《分离过程设计》PPT课件.ppt

3.4 过 程 系 统 模 拟 基 本 方 法 序 贯 模 块 法 、 联 立 方 程 法 和 联 立 模 块 法 3.4.1 序 贯 模 块 法 逐 个 单 元 模 块 依 次 序 贯 计 算 求 解 系 统 模 型 的 一 种 方 法 。 回 路 （ 环 路 ） 输 入 流 股 与 后 续 的 单 元 设 备 输 出 有 关 。 基 本 步 骤 （ 与 实 际 过 程 的 一 致 性 ） ： （ 1） 搜 集 相 关 的 资 料 和 数 据 操 作 及 设 计 数 据 、 设 备 结 构 尺 寸 ； 验 证 模 型 所 需 要 的 生 产 数 据 或 实 验 数 据 。 （ 2） 建 立 过 程 系 统 的 结 构 模 型 a. 过 程 系 统 的 拓 扑 获 取 信 息 流 图 b. 信 息 流 图 表 示 成 矩 阵 形 式 c. 系 统 的 分 隔 d.断 裂 回 路 选 定 适 宜 断 裂 流 股 和 初 值 e.模 拟 计 算 的 求 解 顺 序 ， 管 理 模 拟 计 算 过 程 （ 3） 建 立 单 元 设 备 模 块 反 应 器 、 换 热 器 、 精 馏 塔 等 。 （ 4） 热 力 学 数 据 及 物 性 数 据 模 块 （ 5） 输 入 模 块 提 供 原 料 所 有 参 数 、 操 作 条 件 及 公 用 工 程 等 。 （ 6） 输 出 模 块 缺 点 ： 物 性 参 数 、 单 元 模 块 及 系 统 断 裂 流 股 三 层 嵌 套 迭 代 。 设 计 型 问 题 ： 不 断 调 节 输 入 参 数 和 设 备 工 艺 结 构 参 数 。 基 本 步 骤 ： （ 1） 建 立 过 程 系 统 的 数 学 模 型 a.物 料 平 衡 方 程 b. 能 量 平 衡 方 程 c. 化 学 反 应 速 率 方 程 及 化 学 平 衡 方 程 d. 热 量 、 质 量 和 动 量 传 递 方 程 e. 物 性 推 算 方 程 f. 过 程 拓 扑 、 生 产 工 艺 指 标 及 约 束 条 件 3.4.2 联 立 方 程 法 将 描 述 过 程 系 统 的 所 有 方 程 组 织 起 来 ， 形 成 一 大 型 非 线性 方 程 组 ， 进 行 联 立 求 解 。 方 程 节 点 ； 变 量 边 。 矩 阵 法 识 别 不 相 关 的 子 系 统 ； 回 路 和 最 大 循 环 网 的 识 别 ； 断 裂 回 路 或 最 大 循 环 网 ， 确 定 适 宜 的 断 裂 变 量 ； 确 定 计 算 顺 序 ， 对 系 统 进 行 联 立 求 解 。 b. 方 程 线 性 化 法 Taylor展 开 法 稀 疏 阵 通 常 避 开 求 逆 方 法 ， LU（ 高 斯 消 去 法 的 改 进 ） 因 次 分 解 。LUAbAx （ 2） 方 程 组 联 立 求 解 的 基 本 方 法 a.方 程 组 降 维 法 方 程 组 的 稀 疏 性 降 维 求 解 成 为 可 能 。 a11 a12 a13 a14a21 a22 a23 a24a31 a32 a33 a34a41 a42 a43 a44 = l11 0 0 0l21 l22 0 0l31 l32 l33 0l41 l42 l43 l44 1 u12 u13 u140 1 u23 u240 0 1 u340 0 0 1xbUx bLUxAx 省 去 了 嵌 套 迭 代 ， 但 对 初 值 要 求 严 格 。 3.4.3 联 立 模 块 法 又 称 双 层 法 ： 取 序 贯 模 块 法 及 联 立 方 程 法 两 者 之 长 。 两 个 层 次 ： 单 元 模 块 的 层 次 ； 系 统 流 程 的 层 次 。 不 可 分 隔 相 关 子 系 统 按 严 格 单 元 模 型 进 行 单 元 模 拟 计 算 生 成 简 化 模 型 的 模 型 参 数 简 化 模 型 联 结 方 程 的 求解 进 行 系 统 模 拟 或 优 化收 敛 判 据 1 输 出 计 算结 果收 敛 判 据 2YY N N 3.5 过 程 系 统 模 拟 基 本 步 骤（ 1） 分 析 模 拟 问 题了 解 流 程 的 工 艺 情 况 ， 收 集 必 要 的 数 据 。 （ 2） 选 择 过 程 模 拟 系 统 软 件 ， 准 备 输 入 数 据 组 分 基 础 物 性 ， 热 力 学 性 质 计 算 方 法 ， 单 元 模 块 （ 3） 绘 制 模 拟 流 程 利 用 图 示 的 方 法 建 立 过 程 系 统 的 数 学 模 型 ， 以 及单 元 之 间 的 连 接 关 系 。 （ 4） 定 义 流 程 涉 及 组 分若 数 据 库 中 没 有 该 组 分 ， 用 户 收 集 或 估 算 。（ 5） 选 择 热 力 学 性 质 计 算 方 法非 极 性 或 弱 极 性 物 质 ： 状 态 方 程 法极 性 物 质 ： 状 态 方 程 与 活 度 系 数 方 程 相 组 合 （ 6） 输 入 原 始 物 流 及 模 块 参 数 原 始 物 流 参 数 ； 单 元 模 块 参 数（ 7） 运 行 模 拟得 到 物 料 、 能 量 衡 算 等 结 果 （ 8） 分 析 模 拟 结 果模 拟 结 果 与 实 验 数 据 或 生 产 数 据 对 比 分 析（ 9） 运 行 模 拟 系 统 的 其 它 功 能工 况 分 析 ， 灵 敏 度 分 析 ， 优 化 、 设 备 设 计（ 10） 输 出 最 终 结 果生 成 最 终 报 告3.6 化 工 过 程 稳 态 模 拟 软 件 介 绍3.7 过 程 系 统 模 拟 的 应 用 实 例