化工過程分析與合成Ch模板

1、會(huì)計(jì)學(xué)1化工過程分析與合成化工過程分析與合成Ch模板模板第1頁/共32頁化工系統(tǒng)的定常態(tài)模擬與分析第1頁/共32頁第2頁/共32頁化工系統(tǒng)的定常態(tài)模擬與分析關(guān)鍵詞：化工系統(tǒng)、定常態(tài)、模擬、分析重 點(diǎn)：學(xué) 時(shí)： 8第2頁/共32頁第3頁/共32頁多效蒸發(fā)器發(fā)酵液水乙醇廢液水乙醇廢液水乙醇產(chǎn)品水乙醇第3頁/共32頁第4頁/共32頁第4頁/共32頁第5頁/共32頁第5頁/共32頁第6頁/共32頁321FFF332211FHFHQFH32Kxx 332211xFxFxF組組 分分 衡衡 算算 關(guān)關(guān) 系系 熱熱 量量 衡衡 算算 關(guān)關(guān) 系系 相相 平平 衡衡 關(guān)關(guān) 系系 第6頁/共32頁第7頁/共32頁

2、第7頁/共32頁第8頁/共32頁Flash 1Flash 2Flash 312345678第8頁/共32頁第9頁/共32頁Flash 1Flash 2Flash 312345768第9頁/共32頁第10頁/共32頁第10頁/共32頁第11頁/共32頁發(fā) 酵 反應(yīng)器過 濾器排放含谷物、乙醇、水采出乙醇、水循環(huán)流含谷物、乙醇、水進(jìn)料 100kg/s谷 物 （20%）水（80%）1234567用EXCEL求解此問題第11頁/共32頁第12頁/共32頁P(yáng)11第12頁/共32頁第13頁/共32頁過程系統(tǒng)模型決策變量狀態(tài)變量參數(shù)圖2-1 過程系統(tǒng)的模擬分析P11第13頁/共32頁第14頁/共32頁圖2-2

3、 過程系統(tǒng)設(shè)計(jì)狀態(tài)變量參數(shù)參數(shù)過程系統(tǒng)模型滿足設(shè)計(jì)規(guī)定否？決策變量調(diào) 整初值設(shè)計(jì)結(jié)果P11第14頁/共32頁第15頁/共32頁圖2-3 過程系統(tǒng)參數(shù)優(yōu)化約束特性指標(biāo)狀態(tài)變量目標(biāo)函數(shù)模型參數(shù)參數(shù)過程系統(tǒng)模型最優(yōu)否？決策變量最優(yōu)化模型初值優(yōu)化結(jié)果P12第15頁/共32頁第16頁/共32頁P(yáng)12第16頁/共32頁第17頁/共32頁P(yáng)12第17頁/共32頁第18頁/共32頁與實(shí)際過程的直觀聯(lián)系強(qiáng)模擬系統(tǒng)軟件的建立、維護(hù)和擴(kuò)充都很方便，易通用化計(jì)算出錯(cuò)時(shí)易于診斷出錯(cuò)位置計(jì)算效率較低，尤其是解決設(shè)計(jì)和優(yōu)化問題時(shí)計(jì)算效率更低P12第18頁/共32頁第19頁/共32頁優(yōu)化計(jì)算設(shè)計(jì)規(guī)定計(jì)算流程計(jì)算過程單元計(jì)算物

4、性計(jì)算圖2-4 序貫?zāi)K法的迭代循環(huán)圈P12第19頁/共32頁第20頁/共32頁P(yáng)13第20頁/共32頁第21頁/共32頁優(yōu)化計(jì)算物性計(jì)算單元計(jì)算流程計(jì)算設(shè)計(jì)計(jì)算12圖面向方程法的迭代循環(huán)圈P13第21頁/共32頁第22頁/共32頁又稱雙層法，將過程系統(tǒng)的近似模型方程與單元模塊交替求解兼有序貫?zāi)K法和面向方程法的優(yōu)點(diǎn)。既能使用序貫?zāi)K法積累的大量模塊，又能將最費(fèi)計(jì)算時(shí)間的流程收斂和設(shè)計(jì)約束收斂等迭代循環(huán)合并處理，通過聯(lián)立求解達(dá)到同時(shí)收斂P13第22頁/共32頁第23頁/共32頁狀態(tài)變量圖聯(lián)立模塊法（雙層法）開始賦初值嚴(yán)格模型收斂否？結(jié)束簡(jiǎn)化模型參數(shù)簡(jiǎn)化模型P14第23頁/共32頁第24頁/共3

