流程模擬進(jìn)展講義

過(guò)程模擬技術(shù)基本知識(shí)概論過(guò)程系統(tǒng)工程的基本概念過(guò)程系統(tǒng)工程包含的內(nèi)容過(guò)程系統(tǒng)工程研究方法穩(wěn)態(tài)模擬基礎(chǔ)知識(shí)1/26/20241概論60年代過(guò)程系統(tǒng)工程產(chǎn)生和發(fā)展的理論準(zhǔn)備時(shí)期70年代過(guò)程系統(tǒng)工程走上實(shí)用的時(shí)期80年代過(guò)程系統(tǒng)工程普及時(shí)代1/26/20242過(guò)程系統(tǒng)工程的基本概念過(guò)程系統(tǒng)工程是將系統(tǒng)工程學(xué)的理論和方法應(yīng)用于過(guò)程工業(yè)領(lǐng)域的確一門邊緣學(xué)科，是化學(xué)工程的一個(gè)分支。過(guò)程系統(tǒng)工程的基本內(nèi)容就是從過(guò)程系統(tǒng)的整體目標(biāo)出發(fā)，根據(jù)系統(tǒng)內(nèi)部各個(gè)組成部分的特性及其相互關(guān)系，確定在規(guī)劃、設(shè)計(jì)、操作和控制等方面的最優(yōu)策略。1/26/20243研究開(kāi)發(fā)市場(chǎng)調(diào)查設(shè)備設(shè)計(jì)設(shè)備制造建設(shè)工程試運(yùn)轉(zhuǎn)操作運(yùn)行過(guò)程設(shè)計(jì)外協(xié)檢查經(jīng)營(yíng)管理控制環(huán)境的變化1/26/20244過(guò)程系統(tǒng)工程包含的內(nèi)容過(guò)程系統(tǒng)分析過(guò)程系統(tǒng)集成過(guò)程系統(tǒng)優(yōu)化過(guò)程系統(tǒng)設(shè)計(jì)1/26/20245過(guò)程系統(tǒng)輸入輸出過(guò)程系統(tǒng)分析示意圖（待求）1/26/20246過(guò)程系統(tǒng)（待求）輸入輸出過(guò)程系統(tǒng)集成示意圖1/26/20247過(guò)程系統(tǒng)優(yōu)化過(guò)程系統(tǒng)優(yōu)化或系統(tǒng)優(yōu)化可分為參數(shù)優(yōu)化和結(jié)構(gòu)優(yōu)化參數(shù)優(yōu)化：在一確定的系統(tǒng)流程中對(duì)其操作參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。結(jié)構(gòu)優(yōu)化：改變過(guò)程系統(tǒng)中設(shè)備類型或其相互間的聯(lián)結(jié)，以優(yōu)化過(guò)程系統(tǒng)。1/26/20248過(guò)程系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則上講，是過(guò)程系統(tǒng)集成與過(guò)程系統(tǒng)分析交替過(guò)程的整體。包括三個(gè)主要的步驟：過(guò)程系統(tǒng)集成、分析與優(yōu)化1/26/20249過(guò)程系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)綜合參數(shù)優(yōu)化需求計(jì)算設(shè)備尺寸、費(fèi)用結(jié)構(gòu)優(yōu)化最終的過(guò)程系統(tǒng)熱量物料衡算決策變量?jī)?yōu)化1/26/202410數(shù)學(xué)模擬數(shù)學(xué)模擬：對(duì)數(shù)學(xué)模型求解的過(guò)程優(yōu)點(diǎn)：經(jīng)濟(jì)、靈活、可以減少中間試驗(yàn)，可獲得實(shí)驗(yàn)條件下難以得到的性能信息，可以利用已有的理論成果來(lái)研究復(fù)雜過(guò)程系統(tǒng)的性能。1/26/202411過(guò)程系統(tǒng)模型

過(guò)程系統(tǒng)模型是借助有關(guān)概念、變量、規(guī)則、邏輯關(guān)系、數(shù)學(xué)表達(dá)式、圖形和表格等對(duì)系統(tǒng)的總體描述。1/26/202412數(shù)學(xué)模型的類型與建立按建模的方法分為：機(jī)理模型和經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ桶唇Ｊ欠窨紤]時(shí)間分為：動(dòng)態(tài)模型和穩(wěn)態(tài)模型按建模是否考慮空間分為：集中參數(shù)模型和分布參數(shù)模型按過(guò)程的特征分為：確定模型和隨機(jī)模數(shù)學(xué)模型的建立過(guò)程稱為模型化，模型化的最基本要求，數(shù)學(xué)模型與所研究的過(guò)程系統(tǒng)具有客觀的一至性。