發(fā)布時間：2021-01-15 06:13

　　隨著科技和經濟的發(fā)展,化工產品在各個領域得到了廣泛應用,同時也對化工產品質量和過程自動化提出了更高要求。高溫合成反應爐（箱式馬弗爐和管式氣氛爐）是化工材料合成的核心設備,盡管其溫度控制已非常成熟,但有關反應體積及壓力控制的研究卻非常罕見。基于此,本論文擬構建一個箱式馬弗爐用體積可控的反應坩堝及重點設計一套管式氣氛爐用壓力自動控制系統(tǒng)。并以當前較熱門的化工產品——氮摻雜三維活性石墨烯儲能材料作為應用對象,對上述控制裝置進行了全面的測試運行。在前期文獻綜述中,總結了化工合成過程控制的發(fā)展現(xiàn)狀,通過自動控制理論和技術的合理利用,化工合成的各個環(huán)節(jié)和各種參數(shù)可以實現(xiàn)自動操縱、自動分析和自動調節(jié)�；�于STM32微處理器構建的PID控制器既保留了簡易型和穩(wěn)定性,又具有性價比高優(yōu)點,與其他設備（如PID控制器、傳感器、執(zhí)行模塊等）聯(lián)合使用可以實現(xiàn)特定過程及功能（如液位、濕度、壓力等）的自動化控制。通過對過程控制的系統(tǒng)、理論及技術問題總結分析,積累了相關方法與理論,為實驗開展建立了有利條件。為了實現(xiàn)高溫管式氣氛爐微正壓合成,本論文設計并實現(xiàn)了一個基于單片機的壓力自動控制系統(tǒng),單片機的主控芯片選用基于C... 

【文章來源】：華南理工大學廣東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：81 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 化工合成過程控制的發(fā)展現(xiàn)狀
        1.2.1 化工自動化控制的基本概念
        1.2.2 化工自動化控制的應用系統(tǒng)
            1.2.2.1 分散控制系統(tǒng)（DCS）
            1.2.2.2 可編程控制器（PLC）
            1.2.2.3 比例/積分/微分控制器（PID）
        1.2.3 化工合成的溫度控制技術
        1.2.4 化工合成的壓力控制技術
        1.2.5 化工合成的體積控制技術
    1.3 材料高溫合成可控裝置的基本介紹
        1.3.1 高溫箱式馬弗爐及控制原理
        1.3.2 高溫管式氣氛爐及控制原理
        1.3.3 高溫合成裝置的優(yōu)點及缺點
    1.4 氮摻雜三維活性石墨烯的研究進展
        1.4.1 氮摻雜三維活性石墨烯的合成方法
        1.4.2 氮摻雜三維活性石墨烯的可控技術
        1.4.3 氮摻雜三維活性石墨烯的儲能應用
    1.5 選題思路和創(chuàng)新陳述
第二章 氮摻雜三維活性石墨烯納米片的制備原理和裝置設計
    2.1 引言
    2.2 三維活性石墨烯納米片的制備原理
        2.2.1 過渡金屬單質催化石墨化基本原理
        2.2.2 堿金屬氧化物催化石墨化基本原理
    2.3 三維活性石墨烯納米片的裝置設計
        2.3.1 掩埋式體積可調型反應裝置的設計
        2.3.2 體積可調型反應坩堝的自動化控制
    2.4 氮摻雜三維活性石墨烯納米片的制備原理
        2.4.1 氮摻雜石墨烯制備原理及影響因素
        2.4.2 反應系統(tǒng)壓力對氮摻雜結構的影響
    2.5 氮摻雜三維活性石墨烯納米片的裝置設計
        2.5.1 管式氣氛爐壓力自動控制系統(tǒng)的設計
            2.5.1.1 壓力控制電子開關組成
            2.5.1.2 電磁閥組成
            2.5.1.3 氣體流量計
            2.5.1.4 高溫管式氣氛爐
        2.5.2 壓力自動控制系統(tǒng)的性能調試及優(yōu)化
    2.6 小結
第三章 氮摻雜三維活性石墨烯納米片的可控制備和影響因素
    3.1 引言
    3.2 三維活性石墨烯納米片的可控制備
        3.2.1 化學試劑及儀器設備
        3.2.2 制備流程及技術路線
        3.2.3 過程優(yōu)化及控制參數(shù)
    3.3 體積控制對三維活性石墨烯納米片結構的影響
        3.3.1 體積控制對晶體結構的影響
        3.3.2 體積控制對形貌結構的影響
        3.3.3 體積控制對孔隙結構的影響
    3.4 氮摻雜三維活性石墨烯納米片的可控制備
        3.4.1 化學試劑及儀器設備
        3.4.2 制備流程及技術路線
        3.4.3 過程優(yōu)化及控制參數(shù)
    3.5 壓力控制對氮摻雜三維活性石墨烯納米片結構的影響
        3.5.1 壓力控制對晶體結構的影響
        3.5.2 壓力控制對形貌結構的影響
        3.5.3 壓力控制對摻氮含量的影響
    3.6 小結
第四章 氮摻雜三維活性石墨烯納米片的性能檢測和儲能應用
    4.1 引言
    4.2 體積及壓力控制最優(yōu)化石墨烯產品的電化學性能檢測
        4.2.1 三電極測試系統(tǒng)構建和實施
        4.2.2 體積最優(yōu)化三維活性石墨烯納米片的三電極電化學性能
        4.2.3 壓力最優(yōu)化氮摻雜三維活性石墨烯納米片的三電極電化學性能
    4.3 體積及壓力控制最優(yōu)化石墨烯產品的電容器儲能應用
        4.3.1 紐扣超級電容器裝配和實施
        4.3.2 體積最優(yōu)化三維活性石墨烯納米片的紐扣式電容器性能
        4.3.3 壓力最優(yōu)化氮摻雜三維活性石墨烯納米片的紐扣式電容器性能
    4.4 小結
第五章 結論與展望
    5.1 結論
    5.2 展望
參考文獻
攻讀碩士學位期間取得的研究成果
致謝
答辯委員會對論文的評定意見


