《分离过程设计》ppt课件

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1、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

2、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。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。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（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。方程—节点；变量—边。①矩阵法识别不相关的子系统；②回路和最大循环网的识别

3、；③断裂回路或最大循环网，确定适宜的断裂变量；④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。AxbALUa11a12a13a14l110001u12u13u14a21a22a23a24l21l220001u23u24=a31a32a33a34l31l32l330001u34a41a42a43a44l41l42l43l440001AxLUxbUxb'x省去了嵌套迭代，但对初值要求严格。不可分隔相关子系统3.4.3联立模块法按严格单元模型进行单元模拟计算又称双层法：取序贯模块法及

4、联生成简化模型的模型参数立方程法两者之长。简化模型联结方程的求解进行系统模拟或优化两个层次：N单元模块的层次；收敛判据1YN系统流程的层次。收敛判据2Y输出计算结果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

5、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