化工系统工程稳态模拟2概论.pptVIP

;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 （4）热力学数据及物性数据模块 （5）输入模块 （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。 ;;氨合成系统 反应温度： 400～500℃，压力：300 kg/cm2 催化反应N2 + 3H2 ? 2NH3平衡时，氨的合成转化率为12％。 保持连续稳定操作的条件：新鲜原料气体的流量、组成恒定；反应器在恒温、恒压下操作；各分离器闪蒸温度、闪蒸压力恒定；排空物流的排空比率恒定。 ;工艺流图 ? 信息流图;1）氨合成系统的数学模型 混合器①;混合器②;反应器 ③;高压分离器 ④;10个方程;10个方程;分子分率约束式; 方程类型 物料平衡方程组： 无反应——质量平衡（分子量平衡） 有反应——原子数目平衡 分子分率约束式： 设备约束式（描述流程结构）：; 物流变量60个 Fi , i=1,2, …,10 xij ， i=1,2, …,10； j=1,2, …,5 ∴ 方程数：Ne ＝ 55； 变量数：Nv ＝ 72 设计变量 d ＝ 72 － 55 ＝17 （个） 可选设备参数 12 个 可选进料物流变量：F1，x11，x12，x14，x15为设计变量; 物流变量60个 Fi , i=1,2, …,10 xij ， i=1,2, …,10； j=1,2, …,5 ∴ 方程数：Ne ＝ 55； 变量数：Nv ＝ 72 设计变量 d ＝ 72 － 55 ＝17 （个） 可选设备参数 12 个 可选进料物流变量：F1，x11，x12，x14，x15为设计变量;② 基本步骤 不可分隔子系统的识别：将整个系统分隔成若干个相互不存在循环回路的独立子系统，并确定各子系统的计算顺序。 大系统→→各级子系统 大型方程组→→需同时求解的方程式 不可分隔子系统的断裂：对包含循环回路的子系统，确定需要事先假定的物流参数，确定合理的求解顺序。 组合各子系统，求解整个大系统 按大系统特性，将各个子系统的求解有机地结合起来，实现整个系统的优化目标;对氨合成系统，识别出2个带有循环的不可分割子系统。;氨合成系统序贯求解流程图 ;A、B、C、D是系统内可以独立求解的最小的子系统，即不可分割子系统，四个子系统的求解顺序为A?B?C?D。;循环回路和最大循环网：;一、过程系统结构的表达;② 信息流图;（2 ） 矩阵表示法 ① 过程矩阵(Process Matrix) Rp 表达过程系统单元设备与流股之间的关系，由流股将相关设备 关联起来。;说明：最常用的过程矩阵。 计算过程中使用说明：;② 邻接矩阵（Adjacency Matrix) RA;RA=;③ 关联矩阵（Incidence Matrix)RI; 说 明： Ⅰ. 若有向图中有n个节点m条边，则关联矩阵为n行m列的矩阵。 Ⅱ.每一流股(边)在矩阵中标出两次，即同一条边可是一个节点 的输出又是另一节点的输入边。 Ⅲ.列的元素之和为零。; 在信息流图上，任选一节点单元，按其任一输出流线方向有哪些信誉好的足球投注网站单元串，直到出现下面两种情况之一： ① 沿该单元的任一输出流线往前有哪些信誉好的足球投注网站，前面再无单元节点，即将该单元记录下来，并从流程中剔除； ②被有哪些信誉好的足球投注网站的单元串中的某一单元又重新出现，即发现一个再循环回路。把该回路中含有的单元合并成一个“虚拟单元”节点，继续。 不断重复步骤①、②，直至所有单元和虚拟单元均被记录下来。;任选：从4开始。（1）4－5－6－7－8－9，记下单元9