【正文】 設(shè)計(jì)型問題： 不斷調(diào)節(jié)輸入?yún)?shù)和設(shè)備工藝結(jié)構(gòu)參數(shù)。 2） 建立數(shù)學(xué)模型的要求和規(guī)則 對(duì)描述對(duì)象本質(zhì)的深刻理解，方程包括： (1)物料衡算和能量衡算方程； (2)物流局部微元的“基本”過程方程； (3)各種過程參數(shù)間理論的、半經(jīng)驗(yàn)的或純經(jīng)驗(yàn)的關(guān)聯(lián)式； (4)對(duì)過程參數(shù)的約束。h1（ 4）過程系統(tǒng)綜合 (Synthesis)與集成（ Integration) 待綜合的過程系統(tǒng) 給定的或可選擇的輸入 所要求的或希望的輸出 過程系統(tǒng)綜合是指按著規(guī)定的系統(tǒng)特性，尋求所需的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及其各子系統(tǒng)的性能，并使系統(tǒng)按規(guī)定的目標(biāo)進(jìn)行最優(yōu)組合；是過程系統(tǒng)設(shè)計(jì)中最具創(chuàng)造性的步驟。 新世紀(jì)開始至現(xiàn)在 ，擴(kuò)展時(shí)期，研究范圍和研究內(nèi)容都在擴(kuò)大。產(chǎn)生的基礎(chǔ)是化學(xué)工程、系統(tǒng)工程、運(yùn)籌學(xué)、數(shù)值計(jì)算方法、過程控制論及計(jì)算機(jī)技術(shù)等學(xué)科。數(shù)學(xué)規(guī)劃法把過程系統(tǒng)優(yōu)化問題表征為目標(biāo)函數(shù)和一系列等式、不等式約束的多變量數(shù)學(xué)模型，然后采用適宜的算法獲得問題的最優(yōu)解或近優(yōu)解。 第三步 ，采用已確認(rèn)的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行模擬，作為過程系統(tǒng)的優(yōu)化和綜合研究的基礎(chǔ)。 例：苯－甲苯混合器 M i x e rS 1S 2S 3????????????????),min( 213332211332211332211321PPPhFhFhFxFxFxFxFxFxFFFFTTTBBB）（或11111 ,),(, PhxxF TB 22222 ,),(, hxx TB 33333 ,),(, PhxxF TBm=12 n=4 d=8 2） 設(shè)計(jì)變量的選擇 （ 1）所選擇的設(shè)計(jì)變量間是相互獨(dú)立的； （ 2）應(yīng)使模擬問題的求解盡量方便。 組合各子系統(tǒng)，求解整個(gè)大系統(tǒng) 按大系統(tǒng)特性，將各個(gè)子系統(tǒng)的求解有機(jī)地結(jié)合起來，實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的優(yōu)化目標(biāo) 混 合器 ①混 合器 ②氨 合 成 塔③壓 縮 機(jī)換 熱 器分離器④分 離 器 ⑤分 流 器 ⑥122 344567891 0新 鮮原 料 氣產(chǎn) 品 N H3排 空壓 縮 機(jī)1 0氨 合 成 塔③換 熱 器低 壓 分 離 器 ⑤47混 合器 ①2混 合器 ②3分離器④45對(duì)氨合成系統(tǒng)，識(shí)別出 2個(gè)帶有循環(huán)的不可分割子系統(tǒng)。 自由度（ degree of Freedom)： D V ar iable E qua tionsN N N? ? ? ?變 量 數(shù) 獨(dú) 立 方 程 數(shù) ND0 不定方程組，有無窮個(gè)解 ND0 過度設(shè)定，形成矛盾方程，割除冗余方程 ND=0 正確設(shè)定，方程組有唯一解 設(shè)計(jì)變量：預(yù)先賦值的變量（ ND個(gè)） 狀態(tài)變量：除設(shè)計(jì)變量外的變量 (NEquations個(gè) ) 狀態(tài)方程： NEquations個(gè)方程 實(shí)例 : ① 混合器 獨(dú)立方程包括 壓力平衡方程 : ),m in( 213 PPP ?物料衡算方程 : 332211321FxFxFxFFFjjj ????)1(,. ...,2,1 ?? Cj熱量衡算方程 : 332211HFHFHF ??C+2 F1,P1,T1,x11,x21, …,xc1， 1 F2,P2,T2,x12,x22, …,xc1， 2 F3,P3,T3,x13,x23, …,xc1， 3 混合器的獨(dú)立方程數(shù) ： 2?? Cm混合器的自由度： )2(2)2()2(3 ???????? CCCmnd 說明： 兩獨(dú)立流股混合過程的自由度為兩個(gè)獨(dú)立流股自由度之和 。 本課程的研究方法和特點(diǎn) 特點(diǎn)：系統(tǒng)的方法論、研究對(duì)象為一個(gè) 整體、優(yōu)化的思想。 （ 3）過程系統(tǒng)優(yōu)化 （ Optimization) 過程系統(tǒng)優(yōu)化是實(shí)現(xiàn)過程系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)、優(yōu)化操作、優(yōu)化控制和優(yōu)化管理的數(shù)學(xué)手段。目的是在總體上達(dá)成技術(shù)及經(jīng)濟(jì)上的最優(yōu)化，以符合可持續(xù)發(fā)展的要求 。 過程系統(tǒng)工程的研究內(nèi)容 （ 1）基礎(chǔ)部分 過程穩(wěn)態(tài)模擬 過程系統(tǒng)優(yōu)化 過程系統(tǒng)綜合與集成 過程動(dòng)態(tài)分析與控制 （ 2）擴(kuò)充部分 面向過程工業(yè)的經(jīng)營管理系統(tǒng)