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1、,化工过程的模拟与优亻0,0绪论什么叫过程模拟?一般方法?过程模拟的用处?优点,限制?过程模拟的一些基本概念,模拟的概念和一般方法0模拟(simulation):利用一个更为方便、经济而性能相似的系统来模仿复杂系统的性能系统A:复杂,难预测;系统B:简单,操作特性与A相同物理模拟:系统A与B,性能相似,物理化学过程本质一样,仅规模尺寸不同数学模拟:系统A与B,物理过程本质不同,B为计算机B的数学方程可以描述化工过程A,0模拟”可以理解为“模仿”与“拟合”,是用计算机(软件)作为工具,去模仿一个过程(反应、精馏、吸收、萃取、换热、结晶等),根据用户所给过程的条件(温度、压力、流量、设备尺寸),对
2、相应过程进行物料平衡、能量平衡、及相平衡、化学平衡的计算,从而预测过程中可能发生的现象,指导科研、设计、生产部门的工作过程可以是实际生产过程、实验过程、假想过程当前进行系统研究的普适化方法,生产操作的辅助具,环境化学0105供应链管理模拟的层次(三大层次)104管理业务过程(核心企业优化企业经营管理)化工过程模拟(核心制造工厂传一反,流程模拟工艺装置10-7-102m)分子模拟(核心:产品单元设备设计)三传一反NANO系统分子模拟10-0,步骤01.提出问题(决定意义)2.寻找过程的已知规律,理论基础3.化工基础数据的收集整理(物性,单元操作,成本核算等)4.建立数学模型(最困难一环)减少变量
3、和方程数目,忽略次要影响因素判定最合适模型5.选择解算方法6.编制程序7.求解8.整理结果,核对,验证模型是否正确,模型分类01.数学描述本质机理模型:基于物理-化学过程的本质和机理经验模型(黑箱模型):实测数据为基础2.时间关系稳态模型,动态模型3.过程属性确定模型,模糊模型,随机模型4.系统工程学白箱模型,黑箱模型,灰色模型5.过程对象的数学描述方法集中参数模型:参数的数值与空间位置无关分布参数模型:参数是空间位置的函数,02.数学模拟的用途及限制用途1.化工开发过程(放大)特点:放大至工业化的速度越来越快;开发新工艺要求技术合理并达到最优化;提供信息全面完整实质:利用实验室获得的结果以及
4、前人积累的对物理-化学规律的了解,建立一个描述过程的初级模型,然后通过与各种试验客队,不断修改数学模型,尽可能的把对木过程的正确理解都反映到数学模型中去,此模型即为放大过程的基础,2.化工设计0流程方案的选择设计基础:确定设计参数,固定设计参数值的确定,数学模型的选择等设计策略:对剩余设计变量进行初值选定以及确定合适的收敛方法工芑设计(核心)物料与热量衡算,工艺流股总揽,工艺流程图,工艺说明,热力学第二定律分析减少装置设计时间,提高工作效率,便于多方案评比,给出信息深入全面3.改进工厂生产操作在给定的限制内优化工艺条件,如:如何在规定的产品规格条件下,减少公用工程的使用量不设计设备改造,投资小,见效快4.过程控制5.规划和计划,0限制1.数学模型的准确性和有效性取决于实测数据的准确性化学反应动力学数据往往存在很大不确定性2.数学解算工具的局限3.模型的实际意义赋予应谨慎4.必须强调数学模型(特别是经验模型)的危险性,
