【正文】 )(nng… )0(1g )1(1g )(1ng… )0(2g )1(2g )(2ng… … n (n+1) n (n+1) 化工系統(tǒng)工程 — 第二章 化工過程系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)模擬與分析 2022/8/27 72 ? ③ 按 ， 計算 。 從而大大的提高了收斂速度 。 化工系統(tǒng)工程 — 第二章 化工過程系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)模擬與分析 2022/8/27 76 序貫?zāi)K法解設(shè)計問題 ? 控制模塊： 不斷監(jiān)督、調(diào)整和反饋傳遞有關(guān)設(shè)計規(guī)定的信息，通過適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)方式改變對應(yīng)的過程參數(shù)，最后得到期望的設(shè)計規(guī)定指標(biāo)。阻尼因子分別取值為 ， ， ， ， 。 221 ]/)[( ??ijjijij xxxo b j ? ?? ?321 )( ?? ?? ?? ?j ijijj xxobj421 )( ?? ??? ?? ?j ijkijkjkk xxo b jk表示不同的切斷物流，總共有 K股物流需切斷。 ? c：標(biāo)記 θ＝ 1的物流為無多余切斷組。 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 RA= ① ② ③ ④ ⑤ ⑥ ⑦ ⑧ ⑨ ① ② ③ ④ ⑤ ⑥ ⑦ ⑧ ⑨ 化工系統(tǒng)工程 — 第二章 化工過程系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)模擬與分析 2022/8/27 40 ? ② 剔出行或列全為零的單元，并計入計算順序，寫出降階矩陣。 關(guān)聯(lián) 矩陣 簡便易寫，各列元素之和也提供 了信息，可判斷系統(tǒng)的輸入流、 輸出流、內(nèi)部流，能用于回路分 析識別。 化工系統(tǒng)工程 — 第二章 化工過程系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)模擬與分析 2022/8/27 23 序貫?zāi)K法的基本問題 ? 序貫?zāi)K法的求解與過程系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)有關(guān)。 序貫?zāi)K法的缺點 計算效率低 ????? ? 01)( ii xkTf?? ???? 31 )1(1)1()(i iiikZkf??)1(1 ??? iii kZx?)1(1 ??? iiii kZky?圖 29 化工系統(tǒng)工程 — 第二章 化工過程系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)模擬與分析 2022/8/27 12 ? 定義 ? 面向方程法又稱聯(lián)立方程法，是將描述整 個過程系統(tǒng)的數(shù)學(xué)方程式 聯(lián)立求解 ，從而得 出模擬計算結(jié)果。聯(lián)立模塊法又被稱作雙層法。 系統(tǒng)分隔 系統(tǒng)斷裂 收斂技術(shù) ① 將整個系統(tǒng)分隔成若干個相互之間不存在循環(huán)流 的獨立子系統(tǒng)。 ? 方法：通路搜索法；矩陣法 ? 回路：從某一單元出發(fā)，沿物流逐次通過不同的單元和物流，再回到原出發(fā)單元所形成的單向回路。 ? ③用通路搜索法找出回路。 S2 S1, S4 ,S7 S6, S5, S4 ,S7 S3, S4 ,S5 化工系統(tǒng)工程 — 第二章 化工過程系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)模擬與分析 2022/8/27 50 （ 3）斷裂物流的權(quán)重因子之和最少法 ? S2： 9 ? S1, S4 ,S7 ： 2+3+2=7 ? S6, S5, S4 ,S7 ： 4+3+3+2=12 ? S3, S4 ,S5 ： 2+3+3=8 ? 故最優(yōu)斷裂組為： ? 結(jié)論：分隔過程不唯一，分隔結(jié)果唯一；斷裂過程不唯一，結(jié)果也不唯一，故計算順序不唯一。 ? ③收斂速度快。 ? ④ 按式 計算 A，按式 計算 Q。 