化学工程工程课件.pptVIP

杨晓光 电话邮箱：yxg1122@126.com;主要参考书;从《过程系统工程》中能学到什么?;引言; 1. 化学工程的发展简史 ★ 20世纪初 ---- 20年代，化学工程学科的诞生 里程碑－MIT《化工原理》的问世 ★ 20世纪30年代－ 60年代，化学工程学科快速发展 里程碑－7个二级学科的诞生（反应工程、分离工程、 传递过程、化工热力学、化工单元操作、化工系统 工程） 学科传统精髓： “三传一反”(?) ★ 20世纪70年代－90年代，化学工程学科大大拓展 里程碑－生物化工、材料化工、环境化工、微电子 化工等交叉领域的延伸. 新发展： 三传一反+X ★ 21世纪初，化学工程学科的深化（X) 里程碑－时空多尺度化学工程的探索(分子尺度、微 观纳米尺度、介观毫米尺度、宏观厘米尺度、设备 米尺度、装置十米尺度);大师语录;引言;引言;第1章 绪论 ;什么是系统?; ;什么是系统工程?; 系统工程是“组织、管理系统的规划、研究、制造、试验、使用的科学方法，是一种对所有系统都具有普遍意义的科学方法”。 ----钱学森 定义：从全局的观点出发，用定量和定性相结合的方法，从技术、经济、社会的角度，对一个系统作全面的模拟、分析、评价、优化和控制（常见）。 研究内容：研究解决系统问题的方法，而不是讨论构成系统的基本单元的基本原理、规律和特性。;系统工程与钱学森;什么是过程系统工程?; 过程系统：为达到某种物质和能量转换目的，而由过程单元按一定 结构关系构成的统一体称为过程系统。是以物流为加工对象的、区别于机械加工生产“元件”的系统。 （化工、冶金、水泥、合成氨、炼油、材料等） 过程系统工程：是系统工程的一个分支，其研究历史晚于系统工程，把系统工程的一套研究方法、观点、思路应用到过程系统的模拟、评价、优化、合成等问题上，形成了过程系统工程学。是将化学工程、应用数学、将计算机软件、过程控制的理论与技术集成的学科。 过程系统不仅仅指传统的化工过程系统，它涵盖了整个这一类型的过程网络，如化工、冶金、材料、生化、医药的生产过程。(拓展:经营/管理和决策);过程系统工程是一个交叉学科;过程系统工程的核心思想;过程系统工程的核心思想;过程系统创新！;过程系统工程的产生与发展沿革 ● 20世纪初，过程系统开发一般采用逐步放大法。从小实验开始，经过许多的中间试验才形成工业规模的生产,费时、费力、费财。 ●30年代：“相似”原理。借助一系列“准数”用相似模拟的方法实现过程单元的放大问题．半经验方法-数学模拟放大的方法（建立在对机理了解基础上进行合理简化)而得到的数学模型，但未能达到真正实用的阶段（计算手段限制）。 ;●1946年，随着世界上第一台电子计算机的发明以及应用数学理论、方法的发展，为数学模拟提供了良好的工具。 ●50年代起，非线性方程组的求解及最优化已不再成为障碍。而化学工程本身的深入发展，“三传”、“一反”的归纳，使化学工程学的理论研究达到了空前的水平，利用数学模型实现高倍数放大成为现实。 ●70-80年代,电子计算机技术进步,过程系统工程应运而生：着眼于对整体工艺系统的模拟、优化、设汁、控制，产生了综合运用多学科研究成果的过程系统工程学:涉及化学工程、系统工程、应用数学、过程控制论等学科的边缘科学。同时,形成了一大批化工过程模拟软件。 (范例：80年代台北的黄华南：乙烯裂解、石油炼制等几十套工艺优化 ，p6 丙烯二聚法生产异戊二烯，直接放大17000倍) ● 国内知名专家：成思危（原副委员长）、陈丙珍院士、杨友麒、韩方煜教授等 ;1.4 过程系统工程的部分常用术语;（7）决策变量、设计变量、状态变量 系统的决策变量及设计变量（decision variable）是指可人为选择或控制，用以改变系统状态的变量。决策变量的个数称为自由度其选择往往受到一定约束条件(热力学，动力学或过程、设备条件)的限制。状态变量（ state variable） 是当决策变量或设计变量给定后，由于过程本身的物理规律所限而被确定、无法人为改变的量。 （8）系统的输入量（input）与输出量（output） 系统数学模型中涉及许多描述系统特性的变量。变量中有些是已知的或选定的、有些是未知的或待定的。数学模拟的过程就是利用模型由选定的量计