第二章(序贯模块法1).ppt

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1、第二章化工过程系统稳态模拟与分析三种稳态模拟方法序贯模块法面向方程法联立模块法基本思想、优缺点比较、存在基本问题、基本解法。7/27/202112.1典型的稳态模拟与分析问题2.2过程系统模拟的三种基本方法2.3过程系统模拟的序贯模块法2.4过程系统模拟的面向方程法2.5过程系统模拟的联立模块法7/27/202122.1典型的稳态模拟与分析问题F1x1F3x3QF2x2F1x1F3x3QF2x27/27/20213蒸发器1蒸发器2混合器蒸发器3124678537/27/20214126573847/27/202

2、15需解决的问题确定有哪些再循环回路？对哪些物流进行设定猜值？应如何对断裂物流设定猜值，达到快的收敛速度？如何调整下次的猜值（即收敛算法）？如何判断收敛（即收敛的判据）？常见过程模拟三类问题：过程系统模拟分析、过程系统设计、过程系统参数优化7/27/202162.1典型的稳态模拟与分析问题2.2过程系统模拟的三种基本方法2.3过程系统模拟的序贯模块法2.4过程系统模拟的面向方程法2.5过程系统模拟的联立模块法7/27/202172.2过程系统模拟的三种基本方法①序贯模块法(SequentialModularMe

3、thod)；②面向方程法(EquationOrientedMethod)；③联立模块法(SimultaneouslyModuIarMethod)开发最早、应用最广所有的方程同时计算和同步收敛兼有序贯模块法和面向方程法的优点7/27/202182.2.1过程系统模拟的序贯模块法1、基本构成----模块(子程序)即是一些用以描述物性、单元操作以及系统其他功能的模型方程及求解算法组成。依据单元模块入口的物流信息，以及足够的定义单元特性的信息，可以计算出单元出口物流的信息。系统结构数学模型7/27/202192.2.1

4、过程系统模拟的序贯模块法2、定义按照由各种单元模块组成的过程系统的结构，序贯的对各单元模块进行计算，从而完成该过程系统的模拟计算。7/27/2021102.2.1过程系统模拟的序贯模块法3、序贯模块法的优点①与实际过程的直观联系强；②模拟系统软件的建立、维护和扩充都很方便，易于通用化；③计算出错时易于诊断出错位置。4、序贯模块法的缺点----计算效率低图2-97/27/2021112.1.2过程系统模拟的面向方程法1、定义面向方程法又称联立方程法，是将描述整个过程系统的数学方程式联立求解，从而得出模拟计算结果。

5、可以根据问题的要求灵活地确定输入、输出变量，而不受实际物流和流程结构的影响。7/27/2021122.2.2过程系统模拟的面向方程法2、优点解算过程系统模型快速有效，对设计、优化问题灵活方便，效率较高。图2-107/27/2021132.2.2过程系统模拟的面向方程法3、缺点①形成通用软件比较困难；②不能利用现有大量丰富的单元模块；③要求计算机内存大；④缺乏实际流程的直观联系；⑤计算失败之后难于诊断错误所在；⑥对初值的要求比较苛刻；⑦计算技术难度较大等。7/27/2021142.2.3过程系统模拟的联立模块法1

6、、定义将过程系统的近似模型方程与单元模块交替求解。联立模块法又被称作双层法。图2-11图2-127/27/2021152.2.3过程系统模拟的联立模块法2、优点①使用序贯模块法积累的大量模块；②可将流程收敛和设计约束收敛合并处理；③只须求解各单元过程的外部变量，对计算机内存要求减少。内部变量：物性变量、单元模型变量外部变量：描述系统结构的流程变量3、缺点①将严格模型转化为简化模型，花费机时长。②求解优化问题时，解的一致性发生矛盾。7/27/202116方法优点缺点代表软件系统序贯模块法与工程师直观经验一致，便于

7、学习使用；易于通用化，已积累了丰富的单元模块；需要计算机内存较小；有错误易于诊断检查再循环引起的迭代收敛很费机时；进行设计型计算时很费机时；不宜用于最优化计算PROCESS(美)CONCEPT(英)CAEPS(日)ASPEN（美）FLOWTRAN（美）面向方程法解算快；模拟型计算与设计型计算一样；适合最优化计算，效率高；便于与动态模拟联合实现；要求给定较好的初值，否则可能得不到解；计算失败后诊断错误所在困难；形成通用化程序有困难，故使用不方便；难以继承已有的单元操作模块ASCEND-Ⅱ（美）SPEEDUP(英)

8、联立模块法可以利用前人开发的单元操作模块；可以序贯模块法中循环流迭代；比较容易实现通用将严格模型做成简化模型时，需要花费机时；用简化模型来寻求优化时，其解与严格模型优化解是否一致，有争论TISFLO（德）FLOWPACK-Ⅱ（英）7/27/2021172.1典型的稳态模拟与分析问题2.2过程系统模拟的三种基本方法2.3过程系统模拟的序贯模块法2.4过程系统模拟的面向方程法2.5过程系统