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1、 3.4 過 程 系 統(tǒng) 模 擬 基 本 方 法 序 貫 模 塊 法 、 聯(lián) 立 方 程 法 和 聯(lián) 立 模 塊 法 3.4.1 序 貫 模 塊 法 逐 個 單 元 模 塊 依 次 序 貫 計 算 求 解 系 統(tǒng) 模 型 的 一 種 方 法 。 回 路 （ 環(huán) 路 ） 輸 入 流 股 與 后 續(xù) 的 單 元 設(shè) 備 輸 出 有 關(guān) 。 基 本 步 驟 （ 與 實 際 過 程 的 一 致 性 ） ： （ 1） 搜 集 相 關(guān) 的 資 料 和 數(shù) 據(jù) 操 作 及 設(shè) 計 數(shù) 據(jù) 、 設(shè) 備 結(jié) 構(gòu) 尺 寸 ； 驗 證 模 型 所 需 要 的 生 產(chǎn) 數(shù) 據(jù) 或 實 驗 數(shù) 據(jù) 。 （ 2） 建 立
2、 過 程 系 統(tǒng) 的 結(jié) 構(gòu) 模 型 a. 過 程 系 統(tǒng) 的 拓 撲 獲 取 信 息 流 圖 b. 信 息 流 圖 表 示 成 矩 陣 形 式 c. 系 統(tǒng) 的 分 隔 d.斷 裂 回 路 選 定 適 宜 斷 裂 流 股 和 初 值 e.模 擬 計 算 的 求 解 順 序 ， 管 理 模 擬 計 算 過 程 （ 3） 建 立 單 元 設(shè) 備 模 塊 反 應(yīng) 器 、 換 熱 器 、 精 餾 塔 等 。 （ 4） 熱 力 學(xué) 數(shù) 據(jù) 及 物 性 數(shù) 據(jù) 模 塊 （ 5） 輸 入 模 塊 提 供 原 料 所 有 參 數(shù) 、 操 作 條 件 及 公 用 工 程 等 。 （ 6） 輸 出 模 塊 缺
3、點 ： 物 性 參 數(shù) 、 單 元 模 塊 及 系 統(tǒng) 斷 裂 流 股 三 層 嵌 套 迭 代 。 設(shè) 計 型 問 題 ： 不 斷 調(diào) 節(jié) 輸 入 參 數(shù) 和 設(shè) 備 工 藝 結(jié) 構(gòu) 參 數(shù) 。 基 本 步 驟 ： （ 1） 建 立 過 程 系 統(tǒng) 的 數(shù) 學(xué) 模 型 a.物 料 平 衡 方 程 b. 能 量 平 衡 方 程 c. 化 學(xué) 反 應(yīng) 速 率 方 程 及 化 學(xué) 平 衡 方 程 d. 熱 量 、 質(zhì) 量 和 動 量 傳 遞 方 程 e. 物 性 推 算 方 程 f. 過 程 拓 撲 、 生 產(chǎn) 工 藝 指 標(biāo) 及 約 束 條 件 3.4.2 聯(lián) 立 方 程 法 將 描 述 過 程
4、系 統(tǒng) 的 所 有 方 程 組 織 起 來 ， 形 成 一 大 型 非 線性 方 程 組 ， 進(jìn) 行 聯(lián) 立 求 解 。 方 程 節(jié) 點 ； 變 量 邊 。 矩 陣 法 識 別 不 相 關(guān) 的 子 系 統(tǒng) ； 回 路 和 最 大 循 環(huán) 網(wǎng) 的 識 別 ； 斷 裂 回 路 或 最 大 循 環(huán) 網(wǎng) ， 確 定 適 宜 的 斷 裂 變 量 ； 確 定 計 算 順 序 ， 對 系 統(tǒng) 進(jìn) 行 聯(lián) 立 求 解 。 b. 方 程 線 性 化 法 Taylor展 開 法 稀 疏 陣 通 常 避 開 求 逆 方 法 ， LU（ 高 斯 消 去 法 的 改 進(jìn) ） 因 次 分 解 。LUAbAx （ 2） 方
