系统工程 第6讲 数学模型4.ppt

* * 作业1：根据给出的过程系统，作出信息流程图，写出过程矩阵、关联矩阵和邻接矩阵。如何利用邻接矩阵识别输入流、输出流和循环流 ？ 作业2 单元过程自由度分析的主要步骤和意义是什么？ 作业3 简述化工流程模拟主要包括哪些基本模型，你认为选用这些模型 的过程中有哪些注意事项？ 1.代数表达方式（系统模型之……) 2. 流程模拟基本模型 ●纯组分性质:基本物性、蒸汽压、蒸发热、液体密度 ●流体热力学性质：流体PVT关系、焓模型、逸度模型 ● 流动模型 伯努利方程 ●相平衡模型（组合法) ●反应动力学与化学平衡 ●传递过程模型 3. 过程单元模型（进行了选择性详细介绍） 4. 典型的单元过程模型建立过程----自由度分析（三步走） 5. 模型自由度的实质(?)；Note… Review of last lecture … … 下游模块（设备）输入物流状态参数=上游模块（设备）的输出物流状态参数 实验数据 专用或通用计算方法 基团贡献等估算方法 （Note？） 选择基本模型之策略 2.7.2 分流器（课堂讨论） α m=3(c+2)+1 独立方程亦即物流混合器的数学模型为： 压力平衡方程 2个 温度平衡方程 2个 物料衡算方程 2（C-1）个 1 1 变量数 独立方程数 n=2c+4 物理意义？ 2.7.3 绝热闪蒸器 m=变量数： 3(C+2) +1（P） （与教材上有区别） 与过程有关的设备特性参数和操作参数：0 过程从外界得到的热量和功：0 独立方程：n=2C+4 压力平衡方程：Pv= PL =P 2个 热平衡方程： Tv= TL 1个 物料平衡方程：Fzi=Vyi+Lxi C个 相平衡方程： yi＝kxi C个 焓平衡方程： FH=VHv+LHL 1个 模型的自由度：Fr=m-n= 3(C+2)+1-(2C+4)=C+3(C+2+P或T或e) 闪 蒸器 P (物理描述-一股物流节流阀减压后进入闪蒸器，在无外供热量的情况下，部分物料汽化，产生汽液两相，两相的流量分别为V和L、两相的组成分别y和x) m=2(c+2)+1(与功有关) n=c（物料平衡）+2(压力平衡，热量平衡） Fr=m-n=c+3 （含义：给定输入流股性质和压力变化，可 计算输出流股性质) 2.7.4压力变化器械 泵 压缩机 m=2(c+2)+2 (功, 效率=等熵绝热焓降/真实焓降) n=c（物料平衡）+2 (压力平衡，热量平衡） Fr=m-n=c+4 （含义：给定输入流股性质、效率和压力变化， 可计算输出流股性质) 减压阀 ? 在稳态流程模拟中，泵和压缩机都可视为“压力变换器”或“增压器”。最简化的泵和压缩机的单元模型大体上是相同的。都有一个设备参数，即压力的改变量或者是轴功。 若不考虑相变的可能，此时的单元过程模型极为简单，即，而输出物流的组成不变，与输入物流相同（物料平衡），出口温度也可不变；如果是压缩机，可按绝热压缩求出出口的温度，最后根据出口状态给输出物流的焓赋值即可。 两股工艺流间的无相变换热(教材p18） 2.7.5-1 换热器（Case 1---物流） 换热器  流股变量数： （每个流股都有流量、压力、温度三个独立变量） 设备特性参数：2（换热系数K和换热面积A） 总变量数： m=14 压力平衡方程： 2个 ① 物料平衡方程： 2个 ② 热量衡算方程： 1个 ③ 传热方程：