牛奶污染下的板式换热器动态建模与仿真研究

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"该研究文章探讨了在牛奶污垢影响下的板式换热器的动态建模和仿真。通过详细的动态模型,对复杂的板式换热器进行了数学建模,结合了一个基于反应/质量传递机制的复杂污垢模型。所有影响牛奶热处理的重要因素都得到了正式量化。最终模型由一组偏微分、积分和代数方程组成。通过对动态优化问题的求解进行了参数估计分析。模拟结果与现有的实验工作相吻合。为了展示污垢行为的各个方面,考虑了三种具有复杂流体布置的不同配置。模拟结果为理解影响牛奶污垢的关键因素提供了重要见解。该研究发表于2000年的《化学工程科学》杂志,由Michael C. Georgiadis和Sandro Macchietto等人撰写。" 这篇论文详细阐述了在处理牛奶热处理过程中,如何利用动态建模和仿真技术来研究板式换热器的性能。动态建模是解决复杂系统如板式换热器在处理乳制品时所面临的挑战的关键,因为它可以捕捉到实时变化和过程中的非线性特性。文章中提到的复杂污垢模型考虑了化学反应和质量传递,这有助于理解和预测污垢形成的过程。 数学建模部分包括建立偏微分方程(PDEs)、积分方程和代数方程,以全面描述板式换热器的热动力学行为。这些方程组可以模拟流体流动、传热以及污垢积累对系统性能的影响。通过参数估计分析,研究人员能够确定模型参数,这通常涉及到优化问题的求解,以使模型预测与实际实验数据尽可能一致。 在实际应用中,他们模拟了三种不同的流动配置,这不仅展示了不同设计下污垢行为的差异,也为优化换热器设计提供了参考。通过对比分析,可以深入理解哪些因素(如流速、温度、材料性质等)对污垢形成和热效率有显著影响,从而有助于改进设备设计,减少污垢积累,提高换热效率。 这项工作为板式换热器在乳制品加工中的动态性能评估提供了一种科学方法,对于提升食品工业中的热交换效率和产品质量具有重要意义。此外,这种建模和仿真技术也可以扩展到其他可能存在污垢问题的工业应用中,例如在化工、能源和环境工程等领域。