过程分析与合成

1、过程系统模拟的三类问题及三种基本方法专业：化学工程姓名： hh目录2.2.1 过程系统模拟的三类问题2.2.2 过程系统模拟的三种基本方法过程系统模拟的三类问题 化工过程系统的稳态模拟与分析，就是对化工工艺流程系统进行稳态与分析。模拟是对过程系统模型的求解。通过解决下述三类问题。（1）过程系统的模拟分析 对摸个给定的过程系统进行模拟求解，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，如图所示2-6所示。图2-6 过程系统的模拟分析过程系统模型参数决策变量状态变量过程系统模拟的三类问题(2)过程系统设计 当对摸个或默写系统变量剔除设计规定要求时，通过调整某些决策变量是模拟结果使模

2、拟结果满足设计规定要求，如图2-7所示。过程系统模型参数决策变量状态变量参数设计结果满足设计规定否？调整图2-7 过程系统设计TF过程系统模拟的三类问题（3）过程系统参数优化 过程系统模型与最优化模型联解得到一组使工况目标函数最佳的决策变量（优化变量），从而实施最佳工况，如图2-8所示。图2-8 过程系统参数优化过程系统模型参数决策变量状态变量目标函数模型参数设计结果最优否约束最优化模型过程系统模拟的三类问题 比较上述三类问题可以看出，针对所要解决的问题的不同，其求解的复杂程度也不同。设计问题比模拟分析问题增加了一层迭代，因而求解起来要复杂一些。而最优化问题不仅增加了循环迭代，还增加了目标函数

3、模型和最优化模型，使求解过程更加复杂。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 ModuIar Method)过程系统模拟的序贯模块法1、基本构成-模块(子程序) 即是一些用以描述物性、单元操作以及系统其他功能的模型方程及求解算法组成。 依据单元模块入口的物流信息，以及足够的定义单元特性的信息，可以计算出单元出口物流的信息。过程系统模拟的序贯模块法2、定义 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的

4、模拟计算。过程系统模拟的序贯模块法3、序贯模块法的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，易于通用化；计算出错时易于诊断出错位置。过程系统模拟的序贯模块法4、序贯模块法的缺点-计算效率低过程系统模拟的面向方程法1、定义 面向方程法又称联立方程法，是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。 可以根据问题的要求灵活地确定输入、输出变量，而不受实际物流和流程结构的影响。过程系统模拟的面向方程法2、优点 解算过程系统模型快速有效，对设计、优化问题灵活方便，效率较高。过程系统模拟的面向方程法3、缺点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；要

5、求计算机内存大；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；计算技术难度较大等。过程系统模拟的联立模块法1、定义 将过程系统的近似模型方程与单元模块交替求解。联立模块法又被称作双层法。 图图2-11图图2-12过程系统模拟的联立模块法2、优点使用序贯模块法积累的大量模块；可将流程收敛和设计约束收敛合并处理；只须求解各单元过程的外部变量，对计算机内存要求减少。过程系统模拟的联立模块法3、缺点将严格模型转化为简化模型，花费机时长。求解优化问题时，解的一致性发生矛盾。过程系统模拟的联立模块法方法优点缺点代表软件系统序贯模块法与工程师直观经验一致，便于学习使用；易于通用化，已积累了丰富的单元模块；需要计算机内存较小；有错误易于诊断检查再循环引起的迭代收敛很费机时；进行设计型计算时很费机时；不宜用于最优化计算PROCESS (美)CONCEPT(英)CAEPS(日)ASPEN（美）FLOWTRAN（美）面向方程法解算快；模拟型计算与设计型计算一样；适合最优化计算，效率高；便于与动态模拟联合实现；要求给定较好的初值，否则可能得不到解；计算失败后诊断错误所在困难；形成通用化程序有困难，故使用不方便；难以继承已有的单元操作模块ASCEND-（美）SPEEDUP(英)联立模块法可以利用前人开发的单元操作模块；