化工系統(tǒng)工程緒論-wenkub.com
2024-12-30 13:42 本頁面
【正文】 大系統(tǒng) →→ 各級子系統(tǒng) 大型方程組 →→ 需同時求解的方程式 不可分隔子系統(tǒng)的斷裂： 對包含循環(huán)回路的子系統(tǒng)，確定需要事先假定的物流參數(shù)，確定合理的求解順序。 – 保持連續(xù)穩(wěn)定操作的條件：新鮮原料氣體的流量、組成恒定；反應器在恒溫、恒壓下操作；各分離器閃蒸溫度、閃蒸壓力恒定；排空物流的排空比率恒定。 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?qū)嶒灁?shù)據(jù)。 過程系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)模擬的基本方法 1）序貫模塊法 （ Sequential Modular Method） 2）聯(lián)立方程法 （ Equation Oriented Method） 3）聯(lián)立模塊法 （ Simultaneous Modular Method） 單元模塊 ?過程模型方程 ?求解程序 ?物性數(shù)據(jù)庫調(diào)用 輸入 物流變量 輸出 物流變量 設(shè)備結(jié)構(gòu)參數(shù) 操作參數(shù) 過程系統(tǒng)模擬的序貫模塊法 模塊 ：用以描述單元操作、物性及系統(tǒng)其他功能的子程序。 系統(tǒng)的自由度分析 1）自由度分析 目的： 正確地確定系統(tǒng)應給定的獨立變量數(shù)，避免方程無解。 （ 2）機理模型和“黑箱”模型（經(jīng)驗模型） 機理模型 —— 根據(jù)一定的理論和方法，對過程的機理進 行研究而建立的模型； “黑箱”模型 —— 根據(jù)過程輸入、輸出數(shù)據(jù)，采用回歸分析 方法確定輸入與輸出數(shù)據(jù)的關(guān)系而建立起來的模型。 數(shù)學模擬 ：采用數(shù)學模型進行研究。 2 過程系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)模擬 基本概念 目的：研究化工系統(tǒng)整體穩(wěn)態(tài)特性。 質(zhì)量集成 考慮物質(zhì)的總體分配，包括過程中物質(zhì)的利用、循環(huán)、截斷，流股的分割、混合等，涉及把所有物質(zhì)轉(zhuǎn)化為最有價值產(chǎn)物的路徑，有效的生產(chǎn)理想產(chǎn)品，使副產(chǎn)物和廢物最小化。 從數(shù)學上講，第一個決策可表示為整數(shù)規(guī)劃問題，第二個決策是非線性規(guī)劃問題。 2030405060708090100110120400 500 600 700 800 900Cost /$ 大規(guī)模的 非線性規(guī)劃 和 混合整數(shù)非線性規(guī)劃 問題。 過程系統(tǒng)模擬的一般步驟有： （ a）需要立足于堅實工程實踐基礎(chǔ)上的創(chuàng)造性思維，明確研究目標和預期結(jié)果； （ b）建立數(shù)學模型：根據(jù)問題定義，寫出相關(guān)衡算方程和過程機理關(guān)聯(lián)式，作出可行的假定，進行必要的實驗室實驗和獲得有關(guān)工程數(shù)據(jù)； （ c）選擇計算方法和策略或計算機軟件； （ d）對模擬結(jié)果合理性的評價：模擬結(jié)果是否已恰當?shù)谋磉_了實際過程并進行正確的解釋，研究各種備選方案，提出修改，更新和完善措施。 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 過程動態(tài)分析與控制 （ 2）擴充部分 面向過程工業(yè)的經(jīng)營管理系統(tǒng)工程，如： 計劃與調(diào)度 計算機集成加工系統(tǒng) 供應鏈管理 基本概念 （ 1）過程系統(tǒng) (Process system) 過程系統(tǒng)是對原料進行物理的或化學的加工處理的系統(tǒng)，它由一些特定功能的過程單元按著一定的方式相互聯(lián)結(jié)而組成，它的功能在于實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)中的物質(zhì)和能量的轉(zhuǎn)換。另一方面，石油危機，節(jié)能降耗。 （ 3）發(fā)展歷史 20世紀 60年代末至 70年代末 ，產(chǎn)生和發(fā)展的理論準備時期，是學術(shù)醞釀期。 （ 2）過程系統(tǒng)工程（ PSE） 以處理物料 能量 資金 信息流的過程系統(tǒng)為研究對象，其核心功能是過程系統(tǒng)的組織、計劃、協(xié)調(diào)、設(shè)計、控制和管理。目的是在總體上達成技術(shù)及經(jīng)濟上的最優(yōu)化，以符合可持續(xù)發(fā)展的要求 。明確了學科范疇為過程系統(tǒng)的分析、過程綜合和過程控制。 學術(shù)理論走向工業(yè)應用。 “過程系統(tǒng)”的含義已不局限于生產(chǎn)工藝過程，而逐步延伸到經(jīng)營管理業(yè)務和決策過程 —供應鏈的優(yōu)化（ Supply chain optimization)。
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