《[精选]流程模拟进展讲义》由会员分享，可在线阅读，更多相关《[精选]流程模拟进展讲义（30页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、过程模拟技术基本知识,概论 过程系统工程的基本概念 过程系统工程包含的内容 过程系统工程研究方法 稳态模拟基础知识,2021/6/3,1,概 论,60年代过程系统工程产生和发展的理论准备时期 70年代过程系统工程走上实用的时期 80年代过程系统工程普及时代,2021/6/3,2,过程系统工程的基本概念,过程系统工程是将系统工程学的理论和方法应用于过程工业领域的确一门边缘学科，是化学工程的一个分支。 过程系统工程的基本内容就是从过程系统的整体目标出发，根据系统内部各个组成部分的特性及其相互关系，确定在规划、设计、操作和控制等方面的最优策略。,2021/6/3,3,研究开发,市场 调查,设备 设计
2、,设备 制造,建设 工程,试运转,操作 运行,过程 设计,外协,检查,经营管理,控制,环境的变化,2021/6/3,4,过程系统工程包含的内容,过程系统分析 过程系统集成 过程系统优化 过程系统设计,2021/6/3,5,过程系统,输入,输出,过程系统分析示意图,（待求）,2021/6/3,6,过程系统 （待求）,输入,输出,过程系统集成示意图,2021/6/3,7,过程系统优化,过程系统优化或系统优化可分为参数优化和结构优化 参数优化：在一确定的系统流程中对其操作参数进行优化。 结构优化：改变过程系统中设备类型或其相互间的联结，以优化过程系统。,2021/6/3,8,过程系统设计,过程系统的
3、设计原则上讲，是过程系统集成与过程系统分析交替过程的整体。 包括三个主要的步骤：过程系统集成、分析与优化,2021/6/3,9,过程系统,经济评价,综合,参数优化,需求,计算设备 尺寸、费用,结构优化,最终的过程系统,热量 物料衡算,决策变量,优化,2021/6/3,10,数学模拟,数学模拟：对数学模型求解的过程 优 点：经济、灵活、可以减少中间试验，可获得实验条件下难以得到的性能信息，可以利用已有的理论成果来研究复杂过程系统的性能。,2021/6/3,11,过程系统模型,过程系统模型是借助有关概念、变量、规则、逻辑关系、数学表达式、图形和表格等对系统的总体描述。,2021/6/3,12,数学
4、模型的类型与建立,按建模的方法分为：机理模型和经验模型 按建模是否考虑时间分为：动态模型和稳态模型 按建模是否考虑空间分为：集中参数模型和分布参数模型 按过程的特征分为：确定模型和随机模 数学模型的建立过程称为模型化，模型化的最基本要求，数学模型与所研究的过程系统具有客观的一至性。,2021/6/3,13,过程系统模型组成及表示,过程单元模型 过程系统结构 过程系统结构表示：有向图表示、矩阵表示,2021/6/3,14,稳态模拟的基本知识,数学模型的基本类型与主要形式 稳态模拟所研究问题的基本类型 稳态模拟的基本方法 稳态模拟软件 化工过程物性系统 化工过程的数学模型,2021/6/3,15,
5、数学模型的基本类型,集中参数模型与分布参数模型 确定模型与随机模型 机理模型与经验模型,2021/6/3,16,稳态模拟所研究的基本问题,标准型问题 设计型问题 最优化问题,2021/6/3,17,单元模块,输入流股向量,输出流股向量,标准型问题,2021/6/3,18,单元模块,输入流股向量,输出流股向量,设计型问题,控制模块,设备参数向量,要求的输出向量特性,2021/6/3,19,过程模拟模型,给定输入,物理特性,最优化问题,经济模拟模型,给定的参数,控制变量,约束条件,优化程序,约束条件,2021/6/3,20,公用工程及原料量,成本数据,物料与能量衡算,设备尺寸计算,成本估算,经济评
6、价,输入条件,设备尺寸计算,投资费用数据,收益,流程模拟的一般步骤,2021/6/3,21,稳态模拟的基本方法,序贯模块法 联立方程法 最优联立模块法,2021/6/3,22,流程模拟系统软件,模拟系统 开发者 结构 特点 ASCEND 美国Carnegie-Mellon 联立方程法 模拟与优化 ASPEN PLUS 美国ASPEN公司 序贯模块法 模拟与优化 CAPES 日本 序贯模块法 有优化费用 CHESS 美国Washington大学 CONCEPT III 英国CAD中心 序贯模块法 交互作用方式 DESIGN 2000 美国Chem Share 序贯模块法 FLOWPACK II
7、英国德国ICI-LINDE 序贯模块法 批处理与交互 FLOWSIM 美国Connecticut 大学 联立方程法 图形输入 FLOWTRAN 美国Monsanto Co. 序贯模块法 有费用和尺寸 GMB 美国Badger Co. 序贯模块法 交互作用方式,2021/6/3,23,流程模拟系统软件,模拟系统 开发者 结构 特点 HYSIM 加拿大HYPROTECH Co.序贯模块法 交互作用方式 PRO/II 美国Simulation公司 序贯模块法 批处理与交互 QUASLIN 英国CAD中心 联立方程法 模拟与优化 SIMMOD 美国Illinois大学 序贯模块联立模块法 模拟与优化
8、SPEEDUP 英国Imperial大学 PASCAL编程 SYMBOL 英国Cambridge大学 联立方程法 线性化法 ECSS 青岛化工学院 序贯模块法 Micro SAPROSS 兰州设计院 序贯模块法 合成氨专用系统程 大连理工大学 华东理工大学,2021/6/3,24,流程模拟系统的基本结构,计算方法库,单元模块库,物性数据库,热力学性质库,输入,输出,管理系统 执行程序,求解,优化,经济分析,2021/6/3,25,物性系统的作用,根据模拟计算的进程与要求向程序提供所需的各种物性数据 允许用户输入自己的数据并转换成模拟系统所要求的形式 当缺少化合物的物性时，可为用户提供物性推算模型 当用户自己有实验数据时，可以按要求的模型形式进行回归，给出回归模型的参数,2021/6/3,26,化工过程的数学模型,基本定律 质量守恒定律 能量守恒定律 传递速率方程，包括热量、质量、动量传递速率方程 状态方程 化学平衡 化学反学动力学,2021/6/3,27,八步法流程模拟,画流程图 定义组分 选择方法 定义物流 定义单元操作 运行模拟 察看结果 修改参数,2021/6/3,28,2021/6/3,29,
