低温多效海水淡化系统的建模与实践

【摘要】本论文主要研究高效太阳能海水淡化系统,以5吨/日的低温多效海水淡化系统为研究背景,设计低温多效海水淡化系统的实验平台,重点分析板式换热器控制系统和低温多效海水淡化系统,运用动态建模方法,并使用MATLAB软件予以仿真,具体实施的内容如下：(1)针对低温多效海水淡化技术的特点和工作原理,可将系统细化为八个模块,分别为热源系统模块、蒸汽系统模块、淡水系统模块、盐水系统模块、进料海水系统模块、真空系统模块、预处理系统模块和控制系统模块。通过分析各个模块的运行流程,建立系统的数学建模。结合热力学第一定律和第二定律等热力学,针对板式换热器控制模块及低温多效海水淡化模块的能量关系,提出一种板式换热器能量传递方式的特有模型,并对低温多效海水淡化模块进行动态建模。(2)基于低温多效海水淡化系统的技术背景,对低温多效海水淡化系统的总体框架进行设计。该系统设计过程主要由三个模块组成,具体包括二级换热模块、低温多效海水淡化模块和供电控制模块。本文以二级换热模块和低温多效海水淡化模块为设计的重点,通过分析各个模块的运行原理,设计模块原理框图以及各个模块中存在的过程参数检测的电路原理图,来实现过程参数的实时检测。通过对系统中的各个模块进行详细的分析,设计一种高效太阳能海水淡化系统。针对高效太阳能海水淡化系统,设计低温多效海水淡化系统实验平台。(3)结合现有板式换热器工作机理,本文提出一种具体的板式换热器动态建模方法,建立了以微分方程为主的数学模型,重点分析其模型建立过程。首先,结合板式换热器的物理原理,将该系统表示为热阻、热容形式的物理模型；其次,结合热力学定律及能量守恒等热力学基础,建立系统的动态数学模型；最后,基于提出的数学模型,选择合适的参数,以MATLAB软件为仿真平台,进行数值求解,验证该模型的可靠性。(4)结合低温多效海水淡化系统总体设计及具体模块设计,提出一种基于低温多效海水淡化系统的动态建模系统辨识方法,重点分析该动态模型的建立过程。考虑到低温多效海水淡化系统工作机理较复杂,首先,分析系统模型结构,提出一种黑箱建模方法；其次,结合黑箱建模法得到的动态模型,给出一个具有相同模型结构的具体参数模型；最后,利用增广最小二乘法对动态模型参数进行系统辨识。
【作者】任海侠；
【导师】刘光宇；
【作者基本信息】杭州电子科技大学，控制工程，2014，硕士
【关键词】低温多效海水淡化；系统设计；换热器建模；系统建模；增广最小二乘法；

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