直管气流干燥氧化铝过程计算机仿真
过控课程设计报告-拜耳法生产氧化铝焙烧过程控制系统设计
《过程控制课程设计》任务书设计题目：拜耳法生产氧化铝焙烧过程控制系统设计姓名姓名姓名目录一、任务设计及要求 (3)1、任务 (3)二、相关背景及数据 (4)2.1氧化铝工艺 (4)2.2控制指标及要求 (4)三、各因素对主炉温度的影响 (5)3.1 煤气流量 (5)3.2氢氧化铝给料量的影响 (6)3.3空气流量 (6)四、方案选择 (7)4.1方案比较 (7)五、设备和仪表的选型 (9)5.1温度变送器 (9)5.2控制器 (10)5.3调节阀 (10)六曲线拟合及传递函数 (11)七、总结 (14)八、参考文献 (14)一、任务设计及要求1、任务1、了解生产工况：研究过程控制单元的生产工艺及工作环境，在这一阶段还需要收集工艺中有关的物性参数和重要数据。
2、明确控制要求：找出被控对象，针对可能出现的干扰因素分析控制目的及其应达到的控制效果。
3、拟定控制方案：按照现场的特点、控制室与现场的相对位置及系统的控制要求，确定合理的控制系统类型，定出各检测点、控制点的实际位置，初步分析控制系统的性能。
4、制定控制流程图：根据工艺特点以及控制方案画出系统的控制工艺流程图及控制方框图。
5、利用生产数据，进行拟合，得到控制对象传递函数，用于控制仿真。
6、选取被控变量和操纵变量：根据控制要求及工艺合理性进行选取，尽量选取容易检测、无容量滞后或滞后小的变量。
7、过程装置及仪表的选型：根据工艺提供的数据及仪表选型的原则（根据工艺数据和有关计算方法对调节阀进行相应的计算），调研产品的性能、质量和价格，选定检测、变送、显示、控制等各类仪表的规格、型号。
另外，对于仪表设备的辅助设备材料（仪表设备在安装过程中，还需要选用一些有关的其它设备材料）也需根据施工要求，进行数量统计，编制仪表安装材料表等。
8、设计总结：对整个设计过程做客观的评价，并阐述控制系统的优、缺点等。
二、相关背景及数据2.1氧化铝工艺目前，我国氧化铝工业采用的生产方法有烧结法，混联法和拜耳法三种，其中烧结法占20．2％，混联法占69．4％，拜耳法占10．4％．虽然烧结法的装备水平和技术水平在今年来有所提高，但是我国的烧结技术仍处于较低水平。
氧化铝浓相输送过程的两相流建模及参数测量问题的研究的开题报告
氧化铝浓相输送过程的两相流建模及参数测量问题的研究的开题报告一、选题的背景与意义氧化铝是一种广泛应用于工业生产中的重要材料，其生产过程中需要进行浓相输送，将浓缩后的氧化铝浆料输送至下一道工艺流程。
但是，在氧化铝浓相输送的过程中，会出现颗粒的堵塞、腐蚀等问题，导致输送效率和设备寿命的降低，因此需要对氧化铝浓相输送过程进行深入研究，提高其效率和可靠性。
基于此，本课题将研究氧化铝浓相输送过程的两相流建模及参数测量问题，以实现对氧化铝浓相输送过程的科学控制和优化设计，从而提高生产效率和产品质量。
二、研究内容与方案本课题的研究内容主要包括以下几个方面：1. 氧化铝浓相输送过程的流体力学性质分析通过对氧化铝浓相输送过程中的液相和固相进行流体力学性质的分析，得到氧化铝浆料的携带速度、浓度和颗粒分布等信息，为后面的两相流建模提供理论依据。
2. 氧化铝浓相输送过程的两相流建模基于流体力学性质的分析结果，建立氧化铝浓相输送过程的两相流动模型，探究其漂移速度、颗粒浓度分布、颗粒堆积及颗粒堵塞等问题。
3. 氧化铝浓相输送过程中参数的测量方法由于氧化铝浓相输送过程是一种非常复杂的多相流动过程，因此需要选择合适的测量方法，对其各项参数进行准确的测量。
本课题将研究不同的测试手段，并通过对比实验和模拟结果，选取最适合氧化铝浓相输送过程的测量方式。
三、研究的意义和目的本课题的研究意义主要包括以下几个方面：1. 提高氧化铝浓相输送过程的效率与可靠性通过对氧化铝浓相输送过程的两相流建模及参数测量的研究，使得生产工作者能够更好地控制和优化输送过程，实现在保证产品质量的前提下提高生产效率。
