绝热加速量热法的热动力学求解及软件实现

来源 :中国计量大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:slrjlc2009
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绝热加速量热仪是用于化工过程反应风险评估的一种科学仪器,仪器通过测量样品在绝热状态下发生反应失控过程中的温度、压力等数据,经过数据预处理与热惯量因子修正,推算得到热动力学等绝热相关参数。然而,国内针对绝热加速量热法热动力学求解方法的研究还是空白。本文针对现有的热动力学求解方法进行改善和补充,为化工生产、化学品存储和运输过程中的反应风险评估提供可靠数据支持。针对绝热加速量热法数据的单调递增性与准确性的要求,本文以实验时间-温度数据为研究对象,选取温度单调筛选和无迹卡尔曼滤波算法作为实验数据预处理方法。该方法可有效避免了现有的数据预处理方法在反应动力学计算过程中产生的误差,为进一步热动力学参数计算奠定基础。现有绝热加速量热法数据修正方法中仪器绝热程度与样品比热容不变的条件违背了客观事实,本文采用一种动态修正方法对实验结果进行实时修正。通过不同反应模型实验对比,验证了该修正方法可避免现有修正方法假设条件造成的计算误差,反应动力学计算的准确性提升了20%以上。由于反应模型方程存在高维度和非线性问题,传统的非线性拟合方法难以求得准确的反应动力学参数。本文提出了基于混沌粒子群算法的反应动力学参数寻优方法,并将该算法运用于不同类型反应模型。通过实验对比,验证了该算法有较强全局与局部搜索能力,提升反应动力学计算准确性10%以上。软件设计方面,利用LabVIEW设计了上位机监控软件以及数据分析软件,上位机监控软件实现了实验数据的采集以及实验监控等功能。基于绝热加速量热法热动力学求解方法,设计数据分析软件,实现了绝热数据的处理分析过程。
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