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Matlab在甲胺体系汽液相平衡计算中的应用

作　者: 刘艳凤
导　师: 邱祖民
学　校: 南昌大学
专　业: 化学工程
关键词: 甲胺 MATLAB 汽液平衡人工神经网络(ANN)
分类号: O642.42
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 80次
引　用: 1次
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内容摘要

汽液平衡数据是化学工业发展新产品、开发新工艺、减少能耗、进行三废处理的重要基础数据之一。化工生产中的精馏、冷凝和蒸发等分离过程设备的改造、设计与革新以及对最佳工艺条件的选择,都需要精确可靠的汽液平衡数据。因此汽液平衡(VLE)数据的获取对化工生产具有重要的意义。对于理想体系,其汽液平衡数据的估算相对而言较为容易。但企业关注的体系,尤其是甲胺体系大多数都会偏离理想体系,较难获取。且甲胺沸点低、易挥发、取样困难等,在实验的处理过程中造成一定的困难,因此有关含甲胺的等压汽液平衡的数据十分少见。本文采用MATLAB中最优化和人工神经网络法(ANN)研究甲胺体系的汽液平衡。选用101.325kPa下的一甲胺(MMA)-水、二甲胺(DMA)-水、三甲胺(TMA)-水3组二元体系,一甲胺-二甲胺-水、一甲胺-三甲胺-水、二甲胺-三甲胺-水3组三元体系,一甲胺-二甲胺-三甲胺-水一组四元体系为研究对象,用MATLAB最优化工具箱来进行Wilson模型参数回归和泡点计算。以实验测定的汽液平衡(VLE)数据作为人工神经网络的学习样本,建立这7组研究体系的VLE预测模型,并以实验数据作为检验样本来检验网络模型的预测能力。分别用BP网络模型由二元系推算三元系、四元系和由三元推算四元系的VLE数据,同时,从一甲胺-二甲胺-水、一甲胺-三甲胺-水、二甲胺-三甲胺-水三个三元系中用BP网络模型预测出一甲胺-二甲胺、二甲胺-三甲胺、一甲胺-三甲胺三个二元系的VLE数据,从常压下甲胺二元系VLE数据预测高压下此二元系的VLE数据,并与Wilson模型推算值和文献值做比较。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
第1章绪论  8-11
  1.1 概述  8-9
  1.2 甲醇胺化有关产品及应用  9
  1.3 甲醇胺化有关产品的相平衡研究概况  9-10
  1.4 本文的研究内容  10-11
第2章汽液平衡数据的关联与预测  11-20
  2.1 传统的汽液平衡热力学计算方法  11-13
    2.1.1 状态方程法  11-12
    2.1.2 经验估算法  12-13
  2.2 汽液平衡数据的测量与估算  13-18
    2.2.1 汽液平衡数据的测定方法  13-14
    2.2.2 汽液平衡计算的经典热力学方法  14-18
  2.3 MATLAB简介  18-20
    2.3.1 最小二乘法  19
    2.3.2 人工神经网络  19-20
第3章 MATLAB非线性最小二乘法预测汽液平衡  20-29
  3.1 非线性最小二乘法及其函数  20-21
  3.2 程序说明  21
  3.3 非线性最小二乘法预测汽液平衡  21-25
    3.3.1 Wilson模型参数回归  23-25
    3.3.2 泡点计算  25
  3.4 由常压汽液平衡数据推出高压汽液平衡数据  25-29
    3.4.1 气体在液体中的溶解度  25-26
    3.4.2 由常压汽液平衡数据推到高压汽液平衡数据  26-29
第4章人工神经网络法预测汽液平衡  29-44
  4.1 人工神经网络概述  29
  4.2 BP神经网络  29-30
  4.3 BP工作原理  30-32
  4.4 BP算法的改进  32-34
    4.4.1 BP算法的局限  32-33
    4.4.2 改进的主要方法  33
    4.4.3 Levenberg-Marquart算法(L-M)  33-34
  4.5 BP网络设计分析  34-36
  4.6 人工神经网络法在汽液平衡中的应用  36-44
    4.6.1 ANN模型用于预测甲胺体系的汽液平衡  37-39
    4.6.2 人工神经网络法推算多元体系的汽液平衡  39-43
    4.6.3 人工神经网络法用常压预测高压汽液平衡数据  43-44
第5章结果与讨论  44-50
  5.1 纯物质的Antoine常数及临界性质  44
  5.2 二元体系的关联结果  44-45
  5.3 二元体系的VLE数据及相图  45-46
  5.4 三元体系VLE数据和相图  46-47
  5.5 四元体系VLE数据  47-48
  5.6 甲胺二元系VLE数据的预测  48-49
  5.7 甲胺二元体系高压汽液平衡数据的预测  49-50
第6章结论与展望  50-52
  6.1 本研究的研究成果  50
  6.2 本研究的不足之处  50-51
  6.3 研究展望  51-52
致谢  52-53
参考文献  53-57
附录  57-80
攻读学位期间的研究成果  80

Matlab在甲胺体系汽液相平衡计算中的应用

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