流程模拟进展讲义.pptx

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 7/23/2021 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 7/23/2021 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。 7/23/2021 3 研究开发 市场 调查 设备 设计 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 7/23/2021 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 7/23/2021 5 过程系统 输入 输出 过程系统分析示意图 （待求） 7/23/2021 6 过程系统 （待求） 输入 输出 过程系统集成示意图 7/23/2021 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。 7/23/2021 8 过程系统设计 过程系统的设计原则上讲，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 7/23/2021 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 7/23/2021 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。 7/23/2021 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。 7/23/2021 12 数学模型的类型与建立 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。 7/23/2021 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 7/23/2021 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 7/23/2021 15 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 7/23/2021 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 7/23/2021 17 单元模块 输入流股向量 输出流股向量 标准型问题 7/23/2021 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 7/23/2021 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 7/23/2021 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 7/23/2021 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 7/23/2021 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 英国德国