2. 探究两相流在工业场景中的特性本课题的研究还可深入探究两相流在工业场景中的特性，对于相关行业的发展以及资源的合理利用都有着重要的参考意义。
3. 为未来的研究提供理论和技术支持本课题的研究将为未来相关领域的研究提供理论和技术支持，如氧化铝浓相输送过程的机器学习优化、氧化铝浆料特性的研究等。
氧化铝蒸发的动态过程建模与仿真
· 281·
［ 8 ］
（ 11 ）
根据饱和水蒸气热焓表 式：
关系回归成如下算
2． 2
系统热量平衡 根据传热速率方程
［7 ］
h = 2495 ． 867 + 1 ． 741 T + 2 ． 653 × 10 － 3 T2 － 1 ． 956 × 10 － 5 T3
， 新蒸汽在 Ⅰ 效汽室内 下：
C p = 4 ． 186 － 2 ． 923 x1 － 3 ． 266 x2 － 0 ． 071 x3 H = Cp T （ 13 ）
dx i2 1 s = （ F i x i20 － F in， i x i2 － V i x i2 + V i x i2 ） dt M i in， dx i3 1 s = （ F i x i30 － F in， i x i3 － V i x i3 + V i x i3 ） dt M i in， （ 7） （ 8）
式中
F in， — —第 i 效蒸发单元的进料量； i— F out， — —第 i 效蒸发单元的出料量； i — Vi — — —第 i 效蒸发器出口乏汽量； V
s i
— — —第 i 级闪蒸器进第 i 效蒸发器乏
s
x210 = （ Fout， 其中， 4 x10 + Ffeed3 x11 ） / Fout， 4 + Ffeed3 ） 。 ， 同理 由铝氧和苛碱质量平衡方程分别得出 铝氧和苛碱微分方程：
则蒸发器和闪蒸汽出口料液热焓分别为 ： （ 17 ） ， （ 21 ） ， （ 22 ） 得各效蒸 由式（ 6 ） ～ （ 8 ） ， 发器出料温度微分方程：
dT e 1 i e e = ［ Q + F in， i T i + 1 C p（ i + 1 ） － F in， i T i C pi0 + dt M i C pi i
氧化铝生产过程在线监测系统的设计
自动化控制 • Automatic Control134 •电子技术与软件工程 Electronic Technology & Software Engineering 【关键词】氧化铝 在线监测 设计 应用新时期以来，伴随着电解铝行业的规模发展，氧化铝行业也取得了较大成就。
资料显示，我国氧化铝行业全球占比达到53%，氧化铝的进口下降到7%。
就氧化铝行业的发展而言，其市场总量、消费总量、核心技术装备、生产技术管理以居于世界前列。
而不可忽视的是，氧化铝的生产过程中，多个工序具有多变量，强耦合、难监测的特点，而同时部分工序的结巴、堵塞等情况较为严重，这就对氧化铝的在线监测系统提出了更高的要求。
亟待需求更为先进的监测设备和控制系统来达成基于生产目标的过程性优化，从而提升生产控制能力的不断提升。
氧化铝生产的在线监测系统是基于沉降槽来完成系统方式的设计和应用。
沉降槽属锥形结构，其主要是实现氧化铝生产过程中固液分离，从而有效减少电解铝生产过程中的二次反应。
同时获得氧化铝生产过程中的浮游物含量低，高产量溢流和液固比合格的底流。
1 氧化铝沉降槽系统设计方案氧化铝沉降槽的耙机负荷可视为氧化铝生产的重要评测指标。
氧化铝耙机负荷的大小直接决定了沉降槽物料沉积的多少。
若氧化铝生产线沉降槽内的沉积物过度则会在较大程度上导致耙机负荷过载，从而诱发沉降槽的生产事故。
因此，可选择性地在沉降槽蜗杆的弹簧处建立在线监测报警系统，来实现对这一生产环节的控制。
其工作原理为：当沉降槽内沉积物增多时，蜗杆拉簧被压缩。
而后在通过传感器将弹簧的负压波动上传至控制器并在数显屏上将机载负荷进行实时显示。
而在生产过程中，若氧化铝沉降槽的负荷达到或超过警戒值时，会自动发出声光报警，提升工作人员进行及时处置，从而有效地避免在氧化铝生产过程中的垮槽等恶性事故发生几率。
