第3章过程系统的稳态模拟.ppt

序贯模块法的特点 序贯模块法的基本部分是模块（子程序），用以描述物性、单元操作以及系统其它功能。 序贯模块法对过程系统的模拟以单元模块的模拟计算为基础。 序贯模块法根据由各种单元模块组成的过程系统的结构，按照物流方向的对各单元模块进行计算，从而完成该过程系统模拟计算。 3.1.2 联立方程法 联立方程法又称面向方程法，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。 联立方程法解算快速有效，对设计、优化问题灵活方便。效率较高。 联立方程法的形成通用软件比较困难；不能利用现有大量丰富的单元模块；缺乏实际流程的直观联系；计算失败之后难于诊断错误所在；对初值的要求比较苛刻；计算技术难度较大。 过程系统稳态模拟三种方法的比较 * 第2章 过程系统的稳态模拟 3.1 过程系统模拟的基本方法及其比较（p74） 序贯模块法、联立方程法和联立模块法 3.1.1 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。 优点： 与实际过程的直观联系强 模拟系统软件的建立、维护和扩充都很方便，易通用化 计算出错时易于诊断出错位置 缺点： 计算效率较低，尤其是解决设计和优化问题时计算效率更低 3.1.3 联立模块法 又称双层法： 取序贯模块法及联 立方程法两者之长。 两个层次： 单元模块的层次； 系统流程的层次。 不可分隔 相关子系统 按严格单元模型 进行单元模拟计算 生成简化模 型的模型参数 简化模型联结方程的求解进行系统模拟或优化 收敛判据1 输出计算结果 收敛判据2 Y Y N N 联立模块法兼有序贯模块法和面向方程法的优点。既能使用序贯模块法积累的大量模块，又能将最费计算时间的流程收敛和设计约束收敛等迭代循环合并处理，通过联立求解达到同时收敛。 3.2 化工过程系统的分解（p51） 将一个结构已定的系统分割成一些更小的次一级系统的方法。将系统的总目标分解成更小的系统的目标，或者将阶数、维数很大的系统的数学模型分解成阶数、维数较小的子系统的数学模型。 3.2.1系统分解步骤 （1）系统的分隔（或分割) ① 识别独立的子系统 ② 从子系统中识别循环回路或最大循环网 （2）子系统（循环回路或最大循环网）的断裂 3.2.2 不相关子系统的识别 （1）列出事件（关联）矩阵S Sij= 1，变量xj存在于方程fi中 0，变量xj不存在于方程fi中 ? 2 2 3 2 2 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 5 4 3 2 1 5 4 3 2 1 f f f f f x x x x x （2）找出非零元素最多的列，k=3 （3）k列元素值为零行保留；元素为1的行用布尔加法 合并 1 2 1 2 1 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 0 1 0 1 0 5 3 1 4 2 5 4 3 2 1 ? f f f f f x x x x x U U （4）重复第（2）步，找出非零元素最多的列，k=2或k=4 再重复第三步 1 1 1 1 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 4 2 5 3 1 5 4 3 2 1 ? f f f f f x x x x x U U U 该矩阵每列只含1个非零元素，说明此时各行间没有共同的变量，每行对应了1个不相关的子系统，即子系统： 3.2.3 对不相关子系统的分隔 在不相关子系统中识别出不可再分隔的子系统，即循环回路及最大循环网，并用拟节点表示，然后按信息流方向排出有利的计算顺序。 含两个循环回路的最大循环网 A B C D E D F C B E A 两个序贯相连的循环回路 （1）A(有系统输入)开始 A,B,C,D,B 合并B,C,D A,（B,C,D） （2）C开始 A,(B,C,D) A,(B,C,D),E,C 合并B,C,D,E E ( ) B,C,D为一拟节点。 B,C,D,E为拟节点，该节点包含两个环路:(B,C,D,B)及(C,E,C) 1. Sargent 和 Westerberg 的单元串有哪些信誉好的足球投注网站法 （3）C开始 ( ) A,(B,C,D),A E 合并A,B,C,D,E ( A, B,C,D)