0),( ?? XPXG0),( ?? DPXH化工系統(tǒng)工程 — 第二章 化工過程系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)模擬與分析 2022/8/27 79 圖 224 例 27 圖 224 化工系統(tǒng)工程 — 第二章 化工過程系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)模擬與分析 2022/8/27 80 k k 1 2 3 4 ： 2 ： 10 ： 5 ： 12 13 14 15 kx1 kx2 kx3kx1 kx2 kx3表 24 迭代計算過程的收斂 化工系統(tǒng)工程 — 第二章 化工過程系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)模擬與分析 2022/8/27 81 kx1 kx2 kx3 k k 1 2 3 6 5 4 發(fā) 散 kx1 kx2 kx3表 25 迭代計算過程的發(fā)散 化工系統(tǒng)工程 — 第二章 化工過程系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)模擬與分析 2022/8/27 82 ? 決策變量： 即系統(tǒng)的自由度（設(shè)計變量），是系統(tǒng)模型求解之前，需預(yù)先設(shè)定變量的數(shù)值。這個過程是設(shè)置 “ 控制模塊 ”來實現(xiàn)的。當(dāng)閃蒸溫度分別為以下值時 ? （ 1）閃蒸器 1： ℃ 閃蒸器 2： ℃ 閃蒸器 3； 114℃ ? (2) 閃蒸器 1： 107． 2℃ 閃蒸器 2： ℃ ? 閃蒸器 3： ℃ ? 分別用直接迭代法和阻尼直接迭代法計算汽相和液相產(chǎn)品的流量和組成。 121 )( ??? ?? ?jijij xxobj?i表示迭代次數(shù)； ?j表示物流變量個數(shù)。 ③判別回路矩陣中各物流的判別標(biāo)記等于 0或者 1嗎 ?若滿足該判據(jù)則轉(zhuǎn) (c)步，不滿足返回①。A= ②③ ④⑤⑥ ②③ ④⑤⑥ 化工系統(tǒng)工程 — 第二章 化工過程系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)模擬與分析 2022/8/27 39 示例 2 ? ① 寫出描述系統(tǒng)的鄰接矩陣。 不能用于回路識別。 ? 通常是把系統(tǒng) 輸入物流變量及單元模塊參數(shù) （ 設(shè)備特性參數(shù) ） (如與環(huán)境交換但與物流無關(guān)的 能量流 、 反應(yīng)程度 、 分割比 、 幾何尺寸 等 )作為決策變量 。 化工系統(tǒng)工程 — 第二章 化工過程系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)模擬與分析 2022/8/27 11 過程系統(tǒng)模擬的序貫?zāi)K法 序貫?zāi)K法的優(yōu)點 ? ①與實際過程的直觀聯(lián)系強(qiáng)； ? ②模擬系統(tǒng)軟件的建立、維護(hù)和擴(kuò)充都很方便，易于通用化； ? ③計算出錯時易于診斷出錯位置。 圖 211 圖 212 化工系統(tǒng)工程 — 第二章 化工過程系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)模擬與分析 2022/8/27 16 ? 優(yōu)點 ? ①使用序貫?zāi)K法積累的大量模塊； ? ②可將流程收斂和設(shè)計約束收斂合并處理； ? ③只須求解各單元過程的外部變量，對計算機(jī)內(nèi)存要求減少。 ②確定各子系統(tǒng)的計算順序。 系統(tǒng)分隔與排序 必須同時求解的若干單元構(gòu)成的 可以獨立求解的單元本身構(gòu)成的 不可分割子系統(tǒng) 有反饋聯(lián)結(jié) 不可再分隔子系統(tǒng) 無反饋聯(lián)結(jié) S8 2 3 4 5 6 1 S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7 S9 S10 化工系統(tǒng)工程 — 第二章 化工過程系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)模擬與分析 2022/8/27 35 鄰接矩陣通路搜索法 ? 回路確定： 從某行號開始，找出該行非零元并記錄對應(yīng)列號；再從該列號同數(shù)字行號開始，找其行的非零元素，并記錄對應(yīng)的列號，依此，直到列號與最開始的行號相同為止，這時得到一個回路。 ? ④用 “ 合并單元 ” 代替回路，構(gòu)成簡化矩陣，重復(fù)②。 S1, S4 ,S7 化工系統(tǒng)工程 — 第二章 化工過程系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)模擬與分析 2022/8/27 51 序貫?zāi)K法的基本問題 ? ① 迭代變量的選擇； ? ② 計算順序的確定； ? ③ 修正循環(huán)流假定值的迭代方法。 對收斂速度的影響主要有三個因素：一是 迭代次數(shù) ；二是函數(shù) G(x)的計算次數(shù) ；三是 矩陣求逆的次數(shù) 。 ? ⑤按 式計算 ? ⑥計算是否滿足判別準(zhǔn)則，滿足