第5章序贯模块模拟法N

时间：2025-04-04

中国石油大学(北京)-研究生课程-化工系统工程-课件

第5章序贯模块模拟法

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第5章序贯模块模拟法

第一节原理第二节循环回路的流股断裂一、最优断裂准则二、回路矩阵三、Upadhye-Grens断裂法(II) 第三节断裂流股变量收敛一、收敛单元二、常用迭代法第四节用序贯模块模拟法解决设计问题第五节序贯模块模拟法流程模拟实例

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第5章序贯模块模拟法系统分解

大系统S13 A S1 B

子系统S4 S3 C S5

多个单元形成不可分割子系统不可分割子系统, 可顺序求解S7 D S6 S8 E S9 F S10 S11 G S12

S2 H

I 按单元顺序处理—序贯模块法单元、连接方程联立求解—面向方程法

H输入端单元可直接求解

ABCDE有3条循环物流必须联合处理

FG有1条循环物流必须联合处理

I一个单元可直接求解

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第5章序贯模块模拟法

序贯模块法原理 S4’ d=0S1S2 MIX MIX 通用混合器子程序 Sub mix(F1,F2,P1) P1=F1+F2 End Sub

S4 RECY S2

S4’’ d=1S3 SPLT SPLT

为什么没有能量平衡方程？这里只需考虑总物料平衡

通用分割器子程序 Sub SPLT(F1,P1,P2,ALFA) P1=F1*ALFA P2=F1*(1-ALFA) End Sub

计算步骤： 1)给定进料条件，S1=10;给定分割比，α=0.5 2)增加收敛单元 )调用MIX子程序 RECY 没法用，循环流股，可产生S4初值S4’ S4未知！ 3)调用MIX(S1,S4’,S2), 可由S1和S4’得到S2 4)调用SPLT(S2,S4’’,S3, α), 可由S2和α计算S4’’和S3 5)调用RECY,对比S4’’与S4’,若不等，则改S4’重算

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第5章序贯模块模拟法

设S1=10kmol/h,分割比=0.5, 进行流程模拟计算 ① 设S4=0,进行MIX的模拟计算∶ S2=S1+S4=10+0=10 ② 进行分割器的模拟计算∶ S4’= S2=0.5 10=5 ③ 比较S4’与S4∶ ④ 现假设S4=10,由MIX模块计算得到∶ S2=S1+S4=10+10=20 ⑤ 进行分割器的模拟计算∶ S4’= S2=0.5 20=10 ⑥ 计算得S4’与假设S4的数值相等，假设正确。 ⑦ 由SPLT模块计算得S3=10。流程计算完成。

本例是通过人工干预很快给出合适的初值编程计算必须通过迭代逐渐趋近准确解！

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第5章序贯模块模拟法

序贯模块法模块的特点循环流股迭代变量

α设计规定S4 迭代 RECY 收敛计算值

(设备参数)

S1 S1

初值

MIX M IX内部信息

S2流程

SPLT SPLT内部信息

S3结果

单向性

进料

–– 只能给定进料、设计规定、断裂流股初值计算得到结果

收敛单元–– 含有循环流和/或设计规定，必须通过收敛单元迭代 FLSH

积木式结构

–– 变更组分、设备或流程结构时，只需改变相应的物性、单元程序或流程结构

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第5章序贯模块模拟法

例S1 MIX S2

S5 REC S3 FLSH S4

P , Q , (a) 反应系统原则流程 S5 IUPUT S1 MIX S2 CONV REC S3 S5' FLSH S4 OUTPUT

P, Q, (b) 反应系统迭代流程

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第5章序贯模块模拟法

计算流程混合器功能反应器功

能 MIX(FI1,FI2,FO) 由FI1,FI2,计算出输出流股FO的信息。 REC(FI, P,Q, ,FO) 由FI,反应器与外界交换的热量Q,由反应产生的压降 P,及反应进行的程度 ,计算出出口流FO的条件。闪蒸器 FLSH(FI,Q,PV,FV,FL) 功能由FI的信息，与外界交换的热量Q,闪蒸后的压力PV,计算到闪蒸后汽液物流的信息。收敛单元 CONV(FO,FI) 功能比较初值 FO 与与由流程计算得到的新值 FI 是否相等。若相等，则结束循环流股的计算；否则，根据FI,产生新的FO。

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第5章序贯模块模拟法

计算框图输入∶

开始

①S1信息； ②反应器设备参数∶ P,Q1, ③闪蒸器指定参数∶PV,Q2给断裂流股S5赋初值

调用∶

MIX(S1,S5,S2) REC(S2, P,Q1, ,S3) FLSH(S3,Q2,PV,S4,S5' )

调用∶CONV

S5=S5 ? ' Y 结束

构造新的 S5初值

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