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文档简介
1、化工过程分析与合成,第二章 化工系统的稳态模拟与分析 ch2 simulation and analysis of chemical process system in steady state,化工系统的稳态模拟与分析,2.1 过程系统模拟的三种基本方法 2.2 过程系统模拟的序贯模块法 2.3 过程系统模拟的面向方程法 2.4 过程系统模拟的联立模块法 2.5 氨合成工艺流程的模拟与分析,化工系统的稳态模拟与分析,关键词,化工系统,稳态,模拟,分析,重 点,序贯模块法、面向方程法和 联立模块法的思想、方法,发酵液的分离问题,多效蒸发器,发酵液 水 乙醇,废液 水 乙醇,废液 水 乙醇,产品
2、 水 乙醇,发酵液流率=50 kg/min,其中含97%(wt)的水和3%(wt)的乙醇。 建立蒸发器的模型: 计算产品和废液的总流率,同时计算产品和废液中水和乙醇的流率,平衡闪蒸单元模型,例2,将上例中加入如下要求, 必须使乙醇回收率达到99%,另外,产品中必须含50%的乙醇。 计算产品和废液的总流率,同时计算产品和废液中水和乙醇的流率,例3,要求进一步提高产品中的乙醇含量,达到90,flash 1,flash 2,flash 3,1,2,3,4,5,6,7,8,例4,再进一步要求乙醇的回收率也必须达到90%,即,对废液中乙醇的浓度提出了要求,flash 1,flash 2,flash 3,
3、1,2,3,4,5,7,6,8,例5,乙醇在反应器中通过发酵而得到,在这个理想流程中,通过发酵可以将2kg的谷物转化为1kg 水和1kg乙醇 进料流率为100kg/min ,含谷物20%(wt),水 80% (wt)。反应器效率为0.25 发酵产物经过滤后,在浆液中,每10 kg 的谷物中仍含1kg的水/乙醇溶液 5%(wt)的浆液排放掉,1,2,3,4,5,6,7,用excel求解此问题,模拟是对过程系统模型的求解,过程系统的模拟分析 对某个给定的过程系统模型进行模拟求解,可得出该系统的全部状态变量,从而可以对该过程系统进行工况分析,p11,过程系统的模拟分析,p11,过程系统设计,p11,
4、过程系统参数优化,p12,过程系统模拟的三种基本方法,序贯模块法(sequential modular method) 面向方程法(equation oriented method) 联立模块法(simultaneously modular method,p12,过程系统模拟的序贯模块法,smm的基本部分是模块(子程序),用以描述物性、单元操作以及系统其它功能。 smm对过程系统的模拟以单元模块的模拟计算为基础。 smm按照由各种单元模块组成的过程系统的结构,序贯的对各单元模块进行计算,从而完成该过程系统模拟计算,p12,优点: 与实际过程的直观联系强 模拟系统软件的建立、维护和扩充都很方便,
5、易通用化 计算出错时易于诊断出错位置,缺点: 计算效率较低,尤其是解决设计和优化问题时计算效率更低,p12,p12,过程系统模拟的面向方程法,eom又称联立方程法,将描述整个过程系统的数学方程式联立求解,从而得出模拟计算结果 eom解算快速有效,对设计、优化问题灵活方便。效率较高 eom的形成通用软件比较困难;不能利用现有大量丰富的单元模块;缺乏实际流程的直观联系;计算失败之后难于诊断错误所在;对初值的要求比较苛刻;计算技术难度较大,p13,p13,过程系统模拟的联立模块法,联立模块法又称双层法,将过程系统的近似模型方程与单元模块交替求解 联立模块法兼有序贯模块法和面向方程法的优点。既能使用序贯
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