恒温生化培养箱温度PID控制研究

2021-04-19 11:23

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资料摘要：

恒温生化培养箱温度PID控制（4）本文采用单纯形法对PID参数进行优化，然后利用matlab仿真确定入渗风干扰的大值，PID控制可以保证恒温生化培养箱恒温精度。整个恒温箱温度自动调节系统包括调节对象（空调房）、调节器、感温元件和PID控制器。根据参数计算结果，得到恒温培养箱恒温控制系统，如图3所示。恒温培养箱实验装置的散热能力相当稳定。由式（11）可知，设备散热干扰量θMF=14.7℃为稳定扰动。送风温度的扰动主要包括电加热器供电电压的波动、换热器冷水温度的波动以及管道温升引起的送风温度的变化。数值为0.1℃。渗透空气干扰是一种随机干扰，它随培养箱外房间温度和渗透风量的变化而变化。它是影响培养箱室温的一个重要因素。当入渗风扰动为0.1℃、0.2℃、0.3℃、0.4℃时，PID控制的仿真曲线如图4～图7所示。由图4至图7可知，当入渗风扰动θif不大于0.3℃时，培养箱温度波动小于0.2℃，满足培养箱恒温精度要求。但当入渗风扰动θif为0.4℃时，培养箱温度波动大于0.2℃，超出了允许范围。 6结论通过以上模拟分析，得出：恒温箱的恒温精度为27±0.2℃，但由于实验培养箱的特殊性，孵化器内部和外部有很多干扰。只有当设备散热干扰为14.7℃，送风温度干扰为0.1℃，渗透空气干扰不大于0.3℃时，PID控制才能保证培养箱恒温精度，满足使用要求。

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薄膜蒸发器应用及特点

薄膜蒸发器是通过旋转刮膜器强制成膜，并高速流动，热传递效率高，停留时间短，可在真空条件下进行降膜蒸发的一种新型蒸发器。薄膜蒸发器是一种蒸发器的类型，特点是物料液体沿加热管壁呈膜状流动而进行传热和蒸发，优点是传热效率高，蒸发速度快，物料停留时间短，因此特别适合热敏性物质的蒸发。薄膜蒸发器机组由蒸发器、汽液分离器、预热器三个部件和一只简易分离器组成，蒸发器为升膜式列管换热器。该蒸发器具有生产能力大、效率高、物料受热时间短等特点，适用于制药、食品、化工等行业的稀溶液浓缩，本设备与物料接触部分均采用不锈钢制造，具有良好的耐腐蚀性能，经久耐用，符合药品卫生要求。性能特点：真空压降小，操作温度低，受热时间短，蒸发强度高，操作弹性大。在热交换工程中，刮板式薄膜蒸发器得到广乏的应用。尤其对热敏性物料（时间短暂）的热交换，刮膜器有利于热交换的进行，并通过不同的刮膜器设计，能进行复杂产品的蒸馏。

薄膜蒸发器各个部件的作用介绍2

5.蒸发筒身又称加热筒身。它是被旋转刮板强制成膜的物料与夹套内加热介质进行热交换的蒸发面。蒸发筒身的内径及长度由蒸发面积及适宜的长径比确定。加热筒身内壁经机床加工和抛光，且与两端法兰连接面一次加工而就，保证设备整体圆心度。经过抛光的筒身内壁光滑洁亮，不易粘料和结垢，有效保证了设备的高传热系数。 6.转子安装在蒸发器筒体内的转子由转轴与转架组成。转子由电机、减速机驱动，并带动刮板作圆周运动。转架采用不锈钢精密铸件加工而成，使其强度、几何尺寸、稳定性等都得到有效保证。 7.刮板由于刮板的运动，将物料不断地在蒸发面上刮成薄膜，以达到薄膜蒸发的效果。

薄膜蒸发器各个部件的作用介绍1

1.电机、减速机它是转子旋转的驱动装置。转子的转动速度将起决于刮板的形式.物料的粘度和蒸发筒身内径；选择刮板合适的线速度是保证蒸发器稳定可靠运行及满意蒸发效果的重要参数之一。 2.分离筒物料由设在分离筒身下端的入口切向进入蒸发器，并经安装在分离筒身内的布料器被连续均匀地分布于蒸发筒身内壁，从蒸发筒身蒸发出的二次蒸汽上升至分离筒，经安装在内的气液分离器，将二次蒸汽可能挟带的液滴或泡沫分离，二次蒸汽从上端的出口引出蒸发器。依据于蒸发器内阻力计算的分离筒身的合理设计，是避免物料“短路”的关键因素之一。(所谓“短路”，系指物料刚进蒸发器，尚未完成蒸发过程，即从二次蒸汽出口离开蒸发器。） 3.布料器布料器安装在转子上。合理的设计，使从切线方向进入蒸发器的物料，通过旋转的布料器，被连续均匀地呈膜上泼布在蒸发面上。 4.气液分离器旋片式气液分离器安装在分离筒上方，它将上升的二次蒸汽可能挟带的液滴或泡沫捕集，并使之回落到蒸发面上。

短程蒸馏器的工作原理

分子蒸馏是利用液相中轻重组份分子逸出液相主体时分子自由程的差来实现分离。要实现分子蒸馏的基本条件是：轻组份分子逸出的分子自由程等于加热面与冷凝面的距离，能正确地达到内置冷凝器实现捕集，而重组份分子逸出的分子自由程要小于加热面与冷凝面的距离，使其不会达到内置冷凝器，也就是内置冷凝器只捕集轻组份的分子，而实现轻重组份的分离。　　短程蒸馏器就是根据分子蒸馏的原理而设计的，是模拟分子蒸馏的模型，由于其加热面和冷却面的距离很近，阻力很小，故称短程蒸馏器。由于内置冷凝器的作用，能把汽化的汽相瞬间液化，收缩体积，因此能维持设备内部的高真空。短程蒸馏器的操作真空可达1Pa,是其它蒸发、蒸馏设备难以达到的,因此，短程蒸馏器适用于在常压下高沸点，用普通分离方法难以分离的物料，作为一种新型的液--液分离设备已有很多行业得到了成功经验。根据物料特性的不同，也有各种刮板形式的选择，原理与刮板蒸发器相似。

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