视频、编写数字化教材等举措来丰富课程数字资源,为学生提供自主学习的生态系统;开发典型化工流程仿真模拟系统,为学生提供接近真实工业环境的学习体验,弥补传统实践教学的不足;借助智慧教学系统进行数字化学情分析,使教师掌握学生的学习动态并及时调整教学策略。这些措施共同推动了教学质量和学生实践能力的显著提升,彰显了工程教育数字化转型的价值。

蒸汽再压缩隔离壁蒸馏塔的非对称温度控制

蒸汽再压缩热泵(VRHP)可以提升隔离壁蒸馏塔(DWDC)的稳态性能,但也加剧了被控变量间的相互耦合,给蒸汽再压缩隔离壁蒸馏塔(VRHP-DWDC)的平稳操作带来困难。针对分离中间组分(甲苯)绝对占优的苯/甲苯/二甲苯三元物系的VRHP-DWDC,通过非方相对增益矩阵对操纵与被控变量进行配对,并依据闭环响应分析给出了一种新颖的单温度分散控制系统。由于采用塔顶/侧线热泵压缩机分别控制侧线段/公共提馏段的灵敏板温度,不但加快了侧线产品的响应速度,而且降低了塔底产品的峰值偏差。鉴于高度内部耦合以及失真的温度与组分对应关系导致二者存在较大的稳态偏差,采用双温差结构进一步强化系统设计,由此给出了一种非对称温度控制系统,降低了系统内在非线性因素的影响,因而能够减小侧线和塔底产品的稳态偏差。闭环仿真结果显示了该非对称温度控制系统的优越性。研究表明,VRHP的引入虽然加重了VRHP-DWDC的内部耦合,但也提供了压缩机功率这一潜在操作变量,其较好的控制通道特性与双温差结构的有效应用能在一定程度上改善VRHP-DWDC的闭环操作。

18个高山杜鹃品种在滇中地区的生长适应性

【目的】为筛选出适合于滇中地区种植的高山杜鹃品种。【方法】对引进种植5年的18个高山杜鹃品种植株高度、冠幅、分枝数、当年生枝叶簇宽度、当年生枝长度和粗度、当年生枝叶片数量及开花情况进行观测。【结果】18个引进品种的株高、冠幅和分枝长势均较好,长势最好的品种是English Roseum,株高达110 cm,冠幅达123.3 cm,分枝达86个,并且其增长量显著高于其他品种;植株当年枝长度和粗度、当年生枝叶片数、当年生枝叶簇宽度的生长表现大多数都较好,只有Blue Peter、Jun Ifeuer、Brigitte和Blue Peter等少数品种增长较为缓慢;在开花的11个品种中, Halfdanlem、Blue Peter、English Roseum等品种的开花性状表现较好。【结论】高山杜鹃适合在滇中地区栽植,其中栽植效果较好的品种是English Roseum、Halfdanlem和Jun Ifeuer。

南海北部深水区双峰盆地地震层序特征及勘探前景

南海是中国海洋地质调查、油气和天然气水合物勘探的重点区域,随着南海浅水区勘探程度不断提高,南海北部深水区逐渐成为研究热点。然而,南海北部深水区双峰盆地研究程度仍然较低,以该区2D多道地震及围区钻井资料为基础,使用地球物理地震勘探理论和类比分析的方法研究了盆地地层沉积结构样式和油气勘探前景。在双峰盆地追踪了7个主要反射面,以不整合面为界划分了3套地震层序。研究认为盆地新生界地层厚度较大,中—晚中新世后,盆地进入半深海-深海相沉积环境,发育了以下切水道、深水扇及滑塌体为代表的深水沉积。盆地西部和北部坳陷渐新统湖相-海湾相泥岩,现今已达到成熟-早成熟阶段,具有一定的生烃能力。周缘发育冲积扇和扇三角洲沉积,盆内发育斜坡扇和盆底扇,可为良好储层。早中新世以来发育的半深海相泥岩,可为良好的区域盖层,具有较好的生储盖组合,预测该区具有良好的油气勘探前景。

