基于MCGS控制的多相流实验装置的研制及其实验应用

论文摘要

近年来,多相流在一系列现代工程中得到广泛应用而且促进了相关工程设备的发展和创新。涉及多相流的工程设备有新型的相变换热器、锅炉、蒸发器、冷凝器、空间设备、制冷剂、核反应堆、分离设备、过滤设备、流化床反应器、生物质流化热裂解制取设备、石油化工设备和多相流泵等。无论在热工流体的理论研究上还是在工程实践中,多相流实验装置都是进行相关研究不可缺少的实验手段。正因为如此,多相流实验装置的研制也是进行热工流体领域实验技术研究的重要方向,小型多相流实验装置广泛运用于各高校、各科研单位的研究机构中。在借鉴现有的多相流实验装置的设计理念和思路的基础上,结合装置自身需实现的实验功能和要求,本着投资少、功能强的思路,本论文对多相流实验装置的各个系统进行了深入的分析和研究,设计了实验装置的实验流程、确定了装置各部分设备的选型、分析和确定了实验装置的控制系统的硬件系统的各部件的选型以及控制系统中组态软件和编程软件的选择。控制系统采用PC-BASED系统,由组态软件MCGS与Visual Basic混合编程实现,MCGS开发控制系统的界面,Visual Basic处理系统采集的信号,两者通过专用接口完成通讯。该装置是一套低成本、却能实现多功能的小型多相流实验装置,本文阐述了该装置在涉及多相流领域的多个实验项目进行的应用和研究：气液两相流流动型态的测定、识别实验,物料流态化特性实验、流态化固体颗粒对传热特性影响实验等,对各个实验项目的实验过程和方法以及实验结果进行分析和研究。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 课题的背景
• 1.2 实验装置研究的目标、涉及的相关理论
• 1.2.1 流态化固体颗粒强化传热的理论基础及研究进展
• 1.2.2 流态化固体颗粒强化传热的研究意义
• 1.2.3 物料流态化的理论基础
• 1.2.4 物料流态化特性实验的研究意义
• 1.3 国内多相流实验装置的现状
• 1.4 论文研究的优点
• 1.5 论文完成的主要工作
• 1.6 本章小结
• 第2章 多相流实验装置的设计
• 2.1 装置设计的依据
• 2.1.1 实验流体
• 2.1.2 流动型态
• 2.1.3 流态化
• 2.2 装置的分析与部件组成
• 2.2.1 实验装置设计的技术参数
• 2.2.2 实验装置简图
• 2.2.3 实验系统说明以及实验流程
• 2.3 测量仪表选型
• 2.3.1 液体流量计选型
• 2.3.2 气体流量计选型
• 2.3.3 温度传感器选型
• 2.3.4 压力、压差传感器选型
• 2.4 供给系统选型
• 2.5 调节阀选型
• 2.6 实验管线设计
• 2.7 小结
• 第3章 实验装置控制系统的设计
• 3.1 控制系统功能与要求
• 3.2 系统操作对象
• 3.3 控制系统的介绍及方案选择
• 3.4 控制系统的硬件部分组成
• 3.4.1 传感器接口
• 3.4.2 板卡选择
• 3.4.3 工控机的选择
• 3.5 控制系统软件设计分析
• 3.5.1 组态软件介绍及特点
• 3.5.2 控制系统软件设计及实现
• 3.6 本章小结
• 第4章 多相流实验装置的运行检验或调试
• 4.1 供给系统（水泵、空气压缩机、蒸汽锅炉）部分的检验
• 4.2 测量、数据采集部分调试
• 4.3 调节阀的运行、调试
• 第5章 多相流实验装置的实验应用
• 5.1 气液两相流流动型态的测定、识别实验
• 5.1.1 实验研究的意义
• 5.1.2 实验方法及过程
• 5.2 物料流态化特性实验
• 5.2.1 实验方法及过程
• 5.2.2 结果与讨论
• 5.2.3 小结
• 5.3 流态化固体颗粒对传热特性影响实验
• 5.3.1 实验方法及过程
• 5.3.2 小结
• 第6章 结论与设想
• 6.1 结论
• 6.2 设想
• 参考文献
• 攻读硕士研究生期间发表的论文
• 致谢