[发明专利]一种陶瓷喷雾干燥过程能耗建模方法

权利要求书

1.一种陶瓷喷雾干燥过程能耗建模方法，其特征在于，依次包括以下过程：

建模过程，采集喷雾干燥塔的工艺参数，根据焓平衡原理构建喷雾干燥过程比能耗模型；

模型分析过程，通过Sobol’全局敏感型算法对所述喷雾干燥过程比能耗模型输入的工艺参数进行全局敏感型分析，得到所输入的工艺参数的全局敏感性指数，并将全局敏感性指数大于设定值的工艺参数筛选出来，作为可变因素；

和参数优化过程，以陶瓷喷雾干燥过程的比能耗作为响应，通过响应曲面法对所述可变因素进行优化，得到陶瓷喷雾干燥过程的最优参数组合；

模型分析过程包括以下步骤：

步骤B1，定义所述喷雾干燥过程比能耗模型的输入的工艺参数为输入参数，确定每个输入参数的取值范围和分布形式，通过采样生成每个输入参数的随机样本，从而得到一系列样本组合；

步骤B2，将所述样本组合输入至所述喷雾干燥过程比能耗模型中，计算得到所述喷雾干燥过程比能耗模型的输出结果；

步骤B3，通过Sobol’全局敏感型算法分析所述样本组合和输出结果，得到各个输入参数的一阶全局敏感性指数和总体全局敏感性指数，并将一阶全局敏感性指数和总体全局敏感性指数均大于设定值的工艺参数筛选出来，作为可变因素；

步骤B1中，所述输入参数的分布形式为均匀分布；

步骤B3中，所述Sobol’全局敏感型算法为将喷雾干燥过程比能耗模型作为目标函数Y＝f(x)，从而将样本组合定义为X＝f(x₁,x₂,...,x_p)，目标函数Y＝f(x)分解为2ⁿ个递增项之和：

其中，f₀为常量，f₀以外的项对其所包含的任一变量的积分一定为零：

其中，1≤i₁≤i₂≤...≤i_s≤p，i_w∈{i₁,i₂,...,i_w}；

然后，通过采样将目标函数的方差分解为单一输入参数作用产生的直接方差和参数之间交互作用产生的间接方差，从而计算出模型响应的各项偏方差为：

表示变量x_i不变而其他变量发生改变时目标函数Y的偏方差，同理求出其他各阶的偏方差；

目标函数Y的总体方差由所有偏方差之和构成：

从而得到各个输入参数的一阶全局敏感性指数S_i和总体全局敏感性指数S_Ti：

其中，S_ij称为二阶敏感性系数表示x_i与x_j相互作用对输出产生的影响，依此类推，S_1,2,...,n称为n阶敏感性系数；

所述参数优化过程包括以下步骤：

步骤C1，根据喷雾干燥塔的实际生产条件，确定各个可变因素的变化范围；

步骤C2，以陶瓷喷雾干燥过程的比能耗作为响应，使用BBD试验设计进行试验，获得多元回归方程，拟合出响应曲面模型；

步骤C3，对所述可变因素进行不同组合以生成不同试验组合，将试验组合逐一输入响应曲面模型以生成不同响应结果，在一系列响应结果中筛选出陶瓷喷雾干燥过程的最优参数组合。

2.根据权利要求1所述的陶瓷喷雾干燥过程能耗建模方法，其特征在于，所述建模过程包括以下步骤：

步骤A1，采集喷雾干燥塔的工艺参数；

步骤A2，根据焓平衡原理建立干燥过程的焓平衡方程，和根据物料平衡原理建立干燥过程的水分平衡方程；

步骤A3，联立焓平衡方程与水分平衡方程求解，得到干燥过程的绝干空气流量L与出塔尾气湿含量H₂，进而得到过程消耗的总热量即总能耗Q_M；

步骤A4，根据比能耗定义获得陶瓷喷雾干燥过程比能耗模型。