台湾海峡盆地九龙江凹陷新生代关键构造变革及其油气地质意义

油气成藏与区域构造背景及盆地的形成演化发展密切相关。以二维多道地震资料为基础,并结合区域地质资料综合分析,认为九龙江凹陷经历了4期关键构造变革,形成了太平运动、瓯江运动、浦里运动和海岸山运动4个关键构造变革期不整合界面。在不同时期由于受不同的地球动力学背景和构造应力场控制,九龙江凹陷发育了阶梯状式、垒-堑式和滑动断阶式三种伸展构造样式,以及断层限制型与褶皱挠曲型二种反转构造样式。通过对各时期构造应力背景及油气成藏条件分析,认为太平、瓯江运动二期构造变革奠定了九龙江凹陷圈闭的形成基础,是造成拉张型构造圈闭发育的重要因素,晚期瓯江运动所造成的凹陷挤压抬升促使了反转构造的形成,可以形成良好的油气聚集圈闭条件。

南海南部北康盆地构造样式及构造演化

南海南部是我国油气资源调查的前沿,开展南海南部北康盆地构造样式及其形成演化研究对于明确盆地油气远景区带及南部诸盆地构造演化历史具有重要的借鉴意义。利用2D地震资料,在精细构造‒地层解释基础上,厘定了北康盆地主要的构造样式;采用平衡剖面技术,对北康盆地的伸展率和伸展量进行定量恢复,重建盆地的构造演化史。结果表明,北康盆地共发育5类主要的构造样式,分别为伸展、反转、挤压、走滑‒伸展和底辟构造样式,其中走滑‒伸展构造、挤压构造和反转构造为油气最有利富集部位。盆地的形成演化总体上经历了三期六幕,即裂陷期(初始裂陷幕、裂陷鼎盛幕)、断坳转换期(断坳转换1幕、断坳转换2幕)和拗陷期(拗陷1幕、拗陷2幕)。

外部环流反应精馏塔的分散控制方案设计

对于具有最不利相对挥发度排序(即反应物为最轻和最重组分,生成物为中间组分)的四元反应分离物系而言,在反应精馏塔的顶部和底部之间引入外部环流能够提高系统的反应分离效率,从而大幅度地降低系统的能量消耗和固定投资成本。以理想四元可逆放热反应的分离为例,研究了外部环流反应精馏塔的分散控制方案的设计问题。结果表明外部环流的引入提高了系统的反应速率,使得外部环流反应精馏塔的闭环控制效果更好(与传统反应精馏塔相比),对干扰的处理能力更强。另外,由于外部环流反应精馏塔比常规反应精馏塔有更多的操作变量(即外部环流流量),利用该变量对出料浓度进行控制,可以进一步提高系统的闭环控制效果。

聚丙烯釜内合金物理分级方法进展

聚丙烯釜内合金是多相多组分复杂体系,其化学组成和链结构与最终的物理力学性能密切相关,综合利用多种表征手段全面剖析其本体和各组分的化学结构显得尤为重要。通过对聚丙烯釜内合金进行物理分级,才能精准剖析各组分的链结构。根据溶剂种类和温度程序的不同,分级方法主要有单溶剂法、多溶剂法、温度梯度萃取法、升温淋洗法和交叉分级法等。文中通过典型案例的方式综述了各分级方法的基本原理和实际应用。

北康盆地主要地质界面时代确定及油气地质意义

基于高分辨率二维地震资料,结合区域构造背景,开展了南海西南部北康盆地主要不整合界面及特征识别、年代重新厘定以及油气地质意义分析等工作。研究结果表明,北康盆地新生代发育6个区域性不整合界面,分别对应于礼乐运动、西卫运动、南海运动、南沙运动、万安运动和广雅运动。其中,T3不整合是后南海扩张期的分界,对应于南沙运动及南海西南次海盆的扩张终止。Mulu-1井井震对比显示,T3对应于中中新世不整合面(MMU),时代为16 Ma。该界面总体表现为强振幅、下部地层强烈削蚀、界面起伏大,上下地层结构、产状、地震反射特征发生突变,是构造变形前后两大套地层的分界面,对局部圈闭形成及油气成藏具有重要意义。

固态电池技术发展现状综述

车辆电动化发展要求动力电池具有高能量密度、高安全和高可靠性。液态电解质动力电池能量密度提升空间不足,严重影响车辆的续航里程,存在起火、漏液的安全隐患,因此,越来越多的企业进行固态电池的技术研发。采用固态电解质的动力电池不仅彻底解决了安全性问题,同时可显著提高动力电池的能量密度,满足车辆的长续航里程要求。总结了固态电池的技术发展现状,分析了国内外固态电池技术的难点,为车企应用推广固态电池提供理论参考依据。

