第二章--化工系统的定常态模拟与分析Ch2优秀文档.ppt
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过程系统模型图2-2过程系统设计序贯模块法的基础是单元模块,通常单元模块与过程单元是一一对应的求解一维代数方程(1)④断裂回路的总次数最少。1序贯模块法的基本原理③断裂物流的权重因子之和最少;从(2)和(3)式得到:隐式方程具有更大的普遍性,所以割线法常为人们所熟知。并将其改绘为如下三级闪蒸过程模拟模块流程如何得到新的变量值,如何保证计算收敛,如何加快收敛,取决于收敛算法,与断裂物流变量的特性有关。2)初值的组数少。Wegstein迭代公式为:(2)图2-3过程系统参数优化只需要一组初值,不需计算导数和逆矩阵对收敛速度的影响主要有三个因素:迭代次数;通过断裂技术可以打开回路,以便采用序贯模块法进行求解。弱点:迭代次数多、收敛速度慢,思考题直接迭代法是将计算值yk作为下一轮迭代的猜值xk+1而实施迭代计算从系统入口物流开始,经过接受该物流变量的单元模块的计算得到输出物流变量,作为下一个相邻单元的输入物流变量。依此逐个的计算过程系统中的各个单元,最终计算出系统的输出物流。解:依据闪蒸条件,设该闪蒸过程为理想体系,三个闪蒸器均为等温闪蒸过程,建成相应的单元模块。从上例可见,阻尼因子q值的选取具有较大的任意性和经验性。解:依据闪蒸条件,设该闪蒸过程为理想体系,三个闪蒸器均为等温闪蒸过程,建成相应的单元模块。分别用直接迭代法和阻尼直接迭代法计算汽相和液相产品的流量和组成,阻尼因子分别取值为,,,,,则x为断裂物流变量的收敛解③重复步骤①、②,直到不再有二次断裂组出现,且每个“树枝”上有重复的断裂组出现时为止。为了对该不可分隔子系统的高维求解进行降维运算,须将该子系统中的某些回路进行断裂。则x为断裂物流变量的收敛解计算效率较低,尤其是解决设计和优化问题时计算效率更低结合上节课的例子,说明什么是序贯模块法,什么是面向方程法,什么是联立模块法。过程系统模拟的序贯模块法优点: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优过程系统模拟的面向方程法优过程系统模拟的联立模块法状态变量优过程系统稳态模拟三种方法的比较思考题序贯模块法的基础是单元模块,通常单元模块与过程单元是一一对应的具有反馈联结的系统(不可分割子系统),需要用到断裂(Tearing)和收敛(Convergence)技术图2-18三级闪蒸过程的模拟模块流程具有反馈联结的系统(不可分割子系统),需要用到断裂(Tearing)和收敛(Convergence)技术过程系统设计当对某个或某些系统变量提出设计规定要求时,通过调整某些决策变量使模拟结果满足设计规定要求准则③中ρj为可根据物流性质而取的选择值,如物流变量对计算过程灵敏度大小的估计值;③断裂物流的权重因子之和最少;结合上节课发酵过程的例子,说明过程系统的模拟、设计和优化。④断裂回路的总次数最少。求解非线性方程组的数值计算方法很多,适合于收敛单元的数值计算方法一般应尽可能满足下列要求:对收敛速度的影响主要有三个因素:迭代次数;当闪蒸温度分别为以下值时:直接迭代法是将计算值yk作为下一轮迭代的猜值xk+1而实施迭代计算过程系统模拟的面向方程法例:用直接迭代法求解下列方程组对于复杂系统,收敛单元设置的位置不同,其效果也将不同。2.2.1序贯模块法的基本原理图2-8过程单元与单元模块序贯模块法的基本思想序贯模块法的求解与过程系统的结构是有关的。具有反馈联结的系统(不可分割子系统),需要用到断裂(Tearing)和收敛(Convergence)技术具有反馈的系统与收敛单元通过断裂技术可以打开回路,以便采用序贯模块法进行求解。在断裂物流处设置一个收敛单元。对于复杂系统,收敛单元设置的位置不同,其效果也将不同。最优设置要通过断裂技术去解决。如何得到新的变量值,如何保证计算收敛,如何加快收敛,取决于收敛算法,与断裂物流变量的特性有关。2.2.2再循环物流的断裂求解方法有向图选择不同的断裂物流,相应的迭代序列也不一样:由于系统中各物流及其变量特性的不同,在收敛计算上常是有很大差异的。如何选择断裂物流、确定迭代序列,是实施序贯模块法进行过程系统模拟计算中必须要解决的问题。(2)断裂方法的研究i=1,…,m,代表回路;j=1,…,n,代表物流约束方程的含义是每个回路至少要被断裂一次。准则①设定ρj;准则②令ρj为物流变量数;准则③中ρj为可根据物流性质而取的选择值,如物流变量对计算过程灵敏度大小的估计值;准则④的ρj等于每个断裂物流所切断的回路总数。(3)回路矩阵过程系统中的简单回路可以用回路矩阵(Loop/StreamMatrix)表示。表示方法:矩阵中的行代表回路,列