连续冷冻结晶釜的尺寸设计方法及系统与流程

本发明属于结晶釜，尤其涉及一种连续冷冻结晶釜的尺寸设计方法及系统。

背景技术：

1、针对连续冷冻结晶釜，往往采用连续操作模式，物料连续不断地进入釜内，通过不同的分区进行结晶，以实现连续不断出料的目的，这种模式提高了生产效率和稳定性。

2、连续冷冻结晶釜分区包括：

3、换热析晶区：位于釜体顶部，主要功能是实现高效率的热交换。

4、长晶区：位于釜体中部，为结晶提供了一个稳定的温度和流动条件，以利于晶体的生长和成熟，此区域的直径通常小于换热析晶区，有助于控制晶体生长的速度和质量。

5、出晶区：位于釜体底部，晶体在此区域进一步成熟并通过出料口连续出料。

6、针对连续冷冻结晶釜的不同功能分区，釜体的尺寸设计确实至关重要，通过各分区的直径和高度的合理设计，可实现结晶效率、晶体质量以及整体操作的稳定性优化，在设计釜体的尺寸时，需要综合考虑物料的性质(如粘度、热传导性能)、操作条件(如温度、压力)、预期的产量以及设备的经济性和可操作性，尺寸的选择不仅关系到结晶效率，也影响到能耗和设备的整体性能。

技术实现思路

1、本发明中提供了一种连续冷冻结晶釜的尺寸设计方法及系统，可有效解决背景技术中的问题。

2、为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

3、连续冷冻结晶釜的尺寸设计方法，包括：

4、确定物料在连续冷冻结晶釜内各分区的生产目标信息，所述生产目标信息依据于连续冷冻结晶釜的入口及出口的设定物料状态；

5、建立各分区的关联关系；

6、根据所述关联关系建立各分区的尺寸关联模型，对所述尺寸关联模型进行训练及优化；

7、将所述尺寸关联模型应用于所述连续冷冻结晶釜的尺寸方案预测。

8、进一步地，建立各分区的关联关系，包括：

9、收集所述换热析晶区、长晶区和出晶区在不同操作条件下的生产目标信息数据，以及设备的历史操作数据和实验数据，并对各数据进行预处理，获得待使用数据集；根据所述待使用数据集分析各分区之间的关联关系。

10、进一步地，根据所述待使用数据集分析各分区之间的关联关系，包括：

11、将所述待使用数据集按照各分区划分为三个独立的分区数据集；

12、使用皮尔逊相关系数分别计算各分区数据集内部的变量相关性；

13、

14、其中，在每个分区内，xi为变量x的第i个观测值，为各变量x的平均值，yi为变量y的第i个观测值，为各变量y的平均值，-1≤r≤1；

15、根据每个分区得到的所述皮尔逊相关系数分别构建相关矩阵；

16、根据各所述相关矩阵构建跨分区的综合关系图，根据所述综合关系图识别各分区之间的关联关系。

17、进一步地，构建跨分区的综合关系图，包括：

18、确定图结构，定义每个变量为图结构中的节点，两两变量之间的相关性为图结构的边；

19、根据各分区的相关矩阵，分别生成换热析晶区、长晶区和出晶区的子图；

20、根据各所述相关矩阵中变量的物理和工艺意义添加跨分区的边；

21、将各分区的子图以及跨分区的边合并，构建出所述综合关系图。

22、进一步地，根据所述综合关系图识别各分区之间的关联关系，包括重点路径分析、重要节点及边分析，以及跨分区关联分析。

23、进一步地，还包括对所述重点路径分析、重要节点及边分析，以及跨分区关联分析进行处理，且至少获得以下内容：

24、重点路径的起始分区和结束分区、路径中的变量及权重、路径的长度；

25、重要节点及边的所属分区、类型、重要性度量；

26、跨分区关联的起始分区和结束分区、关联的变量及权重、关联的类型；

27、创建特征矩阵，将各所述内容嵌入所述特征矩阵，作为所述尺寸关联模型的输入。

28、进一步地，所述尺寸关联模型为多层感知器、卷积神经网络和循环神经网络中的一种。

29、进一步地，根据所述关联关系建立各分区的尺寸关联模型，包括：

30、对所述特征矩阵进行标准化处理，使得每个特征的值范围相似，获得标准化矩阵；

31、通过所述标准化矩阵，选择深度学习模型来训练所述尺寸关联模型。

32、进一步地，根据各所述相关矩阵中变量的物理和工艺意义添加跨分区的边，包括：根据变量的物理和工艺意义，确定不同分区之间的关键变量，并定义所述关键变量之间的关系；根据所述关键变量及关系，确定需要添加到图结构中的跨分区的边。