基于神经网络的汽车行驶工况识别方法研究

混动车辆能量管理实现自适应控制策略的前提是对汽车行驶工况的正确识别。针对此问题提出了一种基于神经网络的车辆行驶工况识别方法。首先通过采集车辆实际行驶路谱,整理出3种典型工况。在此基础上,运用方差分析工具,筛选提取10项特征,用于路谱的辨别,并且整理成用于训练的数据。采用Matlab建立目标神经网络,经过训练和测试,模型识别率达到98.5%。经过综合工况的验证,模型识别率良好,达到预期效果。

南海南部陆缘地质流体类型及其油气成藏意义

南海南部陆缘蕴藏着非常丰富的油气资源。为了解南海南部陆缘流体活动系统以及与油气藏之间的关系,以高精度2D地震资料为基础,对南海南部陆缘流体活动系统的类型、地震反射特征、以及对油气成藏的意义开展了研究。在南海南部陆缘发现了多种流体活动系统,包括:泥底辟/泥火山、气烟囱、管状通道、与构造断层相关的流体活动系统。这些流体活动系统具有不同的地震反射特征,常常出现含气强振幅异常带、弱振幅杂乱反射带以及"下拉"或者"上拱"地震反射形态等流体活动系统的标志特征。流体活动系统受到构造运动和沉积因素的影响,并且与深部高温高压塑性流体密切相关,流体活动系统优先发育在地层薄弱部位。流体活动系统及所伴生的断裂和裂隙常常作为油气富集区的运输通道;并且流体活动系统所运移的强溶蚀性流体和深部热液流体有利于油气储层的形成,特别是对于碳酸盐岩储层的改造尤为明显。因此,流体活动系统不仅能作为油气运移通道,也可以改善储层,对油气成藏具有重要意义。

增程式混合动力商用车系统匹配及仿真研究

以某增程式混合动力商用车为例,对主要部件进行了计算选型。在此基础上采用GT-SUITE软件搭建了整车模型,最终进行整车匹配仿真计算。仿真研究表明,增程式混合动力汽车在合理设计下可以满足整车的动力性要求,同时相比传统燃油车,增程式混合动力汽车可大幅度降低整车油耗,其中中国货车行驶工况(CHTC-HT)节油率可达26.09%。

某增程柴油机控制策略研究

基于GT-SUITE软件以某增程柴油机搭载商用车为仿真平台,研究了增程柴油机运行工况对整车的燃油经济性的影响。通过整车仿真计算,研究增程柴油机不同运行点的策略,得到了整车燃油经济性最优的增程柴油机控制策略。计算的结果可以为将来增程柴油机的优化设计提供参考依据。

基于粒子群算法的隔离壁精馏塔的综合与设计

隔离壁精馏塔(dividing-wall distillationcolumn,DWDC)是提高两个或者多个传统精馏塔热力学效率的有效手段。由于隔离壁精馏塔内部结构复杂、相互作用强,传统的序贯优化方法计算时间长,很难达到全局最优解。标准粒子群算法应用广泛、易于实现,但易于早熟、易于陷入局部极值点。因此,本工作采用改进的元胞粒子群算法对Kaibel隔离壁精馏塔进行综合与设计研究。元胞粒子群算法通过改进粒子的学习策略,采用元胞邻域的方法可有效地将粒子分散在多个子空间。对比标准粒子群优化和元胞粒子群优化两种方法的50次优化效果,结果表明,两种粒子群算法能够对内部结构复杂、相互作用强的四组分Kaibel隔离壁精馏塔这一复杂分离系统进行优化,优化效果显著。

商用车多动力源动力系统技术研究

介绍了包含燃料电池、动力电池、柴油增程器多种动力源的动力系统对商用车动力性、能耗的影响。从动力系统整车匹配选型、整车构型布置以及整车性能测试3个方面探究不同动力源对整车性能的影响。结果显示,整车可以实现3种动力源单独驱动车辆运行以及多动力源混合驱动车辆运行,并满足整车动力性的要求。对比分析不同车辆应用场景的整车燃油经济性,其中,在环卫车运行工况下,柴油增程模式的燃油节油率约30%。该研究为多动力源混合动力系统的开发提供了理论分析和应用推广参考。