【參考文獻】：
期刊論文
[1]真空變壓吸附分離氮氣甲烷的模擬與控制[J]. 韓治洋,丁兆陽,韓旸湲,沈圓輝,張東輝.  化工學報. 2018(02)
[2]基于Simulink的汽車行駛速度PID控制系統(tǒng)仿真[J]. 趙斌,董浩,張建.  汽車實用技術. 2018(02)
[3]基于STM32微處理器的可編程序控制器設計[J]. 沈方華.  教育現(xiàn)代化. 2017(34)
[4]DCS與PLC在化工領域的應用研究[J]. 王會泳.  化工管理. 2017(17)
[5]基于STM32的電刷鍍設備鍍筆壓力控制系統(tǒng)設計[J]. 荊學東,汪澤濤.  儀表技術與傳感器. 2017(05)
[6]電磁閥視在功率及動作響應時間測試方法的研究[J]. 單軍波,候常青.  液壓氣動與密封. 2017(03)
[7]可編程控制器的特點及其發(fā)展動向[J]. 王廣武.  科技傳播. 2016(08)
[8]基于STM32巡線機器人軟件系統(tǒng)的研究與分析[J]. 劉妍琳.  電子技術與軟件工程. 2016(01)
[9]基于氮摻雜三維石墨烯/血紅蛋白的丙烯酰胺電化學傳感器制備及應用[J]. 趙麗,林春水,劉叢叢,趙婷婷,宋昕鴻,陳曦.  分析科學學報. 2015(05)
[10]基于STM32和PLC的自動控制系統(tǒng)設計[J]. 余歡,麻紅昭.  工業(yè)控制計算機. 2015(08)

博士論文
[1]氮摻雜石墨烯及其復合材料相關性能的研究[D]. 周攀.北京交通大學 2017
[2]防治煤自燃的無機固化泡沫產生裝置及實驗研究[D]. 祝超.中國礦業(yè)大學 2016
[3]三維結構石墨烯的可控制備及物性研究[D]. 宋雪芬.重慶大學 2016

碩士論文
[1]超級電容器石墨烯基電極材料制備及電化學性能研究[D]. 詹亞利.河北大學 2017
[2]氮摻雜石墨烯電極的構筑及其電化學性能研究[D]. 秦平.上海大學 2016
[3]氮摻雜三維多孔石墨烯修飾電極作為電化學傳感器的應用研究[D]. 楊奇.北京理工大學 2016
[4]三維氮摻雜多孔炭/石墨烯的合成及應用[D]. 趙彥華.湖南大學 2015
[5]電加熱鍋爐DCS系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)[D]. 王亞壘.西安科技大學 2014
[6]面向老人監(jiān)護的信息采集與傳輸系統(tǒng)的研究與實現(xiàn)[D]. 陳永麗.東北大學 2014
[7]氮摻雜多孔炭的制備及其電化學性能研究[D]. 劉哲.大連理工大學 2013
[8]一種生物柴油酯化反應裝置設計及其控制研究[D]. 陳磊.西安電子科技大學 2013
[9]電梯PLC控制系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)[D]. 周樺.電子科技大學 2012



本文編號：2978391