33、连续冷冻结晶釜的尺寸设计系统，包括：

34、信息采集模块，确定物料在连续冷冻结晶釜内各分区的生产目标信息，所述生产目标信息依据于连续冷冻结晶釜的入口及出口的设定物料状态；

35、关联关系建立模块，建立各分区的关联关系；

36、模型训练模块，根据所述关联关系建立各分区的尺寸关联模型，对所述尺寸关联模型进行训练及优化；

37、方案输出模块，应用所述尺寸关联模型，实现所述连续冷冻结晶釜的尺寸方案预测。

38、通过本发明的技术方案，可实现以下技术效果：

39、本发明中，通过优化各分区的尺寸设计，使得物料在整个结晶过程中能更高效地进行热交换和结晶，从而提高结晶效率；合理设计各分区的尺寸，有助于控制晶体的生长速度和质量，避免晶体生长不均匀的问题，确保各功能分区能够协调工作，保证操作的连续性和稳定性。实施后，通过优化的尺寸设计能够提高热交换效率，减少不必要的能量消耗，从而降低整体能耗，综合考虑物料性质、操作条件和预期产量等因素，设计出最优的釜体尺寸，提高设备的整体性能和经济性。

技术特征：

1.连续冷冻结晶釜的尺寸设计方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的连续冷冻结晶釜的尺寸设计方法，其特征在于，建立各分区的关联关系，包括：

3.根据权利要求2所述的连续冷冻结晶釜的尺寸设计方法，其特征在于，根据所述待使用数据集分析各分区之间的关联关系，包括：

4.根据权利要求3所述的连续冷冻结晶釜的尺寸设计方法，其特征在于，构建跨分区的综合关系图，包括：

5.根据权利要求4所述的连续冷冻结晶釜的尺寸设计方法，其特征在于，根据所述综合关系图识别各分区之间的关联关系，包括重点路径分析、重要节点及边分析，以及跨分区关联分析。

6.根据权利要求5所述的连续冷冻结晶釜的尺寸设计方法，其特征在于，还包括对所述重点路径分析、重要节点及边分析，以及跨分区关联分析进行处理，且至少获得以下内容：

7.根据权利要求6所述的连续冷冻结晶釜的尺寸设计方法，其特征在于，所述尺寸关联模型为多层感知器、卷积神经网络和循环神经网络中的一种。

8.根据权利要求6所述的连续冷冻结晶釜的尺寸设计方法，其特征在于，根据所述关联关系建立各分区的尺寸关联模型，包括：

9.根据权利要求4所述的连续冷冻结晶釜的尺寸设计方法，其特征在于，根据各所述相关矩阵中变量的物理和工艺意义添加跨分区的边，包括：根据变量的物理和工艺意义，确定不同分区之间的关键变量，并定义所述关键变量之间的关系；根据所述关键变量及关系，确定需要添加到图结构中的跨分区的边。

10.连续冷冻结晶釜的尺寸设计系统，其特征在于，包括：

技术总结
本发明属于结晶釜技术领域，尤其涉及一种连续冷冻结晶釜的尺寸设计方法及系统，包括：确定物料在连续冷冻结晶釜内各分区的生产目标信息，生产目标信息依据于连续冷冻结晶釜的入口及出口的设定物料状态；建立各分区的关联关系；根据关联关系建立各分区的尺寸关联模型，对尺寸关联模型进行训练及优化；将尺寸关联模型应用于连续冷冻结晶釜的尺寸方案预测。本发明中，合理设计各分区的尺寸，有助于控制晶体的生长速度和质量，避免晶体生长不均匀的问题，确保各功能分区能够协调工作，通过优化的尺寸设计能够提高热交换效率，综合考虑物料性质、操作条件和预期产量等因素，设计出最优的釜体尺寸，提高设备的整体性能和经济性。

技术研发人员：徐晨,马志磊
受保护的技术使用者：常州中源技术股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23