双反应段精馏塔温度控制系统的综合与设计

双反应段精馏塔(RDC-DRS)具有十分复杂的稳态与动态特性,给温度控制系统的综合与设计带来极大困难。为解决这一问题,提出了一种基于稳态偏差最小原理的温度控制系统的综合与设计方法。该方法主要通过单变量搜索找到使稳态偏差达到最小值的被控塔板位置,进而设计出RDC-DRS温度控制系统。稳态偏差设计温度控制系统可以很好地体现产品浓度与温度之间的对应关系,从而设计出有效可行的温度控制方案。通过与常规灵敏度分析方法设计的温度控制系统的控制效果对比,证明了该方法可以实现对RDC-DRS产品质量的严格控制。

轻组分绝对占优的蒸汽再压缩隔离壁蒸馏塔的最优拓扑结构

隔离壁蒸馏塔(DWC)的双塔多段拓扑结构导致蒸汽再压缩热泵(VRHP)的应用具有多种可能性,包括单VRHP、多VRHP、多级VRHP以及它们的相互组合等复杂结构,这显著加剧了蒸汽再压缩隔离壁蒸馏塔(DWC-VRHP)综合与设计的复杂性与烦琐性。为解决这一问题,针对轻组分绝对占优的三元宽沸点物系的分离问题推演了DWC-VRHP的最优拓扑结构,由此能够有效回避系统综合与设计过程中的结构搜索问题并显著降低模型化与搜索计算的工作强度。轻组分绝对占优与宽沸点物性导致了塔顶冷凝器与预分离蒸馏塔的提馏段是主要的热源与热阱,也决定了DWC-VRHP的最优拓扑结构,即一个二级VRHP与DWC的耦合系统。第一级VRHP用于进料预热,既充分利用温度提升跨度小的特点,又可以通过进料分流强化气液相间的物质传递。第二级VRHP用于加热预分离蒸馏塔的提馏段(或公共提馏段),能够最大限度地降低分离操作的非可逆性。采用苯/甲苯/邻二甲苯和正戊烷/正己烷/正庚烷两个物系的分离问题对所提出的DWC-VRHP的最优拓扑结构进行了分析与验证。通过与DWC以及DWC-VRHP其他潜在结构的系统性比较,显示了所提出系统结构在稳态性能方面的优越性。

平衡剖面技术在台湾海峡盆地西部构造演化研究中的应用

以台湾海峡盆地西部为研究对象,在地震资料构造解释的基础上,选取能控制区域构造格局的2条典型剖面,运用2D Move软件分别对其进行平衡剖面恢复,并计算出各剖面不同时期的伸展量、伸展率和伸展系数,初步计算各凹陷在不同时期的基底构造沉降量,以此为基础对台湾海峡盆地西部的构造演化过程及其区域性差异进行了定量研究。研究结果显示:(1)研究区的伸展强度和基底构造沉降量在始新世和中新世之间均急剧减小,反映渐新世是一个构造转换时期;(2)研究区在新生代表现为古新世至早始新世持续断陷作用—中始新世差异升降—始新世末至渐新世隆升剥蚀—中新世之后稳定缓慢坳陷沉积;(3)台湾海峡盆地在新生代大致经历了古新世-始新世断陷演化阶段、中新世坳陷演化阶段和上新世—第四纪前陆盆地演化阶段。

球磨法强化活性白土催化二聚酸合成

采用球磨法强化白土催化制备二聚酸过程。以二聚酸的产率为评价指标,在球磨反应釜中考察了反应温度、催化剂用量、助催化剂用量、搅拌桨叶型式、搅拌速度、球磨介质用量对二聚酸合成的影响,并与搅拌釜的结果比较。结果表明:球磨法可以强化活性白土催化二聚酸合成过程,水蒸气氛围下,在反应温度260℃、催化剂质量分数24%、助催化剂质量分数0.5%,采用双螺旋带型桨叶、搅拌速度173r/min,球磨介质为氧化锆、球磨介质用量1500g(为原料质量的6倍)的反应条件下,制备得到二聚酸含量为79%、酸值为196mg KOH/g、黏度为1640m Pa·s的二聚酸粗品,二聚酸产率为58.7%。相比于搅拌釜,球磨反应釜中二聚酸含量提高了75%。采用红外光谱(FTIR)、高效液相色谱-质谱(HPLC-Mass)等方法对产物进行表征,实验制得的二聚酸主要由双环二聚酸和无环二聚酸组成,双环二聚酸和无环二聚酸的比例为1.07∶1。