5、 程 組 聯(lián) 立 求 解 的 基 本 方 法 a.方 程 組 降 維 法 方 程 組 的 稀 疏 性 降 維 求 解 成 為 可 能 。 a11 a12 a13 a14a21 a22 a23 a24a31 a32 a33 a34a41 a42 a43 a44 = l11 0 0 0l21 l22 0 0l31 l32 l33 0l41 l42 l43 l44 1 u12 u13 u140 1 u23 u240 0 1 u340 0 0 1xbUx bLUxAx 省 去 了 嵌 套 迭 代 ， 但 對 初 值 要 求 嚴(yán) 格 。 3.4.3 聯(lián) 立 模 塊 法 又 稱 雙 層 法 ： 取 序 貫
6、 模 塊 法 及 聯(lián) 立 方 程 法 兩 者 之 長 。 兩 個 層 次 ： 單 元 模 塊 的 層 次 ； 系 統(tǒng) 流 程 的 層 次 。 不 可 分 隔 相 關(guān) 子 系 統(tǒng) 按 嚴(yán) 格 單 元 模 型 進(jìn) 行 單 元 模 擬 計 算 生 成 簡 化 模 型 的 模 型 參 數(shù) 簡 化 模 型 聯(lián) 結(jié) 方 程 的 求解 進(jìn) 行 系 統(tǒng) 模 擬 或 優(yōu) 化收 斂 判 據(jù) 1 輸 出 計 算結(jié) 果收 斂 判 據(jù) 2YY N N 3.5 過 程 系 統(tǒng) 模 擬 基 本 步 驟（ 1） 分 析 模 擬 問 題了 解 流 程 的 工 藝 情 況 ， 收 集 必 要 的 數(shù) 據(jù) 。 （ 2） 選 擇 過
7、 程 模 擬 系 統(tǒng) 軟 件 ， 準(zhǔn) 備 輸 入 數(shù) 據(jù) 組 分 基 礎(chǔ) 物 性 ， 熱 力 學(xué) 性 質(zhì) 計 算 方 法 ， 單 元 模 塊 （ 3） 繪 制 模 擬 流 程 利 用 圖 示 的 方 法 建 立 過 程 系 統(tǒng) 的 數(shù) 學(xué) 模 型 ， 以 及單 元 之 間 的 連 接 關(guān) 系 。 （ 4） 定 義 流 程 涉 及 組 分若 數(shù) 據(jù) 庫 中 沒 有 該 組 分 ， 用 戶 收 集 或 估 算 。（ 5） 選 擇 熱 力 學(xué) 性 質(zhì) 計 算 方 法非 極 性 或 弱 極 性 物 質(zhì) ： 狀 態(tài) 方 程 法極 性 物 質(zhì) ： 狀 態(tài) 方 程 與 活 度 系 數(shù) 方 程 相 組 合 （ 6） 輸 入 原 始 物 流 及 模 塊 參 數(shù) 原 始 物 流 參 數(shù) ； 單 元 模 塊 參 數(shù)（ 7） 運 行 模 擬得 到 物 料 、 能 量 衡 算 等 結(jié) 果 （ 8） 分 析 模 擬 結(jié) 果模 擬 結(jié) 果 與 實 驗 數(shù) 據(jù) 或 生 產(chǎn) 數(shù) 據(jù) 對 比 分 析（ 9） 運 行 模 擬 系 統(tǒng) 的 其 它 功 能工 況 分 析 ， 靈 敏 度 分 析 ， 優(yōu) 化 、 設(shè) 備 設(shè) 計（ 10） 輸 出 最 終 結(jié) 果生 成 最 終 報 告3.6 化 工 過 程 穩(wěn) 態(tài) 模 擬 軟 件 介 紹3.7 過 程 系 統(tǒng) 模 擬 的 應(yīng) 用 實 例
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