5、2頁優(yōu)化計(jì)算流程設(shè)計(jì)單元計(jì)算計(jì)算計(jì)算物性計(jì)算圖聯(lián)立法的迭代循環(huán)圈P14第24頁/共32頁第25頁/共32頁方 法優(yōu) 點(diǎn)缺 點(diǎn)代 表 軟 件 系 統(tǒng)序貫?zāi)K法與 工 程 師 直 觀 經(jīng) 驗(yàn) 一 致 ，便 于 學(xué) 習(xí) 使 用 ；易 于 通 用 化 ， 已 積 累 了 豐富 的 單 元 模 塊 ；需 要 計(jì) 算 機(jī) 內(nèi) 存 較 小 ；有 錯(cuò) 誤 易 于 診 斷 檢 查 ；再 循 環(huán) 引 起 的 收 斂 迭 代 很費(fèi) 機(jī) 時(shí) ；進(jìn) 行 設(shè) 計(jì) 型 計(jì) 算 時(shí) ， 很 費(fèi)機(jī) 時(shí) ；不 宜 用 于 最 優(yōu) 化 計(jì) 算 ；PROCESS（ 美 ）CONCEPT（ 英 ）CAPES（ 日 ）ASPEN（ 美

6、）FLOW TRAN（ 美 ）面向方程法解 算 快 ；模 擬 型 計(jì) 算 與 設(shè) 計(jì) 型 計(jì) 算一 樣 ； 適 合 最 優(yōu) 化 計(jì) 算 ，效 率 高 ；便于與動(dòng)態(tài)模擬聯(lián)合實(shí)現(xiàn) ；要 求 給 定 較 好 的 初 值 ， 否則 可 能 得 不 到 解 ； 計(jì) 算 失敗 后 診 斷 錯(cuò) 誤 所 在 困 難 ；形成通用化程序有困難有 ， 故 使 用 不 便 ； 難 以 繼承 已 有 的 單 元 操 作 模 塊 。ASCEND （ 美 ）SPEEDUP（ 英 ）（雙層法）聯(lián)立模塊法可 以 利 用 前 人 開 發(fā) 的 單 元操 作 模 塊 ；可 以 避 免 序 貫 模 塊 法 中 的循 環(huán) 流 迭 代 ；

7、 比 較 容 易 實(shí)現(xiàn) 通 用 。將 嚴(yán) 格 模 型 做 成 簡(jiǎn) 化 模 型時(shí) ， 需 要 花 費(fèi) 機(jī) 時(shí) ；用簡(jiǎn)化模型來尋求優(yōu)化時(shí) ， 其 解 與 嚴(yán) 格 與 嚴(yán) 格 模型 優(yōu) 化 解 是 否 一 致 ， 有 爭(zhēng)論 。TISFLO（ 德 ）FLOW PACK （ 英 ）P14第25頁/共32頁第26頁/共32頁化工系統(tǒng)的定常態(tài)模擬與分析關(guān)鍵詞：化工系統(tǒng)、定常態(tài)、模擬、分析重 點(diǎn)：學(xué) 時(shí)： 8第26頁/共32頁第27頁/共32頁第27頁/共32頁第28頁/共32頁發(fā) 酵 反應(yīng)器過 濾器排放含谷物、乙醇、水采出乙醇、水循環(huán)流含谷物、乙醇、水進(jìn)料 100kg/s谷 物 （20%）水（80%）1234567用EXCEL求解此問題第28頁/共32頁第29頁/共32頁圖2-2 過程系統(tǒng)設(shè)計(jì)狀態(tài)變量參數(shù)參數(shù)過程系統(tǒng)模型滿足設(shè)計(jì)規(guī)定否？決策變量調(diào) 整初值設(shè)計(jì)結(jié)果P11第29頁/共32頁第30頁/共