1/26/202413過(guò)程系統(tǒng)模型組成及表示過(guò)程單元模型過(guò)程系統(tǒng)結(jié)構(gòu)過(guò)程系統(tǒng)結(jié)構(gòu)表示：有向圖表示、矩陣表示1/26/202414穩(wěn)態(tài)模擬的基本知識(shí)數(shù)學(xué)模型的基本類型與主要形式穩(wěn)態(tài)模擬所研究問(wèn)題的基本類型穩(wěn)態(tài)模擬的基本方法穩(wěn)態(tài)模擬軟件化工過(guò)程物性系統(tǒng)化工過(guò)程的數(shù)學(xué)模型1/26/202415數(shù)學(xué)模型的基本類型集中參數(shù)模型與分布參數(shù)模型確定模型與隨機(jī)模型機(jī)理模型與經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ?/26/202416穩(wěn)態(tài)模擬所研究的基本問(wèn)題標(biāo)準(zhǔn)型問(wèn)題設(shè)計(jì)型問(wèn)題最優(yōu)化問(wèn)題1/26/202417單元模塊輸入流股向量輸出流股向量標(biāo)準(zhǔn)型問(wèn)題1/26/202418單元模塊輸入流股向量輸出流股向量設(shè)計(jì)型問(wèn)題控制模塊設(shè)備參數(shù)向量要求的輸出向量特性1/26/202419過(guò)程模擬模型給定輸入物理特性最優(yōu)化問(wèn)題經(jīng)濟(jì)模擬模型給定的參數(shù)控制變量約束條件優(yōu)化程序約束條件1/26/202420公用工程及原料量成本數(shù)據(jù)物料與能量衡算設(shè)備尺寸計(jì)算成本估算經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)輸入條件設(shè)備尺寸計(jì)算投資費(fèi)用數(shù)據(jù)收益流程模擬的一般步驟1/26/202421穩(wěn)態(tài)模擬的基本方法序貫?zāi)K法聯(lián)立方程法最優(yōu)聯(lián)立模塊法1/26/202422流程模擬系統(tǒng)軟件模擬系統(tǒng)開(kāi)發(fā)者結(jié)構(gòu)特點(diǎn)ASCEND美國(guó)Carnegie-Mellon聯(lián)立方程法模擬與優(yōu)化ASPENPLUS美國(guó)ASPEN公司序貫?zāi)K法模擬與優(yōu)化CAPES日本序貫?zāi)K法有優(yōu)化費(fèi)用CHESS美國(guó)Washington大學(xué)CONCEPTIII英國(guó)CAD中心序貫?zāi)K法交互作用方式DESIGN2000美國(guó)ChemShare序貫?zāi)K法FLOWPACKII英國(guó)德國(guó)ICI-LINDE序貫?zāi)K法批處理與交互FLOWSIM美國(guó)Connecticut大學(xué)聯(lián)立方程法圖形輸入FLOWTRAN美國(guó)MonsantoCo.序貫?zāi)K法有費(fèi)用和尺寸GMB美國(guó)BadgerCo.序貫?zāi)K法交互作用方式1/26/202423流程模擬系統(tǒng)軟件模擬系統(tǒng)開(kāi)發(fā)者結(jié)構(gòu)特點(diǎn)HYSIM加拿大HYPROTECHCo.序貫?zāi)K法交互作用方式PRO/II美國(guó)Simulation公司序貫?zāi)K法批處理與交互QUASLIN英國(guó)CAD中心聯(lián)立方程法模擬與優(yōu)化SIMMOD美國(guó)Illinois大學(xué)序貫?zāi)K聯(lián)立模塊法模擬與優(yōu)化SPEEDUP英國(guó)Imperial大學(xué)PASCAL編程SYMBOL英國(guó)Cambridge大學(xué)聯(lián)立方程法線性化法ECSS青島化工學(xué)院序貫?zāi)K法MicroSAPROSS蘭州設(shè)計(jì)院序貫?zāi)K法合成氨專用系統(tǒng)程大連理工大學(xué)華東理工大學(xué)1/26/202424流程模擬系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)計(jì)算方法庫(kù)單元模塊庫(kù)物性數(shù)據(jù)庫(kù)熱力學(xué)性質(zhì)庫(kù)輸入輸出管理系統(tǒng)執(zhí)行程序求解優(yōu)化經(jīng)濟(jì)分析1/26/202425物性系統(tǒng)的作用根據(jù)模擬計(jì)算的進(jìn)程與要求向程序提供所需的各種物性數(shù)據(jù)允許用戶輸入自己的數(shù)據(jù)并轉(zhuǎn)換成模擬系統(tǒng)所要求的形式當(dāng)缺少化合物的物性時(shí)，可為用戶提供物性推算模型當(dāng)用戶自己有實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)，可以按要求的模型形式進(jìn)行回歸，給出回歸模型的參數(shù)1/26/202426化工過(guò)程的數(shù)