过程系统工程-2.ppt

化工过程模拟与优化
Simulation & Optimization of Chemical Engineering Process
李亚军
87112044 , **********
******@scut.
8/15/2018
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第三章:化工过程系统数学模型
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第三章:化工过程系统数学模型
对于一个化工过程系统,常常需要从整体上进行详尽的考察以探求其在技术上的合理性、操作上的可靠性以及整体性能达到最优的条件。为了达到这样的目的,就要对给定的化工系统建立数学模型,通过该数学模型的求解,对系统的整体特性进行计算,即通过数学模型来分析过程中各单元过程的设备结构参数和操作参数对系统整体特性的影响。
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建模和模拟是化工系统工程最重要、最常用的技术手段。完美地解决了建模与模拟的问题,就几乎等于解决了化工系统工程的绝大部分问题。在从事系统分析、系统综合或系统优化时,绝大部分时间都是消耗在建模和模拟工作方面。假如不能解决建模和模拟的问题,则其他任何手段也难于代替建模和模拟的作用,因而无法解决实际化工生产问题。
、数学模型概念、定义与分类
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、数学模型概念、定义与分类
、模型
模型是指可描述、表现原型某种特征的替代物。
由于研究目的不同,表达的特性不同,对同一事物、同一原型可用不同的模型加以描述。
化工系统工程-——数学模型
只有建立了可用的数学模型,才有可能运用过程系统工程的经典方法解决实际工程问题。
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、数学模型概念、定义
、数学模型及分类
一个正常生产的工厂(过程系统)不可能为了了解其性能而随意让人冒着破坏正常生产秩序甚至爆炸的危险对其操作参数、原料、设备、流程作大幅度的调整。
为了方便、安全、经济的研究一个复杂的对象,常常以一个相比较简单的系统B来代替对象系统A。系统B必须在其主要系统性能、操作特征、应答特征上与系统A一致,或者说等效A,且系统B要较系统A容易进行试验或解算。
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、数学模型概念、定义与分类
、数学模型及分类
要实现对过程系统的操作模拟、设计、控制及最优化,首先必须解决的问题是用定量的方式即用数学表达式来描述所研究的对象。
数学模型就是物理实体的数学抽象、原型特性的数学描述。用一套数学关系式或数学符号描述系统的各种因素、特征、变量之间的数学关系或逻辑关系;即关联研究对象的输入、输出以及一系列参数的数学方程式(组)。
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、数学模型概念、定义与分类
、数学模型及分类
数学模型可分为:
1、从流程模拟系统设计角度可分为物性模型、过程单元模型和系统结构模型;
2、从建模的方式和信息依据可分为机理模型、统计模型和混合型模型(也称经验型模型)。
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、数学模型概念、定义
、模型中的变量
对系统建立了适当的数学模型后,模型中所涉及的变量分为决策变量、设计变量和状态变量。
系统的决策变量及设计变量是指可人为选择或控制,用以改变系统状态的变量。状态变量是当决策变量或设计变量给定后,由于过程本身的物理规律所限而被确定、无法人为改变的量。
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、数学模型概念、定义
、模型参数
一个模型可能包含着若干个模型参数,这些参数除个别可以根据机理导出外,大部分需通过实验确定。因此在建立模型时,应当随时注意尽可能减少模型中的参数,特别是不能独立测定的参数。这类参数愈多,实验确定参数就愈不容易准确,外推时的误差也就愈大。
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