02第一篇第一讲过程模型化和模拟.ppt

第一讲 过程模拟 主要内容 什么是模型？ 过程系统结构的表达 典型单元过程模型化 过程系统模拟 分子模拟 机理模型建立 过程系统稳态模拟方法比较 * * 第一篇 茂名石化 模型：用物理的或数学的手段对实际过程(原型)中所发生的现象进行描述的工具就称为模型。其主要特性应与实际过程一致。模型可以是一套与实际过程(原型)在主要特性方面相似的实验装置，也可以是一组描述原型所发生的主要现象的数学方程式。这组用来描述原型的数学方程式通常称为数学模型。一般地说，这些数学方程式是描述系统所处的状态的，从这个意义上讲，往往称之为状态方程。 所研究的系统、过程、事物或概念的一种表达。模型可以是物理实体，也可以是某种图形或者是一种数学表达式。 什么是模型？ 乙烯的轨道图像 流程模拟 过程系统的模拟 过程系统模型 输入流股向量 输出流股向量 设备参数向量 系统结构的表达方式：工艺流程图 单元i，j之间的联系称为联结方程： 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 7 7 8 8 9 12 10 9 11 10 12 11 13 （1）图形表示 工艺流程图的有向图或信息流程图（Information flow diagram) 基本概念：节点—— 设备单元 边 —— 流股 子图 路径 循环回路或环路 1 2 7 12 11 1 2 14 3 5 4 6 7 8 9 10 11 12 13 6 8 3 5 4 9 10 （2）矩阵表示 （a）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。 单元设 备序号 相关物流号 流入该节点的流股+ 流出该节点的流股- 1 2 3 4 11 12 -1 1 (b) 邻接矩阵（Adjacency Matrix) RA 一个由n个单元或节点组成的系统，其邻接矩阵或相邻矩阵 可表示为n×n的方阵。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 流入节点j 流 出 节 点 i 1 2 11 12 1 1 10 1 1 RA= j 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 i 2 1 4 3 5 7 6 8 9 10 12 11 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 空的列（元素都为零）：系统中没有输入的节点； 空的行（元素都为零）：系统中没有输出的节点。 邻接矩阵： （c）关联矩阵（Incidence Matrix)RI 元素Sij= -1，边（流股）j为节点（单元设备）i的输出流股 1，边（流股）j为节点（单元设备）i的输入流股 0，边（流股）j与节点（单元设备）i无关联 RI= j 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 i 2 1 4 3 5 7 6 8 9 10 12 11 -1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 -1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 –1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 -1 0 0 1 -1 0 0