化工過程分析與合成期末復習

1、p 1 4過 程 系 統(tǒng) 模 擬 的 三 種 基 本 方 法 ： 序 貫 模 塊 法 、 面 向 方 程 法 、 聯(lián) 立 模 塊 法 。p16序貫模塊法的基本思想 (簡答)從系統(tǒng)入口物流開始，經(jīng)過接受該物流變量的單元模塊的計算得到輸出物流變量，作為下一個相鄰單元的輸入物流變量。 依此逐個的計算過程系統(tǒng)中的各個單元，最終計算出系統(tǒng)的輸出物流。計算得出過程系統(tǒng)中所有的物流變量值，也即狀態(tài)變量值。p16什么叫結(jié)構(gòu)單元圖？利用結(jié)點和邊的結(jié)合對系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進行數(shù)學描述，構(gòu)成 結(jié)構(gòu)單元圖 或簡稱“圖”。圖可以分成無向圖和有向圖。結(jié)構(gòu)單元圖由結(jié)構(gòu)單元與流股構(gòu)成。結(jié)構(gòu)單元也稱為結(jié)點，可以是一個單元設(shè)備，也可以是一

2、個虛擬單元。在有向圖中，射入一個結(jié)點的邊的數(shù)目稱為該結(jié)點的入度，由一個結(jié)點射出的邊數(shù)稱為該結(jié)點的出度，而結(jié)點的入度與出度 之和為該結(jié)點的度數(shù)。重要的子圖有以下幾種:（1） 路：路是圖中任意兩個結(jié)點之間，由其他結(jié)點和相互順序連接的邊構(gòu)成的交替序列。（2） 通路：圖中兩個結(jié)點之間按有向邊方向與其他結(jié)點連接的點、邊交替序列。（3） 回路：起始結(jié)點和終止結(jié)點為同一結(jié)點時的通路，即封閉的通路。（4） 環(huán)路：除起始點外其余結(jié)點均僅通過一次的回路稱為環(huán)路。環(huán)路是網(wǎng)絡的一個特征，這種環(huán)路的存在與過程系統(tǒng)中再 循環(huán)反饋直接有關(guān)。（5） 相互連接的圖：當圖中任意一對結(jié)點均可通過路來連接時，稱該圖為相互連接的圖。（

3、6） 整體：是子圖的一種特別重要的概念不可再分塊 (整體) ，通常是由多個相互關(guān)聯(lián)的環(huán)路組成，這些環(huán)路具有至少 一個公共結(jié)點。（7） 樹：由根、枝組成，往下生長，構(gòu)成數(shù)學上的“樹”。p29 eom （面向方程法）的基本思想：描述整個過程系統(tǒng)的數(shù)學方程式聯(lián)立求解，從而得出模擬計算結(jié)果。把描述過程系統(tǒng)的所有數(shù)學模型匯集到一起，形成一個非線性方程組進行求解p30p31p54面向方程法的核心問題是 求解超大型非線性方程組，求解方法大致分為兩類為：將為求解法； 聯(lián)立求解法 方程組的分解方法有 回路搜索法 和 矩陣法 兩大類。化工過程系統(tǒng)通過一系列物理化學分離和化學反應（包括催化、電化與生化）改變原料狀態(tài)

4、、微觀結(jié)構(gòu)和 /或化學組成的加工技術(shù)。 動態(tài)特性是化工過程系統(tǒng)最基本的特性之一。模型化是現(xiàn)代化學工程方法論的重要組成部分，尤其是過程動態(tài)學的核心。集中參數(shù)模型根據(jù)過程系統(tǒng)中狀態(tài)變量分布特性的不同，一般把數(shù)學模型分為分布參數(shù)模型 多級集中參數(shù)模型根據(jù)建立模型的不同方法，一般可將數(shù)學模型分為統(tǒng)計模型（經(jīng)驗模型）（黑箱模型） 確定性模型（又稱機理模型） 介于兩者之間的半經(jīng)驗模型p55p57p63p68確定性動態(tài)模型的數(shù)學處理（1）、 正問題（2）、 逆問題（3）、 過程系統(tǒng)的定性分析連續(xù)攪拌反應器的動態(tài)特性-集中參數(shù)模型代表 精餾塔的動態(tài)特性-多級集中參數(shù)模型變壓吸附過程-分布參數(shù)動態(tài)模型結(jié)構(gòu)優(yōu)化（