2 分离式沉降槽耙机的硬件构成氧化铝生产过程在线监测系统的设计文/刘柯楠 方运涛可编控制器是分离式沉降槽耙机的主要硬件，它具有环境适应力强，灵活通用、维修简单等特点，被广泛地应用于工业的自动控制系统。
氧化铝生产中的计算机仿真与自动控制
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流化床干燥综合3D虚拟仿真试验项目操作说明
流化床干燥综合3D虚拟仿真实验项目操作说明流化床干燥综合3D虚拟仿真实验项目是利用动态数学模型实时模拟真实实验流化床干燥的现象和过程，通过3D 仿真实验装置交互式操作，产生和真实实验相一致的实验现象和结果。
根据学生的需求与知识结构，构建了两个层次（基础理论型、仿真操作型）四个教学单元的实验内容，使实践教学内容由验证理论向综合应用、研究设计延伸，使不同层次、不同类型的学生都能在本仿真项目中，根据自己的需要来进行自主学习。
能够体现化工实验步骤和数据梳理等基本实验过程，满足工艺操作要求，满足流程操作训练要求，能够安全、长周期运行。
既能让每位学生都能亲自动手做实验，观察实验现象，记录实验数据，达到验证公式和原理的目的，且能够进一步通过对设备参数的改变，来加深对知识点和原理的理解。
一、干燥工艺及相关设备的认识本单元主要包括干燥工艺的主要原理、流程、设备及过程特点等，并拓展介绍相关的流体输送设备、传热流程及设备。
通过手动设备拆装，观察流化床干燥器内部构件，达到了解其整体结构的目的。
二、流化床干燥单元操作的开车、停车本单元的主要目的是让学生掌握流化床干燥单元的开、停车方法过程中所需要控制的相关参数等。
在这一单元，采用指导模式和自主操作两种学习方式。
指导模式的学习，是学生在软件提示下，进行设备的开停车步骤操作。
学生也可以选择自主操作模式，自主操作设备的开车、正常运行和停车步骤。
基本操作1、快捷键操作：W（前）S（后）A（左）D（右）、鼠标右键（视角旋转）。
图 1-1注：在非中文输入状态下，点击 W 可逐步放大页面，点击 A 界面右移，可使左边装置进入视角，点击 D 界面左移，可使右边装置进入视角，点击 S，退出拉近，界面恢复。
2、进入主场景后，可进入相应实验室，如流体力学实验室，完成实验的全部操作，进入实验室后可回到主场景中。
按住鼠标滚轮上下移动鼠标可进行视角的调整。
3、拉近镜头：鼠标左键双击设备进行操作，还可使用快捷键 W。
计算机模拟在氧化铝生产中的应用ppt课件
• 分解过程 Denis R和Jacques E对种分产品Al(OH)3的粒度和强度进行了研究，并且得
到种分数学模型，认为该模型可以预测种分产品的粒度分布，Theron和 Escalona等对种分模型进行了校正；
Smith Peter和Austin Peter引入两种数学模型来解释种分过程诱导期现象; 美铝公司在拜尔法种分过程中所采用的动态模型可以预测生产量、晶体粒 度分布以及碳酸钠含量。
中铝山西分公司氧化铝三分厂用VisualFoxPro6.0数据库系统来实现高压溶 出物料平衡计算的办法。
《冶金过程计算机模拟与程序设计》
• 脱硅除杂过程 Ho Goen和Robertson通过模拟工业过程中的生产程序,利用生成赤泥来达到
去处铁氧化物; Duncan和Groemping等对拜耳法生产中的结疤情况进行了模拟,并建立了沉
《冶金过程计算机模拟与程序设计》
2 主要存在的问题和原因
• 问题：
1）适用性不广 2）研究片面单一 3) 缺乏完整权威体系
(1)由于铝土矿资源的限制，我国生产氧化铝的方法大多采用联合法和 烧结法，这些方法流程长且复杂，要实现计算机的仿真和自动控制，难度 更大。
(2)无论是计算机技术还是氧化铝生产工艺技术，起步晚，发展不成熟。 (3)多年来，我国把大部分精力放在氧化铝生产工艺和技术的改造上， 对计算机的仿真与自动控制在氧化铝生产上的应用没有给予足够的重视。
《冶金过程计算机模拟与程序设计》
