摘要：温度是影响沼气发酵产气率的关键因素,发酵池的热负荷是沼气工程加温系统设计与选型的基础,关系到发酵系统的稳定运行与加温系统的经济性。精确计算出发酵池热负荷,有利于将加温系统供能侧与发酵池需能侧匹配,并探索出加温系统的最佳系统配置和运行策略,以降低能耗和成本。在分析沼气工程发酵设备物理和数学模型基础上,采用逐时累加法计算发酵池围护结构散热量,得到发酵池热负荷的全年动态变化规律,将稳态算法的时间步长由1个月缩短到1 h,提高了计算精度。研究结果表明,在(25±1)℃、(30±1)℃和(35±1)℃3种不同工况下,热负荷的模型计算结果与试验测量结果相对误差分别为-5.98%、3.93%和5.39%,对于沼气工程保温和增温设计具有一定的理论意义和参考价值。

摘要：沼气工程全混式厌氧发酵池加温负荷计算准确性关系到整个系统设计合理性、运行稳定性和系统经济性,明确加温负荷模型并了解主要因素对其影响特性非常重要。针对上海实际沼气工程全混式厌氧发酵池热过程,建立加温负荷物理和数学模型,为分析加温负荷各组成部分的大小、对全年加热量的影响,提出月平均负荷百分比、月围护结构散热率、月平均池容日负荷、全年池容总加温负荷以及设计池容加温负荷5个指标。考察不同发酵温度和顶膜保温层厚度等主要因素对加温负荷的影响得出:上海地区发酵温度为(30±1)、(35±1)℃的加温负荷约是发酵温度为(25±1)℃的1.54和1.94倍;发酵温度35℃相对于发酵温度30℃,总加温负荷增加约40%,同时热量获得的难度加大,源侧进水温度相同时热泵机组制热能效比(coefficient of performance,COP)下降约0.6;确定经济发酵温度为30℃;通过对比顶膜采用橡塑保温层厚度分别为0、25、50和75 mm对加温负荷的影响,得出每增加25 mm橡塑保温层后围护结构散热负荷减少率为67.99%、16.49%和7.28%,总加温负荷减少率为48.02%、7.17%和2.85%,确定上海地区顶膜经济保温层厚度为50 mm。根据模型计算加温负荷结果与实际工程试验计算结果相比,相对误差在0.6%~7.8%之间,结果可以为沼气工程加温负荷计算和保温层厚度提供参考。

摘要：预测控制算法作为一种约束优化控制算法,能够实现良好的模型预测、滚动优化以及反馈校正等基本功能。但是由于控制对象具有非线性、大滞后、控制精度要求高等特点,单一的控制手段往往无法完全应对。对此论述了MPC-PID的串级控制方法,阐释了模型预测控制的常见预测控制算法和基本理论内涵,并针对传统控制过程中存在的大滞后、非线性的问题提出了一种基于模型预测控制的自适应PID控制方法,该方法以未来一段时间内预测的系统输出和期望值之间的平方误差最小为原则,指导PID控制器进行参数优化,实现自适应控制的过程。设计内容和设计框架可以为大型化、集成化和复杂化的控制系统设计提供参考和借鉴。

摘要：本文详细阐述笔者教学团队经过3个轮次的教学实践和持续改进,逐步形成的“生物反应工程”翻转课堂教学特色,重点论述了翻转课堂主题内容的选择、实施过程、评价方法以及实施效果等内容。结合课程专业知识,选择行业和社会当下的热点话题作为翻转课堂的主题内容,学生以项目小组的形式自主开展资料搜集、分析讨论并汇报答辩。从讨论报告、答辩汇报、使用新工具和团队合作4个方面,客观评价学生综合素养的提升改变。通过分析3届生物工程专业学生的课程成绩分布与课程目标达成情况,“生物反应工程”翻转课堂的设计实施可以提升学生学习的主观能动性,提高课程成绩,帮助学生达成课程目标。因此,文中所述翻转课堂的设计与实施方法有望为应用型本科院校专业基础课程的教学改革提供基础,为培养适应新时代需求的理论知识扎实、创新分析思维强和团队协作能力佳的新型综合人才奠定基础。