化工过程开发概论.ppt

三、模型试验 模型试验是一种对研究对象进行间接研究的试验方 法，必须建立模仿研究对象、并与研究对象相似或等效 的模型。由模型试验取得的试验数据，通过一定的转换 方法，即可转变为反映研究对象某些本质特征的数据。 这种试验方法在化工过程开发中是一种重要的研究手段。 模型试验所采用的模型有“物理模型’和“数学模型” 两种形式。选用何种模型进行试验，取决于化工过程开 发的方法。 ●物理模型试验：以模型和原型之间物理量相似为基础建立模型实体所进行的试验。 ●数学模型试验：依据模型与原型之间表征研究对象规律的数学函数关系一致。即数学模型与实际过程的变化规律等效，或达到数学形式的相似。 第四章?? 试验 模型试验 第三十页，共七十七页。 四、中间工厂试验（中试） 它是将实验室研究成果放大成生产规模之前的一种过渡性试验。 目前，即使采用数学模拟法进行开发放大，也仍然要用中试来验证 数学模型，所以，中试是化工过程开发步骤中不可缺少的环节。 中试规模一般都比小试大，而比实际生产规模小。但对于过程的 模拟则比较接近实际生产情况，故能反映出小试中许多不易观察到 的现象，有利于考察工程因素对于过程的影响。 中试的内容和任务： ①检验小试确定的工艺方法和工艺条件，以及工艺系统连续运转的可靠性 ②考察放大效应，寻找其产生的原因和消除的办法 ③检验数学模型与实际过程的等效性 ④考察物料对于设备材质的腐蚀作用 ⑤考察工艺过程中微量杂质积累对于过程以及最终产品质量的影响 ⑥提供一定量的产品供进一步加工应用考察 ⑦考察工艺过程中产生的“三废”情况，寻找综合治理的方法 第四章?? 试验 中间工厂试验 第三十一页，共七十七页。 五、试验方案设计 试验方案设计是为了科学地、系统地进行试验研究 而对试验研究工作预先作出一个具体的实施计划。设计时， 应力求用少数试验取得具有代表性的试验结果。 1. 基本概念 因素：温度、时间、配比等 水平：表示试验因素在试验中所选取的具体量的等级。 如温度水平：55℃、75 ℃、95 ℃ 判据（指标）：是一种表征试验研究对象的指标，它表 示该试验研究对象整体技术水平的高低。如转化率、产品 质量等 2. 试验方法 单因素试验法：一次只试验一个因素 多因素试验法：将多个因素组合在一起进行试验 第四章?? 试验 试验方案设计 第三十二页，共七十七页。 3. 单因素试验法 ▲均分法： 将某一因素要试验考察的范围，等间距地分成5~6个 试点进行试验。将试验结果以因素为横坐标，指标为纵坐 标，制成图（或表格），从变化趋势确定因素的最优水平。 此法适用于某一确定因素的条件试验。在使用此法 进行因素水平变动的定量试验时要注意三个问题： 　●试验范围 　●试验间距 　●试验顺序 第四章?? 试验 试验方案设计 第三十三页，共七十七页。 ▲平分法 总是在试验范围的中点安排试验。 设试验范围在a~b之间，中点以x1表示，则： 第四章?? 试验 试验方案设计 a x2 x1 b x1=(a+b)/2 若第一次试验结果表明x1取大了，则舍去大于x1的一半，在（a, x1)的中点x2处作第二次试验；反之，若取小了，则舍去小于x1的一半，把第二点取在（x1, b）的中点。 显然，应用此法时必须先有一个标准或具体指标，且能从一个试验的结果直接分析出该因素的值是取大了还是取小了，从而决定下次试验的方向。 第三十四页，共七十七页。 ▲