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《冶金过程计算机模拟与程序设计》
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中国长城铝业公司利用计算流体力学(CFD)软件对空气搅拌式种分槽内流 场进行三维数值模拟；
氧化铝仿真使用手册
氧化铝仿真系统使用手册目录一. 工艺内容介绍 (3)1、原矿浆的制备工艺 (3)2、管道溶出工艺介绍 (4)3、赤泥洗涤工艺介绍 (4)4、晶种分解工艺介绍 (4)5、多效蒸发工艺介绍 (5)6、苛化工艺介绍 (6)7、焙烧煅烧工艺介绍 (6)二. 工艺流程说明 (7)1、原矿浆制备工艺流程 (7)2、管道溶出工艺流程 (8)3、赤泥洗涤工艺流程 (9)4、晶种分解工艺流程 (11)5、多效蒸发工艺流程 (12)6、苛化工艺流程 (14)7、焙烧煅烧工艺流程 (15)三. 工艺流程操作规程 (18)1、原矿浆制备操作规程 (18)2、管道溶出操作规程 (20)3、赤泥洗涤操作规程 (23)4、晶种分解操作规程 (27)5、多效蒸发操作规程 (32)6、苛化操作规程 (36)7、焙烧煅烧操作规程 (38)一.工艺内容介绍氧化铝生产方法大致可分为四类，即碱法、酸法、酸碱联合法和热法。
但目前用于工业生产的几乎全属于碱法。
本工艺采用的生产方法是碱法中的拜耳法。
全世界生产的氧化铝和氢氧化铝，有90%以上是采用拜耳法生产的，它适用于处理低硅铝土矿，尤其是在处理三水铝土型铝土矿时，具有其他方法所无可比拟的优点。
拜耳法的实质是如下反应在不同条件下交替进行的。
Al2O3·（1或3）H2O+2NaOH ⇔2NaAl(OH)4 拜耳法的两大过程：即分解和溶出1、铝酸钠溶液的晶种分解过程分子比较低的铝酸钠溶液在常温下，添加氢氧化铝作为晶种，不断搅拌，溶液中的Al2O3便以氢氧化铝形式慢慢析出，同时溶液的分子比不断增大。
2、溶出析出大部分氢氧化铝后的溶液，称之为分解母液，在加热时，又可以溶出铝土矿中的氧化铝水合物，这就是利用种分母液溶出铝土矿的过程。
交替使用以上两个过程就可以一批批地处理铝土矿，得到纯的氢氧化铝产品，构成所谓的拜耳法循环。
本工艺流程所模拟的拜耳法流程主要包括7个重要过程：原矿浆制备、管道溶出、赤泥洗涤、晶种分解、多效蒸发、苛化以及最后的焙烧煅烧。
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直管气 流干燥氧化铝过程 计算机仿真
刘显 茜 ， 陈君 若 刘 美红 王健 东 ， 肖 锋 ， ，
（． １ 昆明理工大学 机电工程学院， 云南 昆明 ６０９ ； ５０３ ２ 郑州轻工业学院 学报编辑部 ， ． 河南 郑州 ４ ００ ） ５０２ 摘要 ： 基于两相流理论 ， 出了一个描述含湿氧化铝颗粒气流干燥过程的一维数学模型． 提 模型考虑 了
化铝颗 粒 的干 燥 湿度．
关键词 ： 两相 流 ； 气流干 燥 ；数 学模 型 ； 数值 模 拟 中 图分 类 号 ：Ｋ ２ ． Ｔ ２４ １ 文献标 识码 ： Ａ
Ｃｏ ｍｐ ｔ ｒ ｓｍ ｕ ａ ｉ ｎ ｏ ｎ ｕ ｕ ｅ ｉ ｌ ｔ ｆｐ ｅ ｍａ ｉ ｒ ｉ ｇ ｗｅ ｏ ｔ ｄ ｙｎ ｔ ｃ
维普资讯
第２ ３卷 第 １期 ２０ ０ ８年 ２月
郑 州 轻 工 业 学 院 学 报 （自 然 科 学 版 ）
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干燥 管 内气 固两相 间 的传热 和传 质 、 固 两相 温 度 和含 湿 量 的 变化 ． 用 Ｇ ｍｓｎ所 提 供 的 努 赛 尔 气 利 ａ ｏ
数 （ ｕｓ ｕ ｂｒ 经验公式对该气流干燥模型进行 了数值计算， Ｎ ｓ ｈｎｍ ｅ） ｅ 得到 了含湿氧化铝颗粒在不 同气
流 干燥条件 的干燥 曲 线． 干燥过 程 中， 在 数值 模 拟 结果与 试验数 据 吻合得 很好 ， 以用来预 测含 湿氧 可