系统工程第5讲数学模型.pptVIP

Reviewoflastlecture……●流程结构模型概念：流程结构模型表达了系统中各个局部之间的连接关系，描述了组成系统的拓扑结构。用途：解决全流程计算的顺序问题和连接上下游设备间的物流的取值问题●三个层次（形式）图形形式矩阵形式代数形式●系统结构模型的矩阵表达方式（四个矩阵）过程矩阵：着眼点---单元流线联系矩阵：着眼点---物流关联矩阵：着眼点---单元与物流的关系；容易识别输入流、输出流及其循环流股。邻接矩阵：着眼点---单元与单元的关系；适合矩阵运算(稀疏阵）适于顺序计算关于能流的思考？混合换热反应分离？123456789工艺流程简图信息流图？例1混合换热反应分离3610（能流）信息流图？相应的过程矩阵为Rp=17-22-3103-44-5-6相应的过程矩阵为Rp=17-22-38-93-44-5-6关于能流的思考？苯加氢制环己烷工艺流程Q1关于能流的思考？Q1Q2苯加氢制环己烷工艺流程2.5.3代数表达方式连结方程：采用数学的办法表示个单元之间的物流联系12322‘33‘41连结方程如下：上述连接方程，再加上个单元设备的模型方程所组成的大型方程组，就是系统的数学模型。55’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基本模型系统结构模型过程单元模型经济分析（评价）控制管理用户自编√过程模拟系统的模型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反应动力学与化学平衡传递过程模型2.6流程模拟基本模型2.6.1纯组分性质基本物性Basicproperties沸点、熔点、凝固点、三相点和临界参数(水？）。（2）蒸气压（Vaporpressure）Clapeyron蒸气压方程Antoine方程Reidel关联式精度不够高回归模型天津大学、华东理工、浙江大学、大连理工……流程模拟基本模型马沛生教授分别用Antoine方程、Thodos方程、Riedel方程、Frost-kalkwarf-Thodos和Miller方程对４２种化合物的极低压到沸点范围内的蒸气压实验数据，共517个数据点进行了关联，结果表明在该压力范围内Frost-kalkwarf-Thodos方程的回归精度最高，而Antoine方程最简单且能满足要求。(3)蒸发热（蒸发焓，heatofvaporization）Riedel法(沸点下的蒸发焓估算法)：单位质量的某种液体变成气体时所吸收的热量，叫做这种气体的蒸发热。流体热力学性质模型注意:交互作用参数kij!!!见P37低压（绝压小于2atm）轻烃类混合物的气象可以认为是理想气体；中压（15-20），----的气相可以认为是理想溶液，但不是理想气体；高压下非理想的实际体系，需采用SRK方程对于氢气误差很大，PR方程，比SRK还要准确；这两个是烃系统计算比较好的方程。根据实验数据回归2.6.3流动模型对不可压缩流体有上式中三项分别代表位能差、动能差和压力能差。流体输送机械对系统做的功忽略摩擦阻力损失和输入功，则：广义柏努力方程：对稳定流动单位流体2.6.4相平衡模型当采用状态方程法计算气液平衡时，由于逸度是温度、压力和组成的函数，故气液平衡常数需利用下述联立方程组解算：极性物质：液相：活度系数模型；气相：状态方程（组合法）液体活度系数模型：Margules(1895)?VanLaar(1910)?Wilson(1964)(现仍在使用,只能用于气-液系统)??Non-randomTwo-Liquid(NRTL)(1968)（可用于气-液-液）Regula