5、設(shè)計參數(shù)、操作參數(shù)）p76化工過程優(yōu)化參數(shù)優(yōu)化管理優(yōu)化p77p78p90p107求解做優(yōu)化問題就是要找到一組是的目標函數(shù) j 達到最大或最小的決策變量。 最小值的點位最優(yōu)解。過程變量向量主要由兩部分組成，即決策變量和狀態(tài)變量。變量 y 的取值范圍一般都要給以一定的限制，稱為 約束條件。等式約束條件由等式設(shè)計規(guī)定要求和尺寸成本關(guān)系式兩部分組成滿足約束條件的方案集合，構(gòu)成了最優(yōu)化問題的 可行域 。無約束條件最優(yōu)化問題的經(jīng)典求解方法一階導數(shù)為零、二階導數(shù)大于等于零多變量問題的搜索中有約束問題的求解是以無約束問題的求解為基礎(chǔ)的多變量問題的求解是以單位變量搜索為基礎(chǔ)的單變量問題的搜索又是以解析解法中的相

6、關(guān)頂哦里和結(jié)論為基礎(chǔ)的。多變量非線性規(guī)劃問題的求解思路總體上可歸結(jié)為搜搜方向和搜索步長的確定，即p115 求解(opt1)最優(yōu)化問 路徑型。xk +1=x +aksk k題的優(yōu)化方法視其約束條件的方式分為兩大類：可行路徑型和不可行p126p159過程系統(tǒng)的最優(yōu)化模型分為機理模型、黑箱模型、混合模型機理模型法、（統(tǒng)計模型法、智能模型法）按最終產(chǎn)品的輸出形式，工業(yè)加工過程可分為：連續(xù)、離散和間歇過程 .技術(shù)密集性動態(tài)性p160間歇化工的特點多樣性柔韌性不確定性間歇過程與連續(xù)過程的比較動態(tài)特性是間歇過程的本質(zhì)，而連續(xù)過程的本質(zhì)是穩(wěn)態(tài)操作在間歇過程中，原料必須按配方規(guī)定的加工任務和順序，在合適的設(shè)備中

7、進行加工。在連續(xù)過程中，原料連續(xù)加入，各 加工任務同時進行通過詳細的系統(tǒng)分析，可找到連續(xù)過程的瓶頸問題，而間歇過程的瓶頸問題隨產(chǎn)品及操作策略而改變。間歇過程中的設(shè)備尺寸的設(shè)計并不是很精確的（能夠用來生產(chǎn)多個產(chǎn)品）。連續(xù)過程中的安全系統(tǒng)，主要是降低系統(tǒng)的停車時間。間歇過程不需要。間歇過程通常為小批量、高附加值的化學品而設(shè)計的，一個生產(chǎn)周期只能生產(chǎn)一批產(chǎn)品。連續(xù)過程通常是為需求量很大 的特定產(chǎn)品而設(shè)計的，原料連續(xù)加入，產(chǎn)品連續(xù)排出。間歇過程必須對整個生產(chǎn)過程，進行有效的排序或進行生產(chǎn)時間表安排。由于間歇過程的柔韌性和彈性，它適合于市場供求不穩(wěn)定的產(chǎn)品的生產(chǎn)。連續(xù)過程則適合于市場供求穩(wěn)定的產(chǎn)品的生產(chǎn)

8、。 對于市場需求量很大的產(chǎn)品，其初始階段一般也是用間歇過程生產(chǎn)的單純的間歇設(shè)備p161間歇過程的設(shè)備半連續(xù)設(shè)備 中間存貯設(shè)備p162p164p195p195間歇過程的分類 單產(chǎn)品廠、多產(chǎn)品廠、多裝置廠、多目的廠。在間歇 j 獨立操作過程中，某臺設(shè)備加工兩批物料的時間間隔稱為“該設(shè)備的循環(huán)時間”，整個間歇級加工兩批物料的時間間隔稱為“間歇級 j 的循環(huán)時間”。順序地從工廠得到兩批產(chǎn)品之間的時間間隔稱為 “限定循環(huán)時間（ lct）”，也稱為“批間隔”對于一個含有換熱物流的工藝流程，將其中的換熱物流提取出來，組成了 換熱網(wǎng)絡系統(tǒng)其中被加熱的物流稱為冷物流，被冷卻的物流稱為熱物流 。換熱的目的 不僅是為了使物流溫度滿足工藝要求，而且也是為了回收過程余熱，減少公用工程消耗。p20基于這種思想進行的換熱網(wǎng)絡設(shè)計稱為 換熱網(wǎng)絡合成。換熱網(wǎng)絡合成的任務，是確定換熱物流的合理匹配方式，從而以最小的消耗代價，