化工过程分析与合成 - 图文

化工过程分析与合成

一， 化工系统的定常态模拟与分析

（一）模拟是对过程系统模型的求解

1. 过程系统的模拟分析：对某个给定的过程系统模型进行模拟求解，可得出该系统的全部状态变量，从而可以对该过程系统进行工况分析

2，过程系统设计：当对某个或某些系统变量提出设计规定要求时，通过调整某些决策变量使模拟结果满足设计规定要求

3，过程系统参数优化：过程系统模型与最优化模型联解得到一组使工况目标函数最佳的决策变量（优化变量）。从而实施最佳工况

（二）过程系统模拟的三种基本方法：序贯模块法、面向方程法、联立模块法

方法 思路 优点 与实际过程的直观缺点 计算效率较低，尤其是解决按照由各种单元模块组成的联系强； 序贯模块过程系统的结构，序贯的对各法 模拟系统软件的建设计和优化问题单元模块进行计算，从而完成立、维护和扩充都很时计算效率更低 该过程系统模拟计算。 方便，易通用化； 计算出错时易于诊断出错位置 解算快； 要求给定较好模拟型计算与设计型的初值，否则可计算一样； 能得不到解。 计算失败后诊断错误所在困将描述整个过程系统的数学适合最优化计算，效方程式联立求解，从而得出模率高； 拟计算结果 面向方程法（又称便于与动态模拟联合难； 联立方程法） 实现 形成通用化程序困难，难以继承已有单元操作模块。 将过程系统的近似模型方可以利用前人开发的单元操作模块； 将严格模型做成简化模型时需可以避免序贯模块要花费机时。 法中的循环流迭代。 用简化模型来联立模块程与单元模块交替求解 法（又称双层法） 比较容易实现通寻求优化时，其用。 解与严格模型优化解是否一致有争论。

1. -序贯模块法：基本部分是单元模块（子程序），用以描述物性、单元操作以及

系统其它功能。单元模块具有单向性特点。

(1) 断裂：通过迭代把高维方程组降阶为低维方程组的办法。它适用于不可分割子系统；

-不可分割子系统：过程系统中，若含有再循环物流，则构成不可分割子系统。

-实施序贯模块法进行过程系统模拟计算中必须要解决的问题——如何选择断裂物流、

如何确定迭代序列。

-判断最佳断裂的准则： ① ②

断裂的物流数最少； 断裂物流的变量数最少；

③ ④

断裂物流的权重因子之和最少； 断裂回路的总次数最少。

i=1，…，m，代表回路；j =1，…，n,代表物流

?0,流股j未断裂xj???1,流股j被断裂?0,流股j不属于回路iaij???1,流股j属于回路i

(2) 回路矩阵

简单回路:一个不可分割子系统包含若干个再循环回路。包含两个以上再循环物流，且其中的任何单元只被通过一次，称作简单回路。 。 回路矩阵：过程系统中的简单回路可以用回路矩阵表示。

矩阵：行→回路；列→物流。

若某回路I中包括有物流j则相应的矩阵元素aji=1，否则为空白或零。

Upadyhe－Grens断裂法需要解决的两个问题：一是要有一种能把所有的有效断裂物流组都能搜索出来的办法；二是要能把最优断裂组从中选择出来。

有效断裂组：能够把全部简单回路至少断裂一次的断裂流股组。

① 多余断裂组：如果从一个有效断裂组中至少可以除去一个流股，而得到的断裂组仍为有效断裂组，则原有效断裂组为多余断裂组。或，存在二次断裂。 ② 非多余断裂组：除多余断裂组外，为非多余断裂组。

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