[发明专利]一种连续搅拌反应釜的优化模型

摘要

本发明公开了一种连续搅拌反应釜的优化模型，包括反应釜和优化模型。所述反应釜包括搅拌容器和搅拌机。所述搅拌容器包括筒体、夹套、冷剂泵、热剂泵、温度传感器和温度处理电路。所述搅拌机包括搅拌器、搅拌轴、密封装置和传动装置。所述优化模型获得连续搅拌反应釜的反应最优解。本发明的有益效果在于将实物模型转化为数学模型，设置温度、流量、密度等参数，建立联立方程，建立模型，并用Gams优化软件编程，求最优值。

主权项

一种连续搅拌反应釜的优化模型包括反应釜和优化模型，其特征在于：所述反应釜包括搅拌容器和搅拌机，所述搅拌机位于搅拌容器上方，伸入搅拌容器内；设定投入浓度(cf)、投入温度(Tf)、反应浓度随时间变化(c(t))、反应温度随时间变化(T(t))、冷却液温度(Tc)、恒定液体体积(V)，流量(F)，密度(ρ)，比热容(C_p)，冷却剂温度(T_c)，冷却液流量(F_c)和反应温度(ΔH)，以及一阶阿伦尼乌斯方程，根据质量和能量的平衡反应能得出下列式子：$V\frac{dc}{dt}=F(c_f-c(t\left)\right)-{\mathrm{Vk}}_{10}\exp (-E/RT)c\left(t\right),c\left(0\right)=c_{init}$$\begin{array}{c}{\mathrm{\ρC}}_{p}V\frac{dT}{dt}={\mathrm{F\ρC}}_p\left(F_f-T\left(t\right)\right)+{\mathrm{\ΔHVk}}_{10}\exp \left(-E/RT\right)c\left(t\right)\\ +F_c{\mathrm{\ρC}}_p(T_c-T),T\left(0\right)=T_{init}\end{array}$定义参数：θ＝V/F；αu＝F_c/V；y_f＝ρC_pT_f/Δ_H；n＝EρC_p/(RΔ_H)；y_c＝ρC_pTc/Δ_H；重新定义状态：c←c/c_f,T←ρC_pT/Δ_H可以得到：$\frac{dc}{dt}=(1-c(t\left)\right)/\mathrm{\θ}-k_{10}\exp (-n/T)c\left(t\right),c\left(0\right)=c_{init}$$\frac{dT}{dt}=(T_f-T(t\left)\right)/\mathrm{\θ}-k_{10}\exp (-n/T)c\left(t\right)+\mathrm{\α}u(T_c-T),T\left(0\right)=T_{init}$将上述参数在GAMS进行编程，进而转化为求Cmin的值的问题，通过电脑模拟的方式，对连续搅拌反应釜进行优化模拟：$Cmin={\∫}_0^{tf}{\mathrm{\α}}_1{(\stackrel{\‾}{c}-c(t\left)\right)}^2+{\mathrm{\α}}_2{(\stackrel{\‾}{T}-T(t\left)\right)}^2+{\mathrm{\α}}_3{(\stackrel{\‾}{u}-u(t\left)\right)}^{2}dt$求解上述Cmin的最小值，获得连续搅拌反应釜最优解。