化工系统工程-.ppt

31 物流连接方程为： B C y x ? C D y x ? D A y x ? A B y x ? （ 8 ） （ 9 ） （ 10 ） （ 11 ） 设计要求为： spec r r ? （ 12 ） 由（ 1 ）式～（ 12 ）式组成的方程组，就是该设 计型问题的 全部系统模型方程 例 4-3 1 第一节 化工系统流程结构的 图形表述与矩阵表述 完整的化工系统数学模型包括： (1) 作为基础的单元过程的数学模型 (2) 表述系统结构（单元连接关系）的数学模型 (3) 表述设计要求的数学模型 第四章 化工系统的结构模型 及自由度分析 设计型 问题 模拟型 设计型 2 ? 系统的结构模型 —— 描述系统各单元之间的相 互关系，以及物流和能流的输入和输出信息 ? 表示系统结构模型的方法： 图示法，矩阵法 一、图示法 1. 流程图 表述流程结构的最普遍的一种图形 3 1 2 7 6 5 3 4 A B 反应器 精馏塔 ? 物流流线 ? 设备特点，布置 ? 示意图 联系物流 4 图中带有方向指示的物流流线： （ 1 ）包括外界对系统的 进料 物流、系统内各设备间 的 联系 物流、以及系统对外界的 输出 物流，通常标 上序号； （ 2 ）为了给人以形象化感觉，代表化工设备的图形 符号，尽可能画成能 反映各自特点 的形状，且平面 安排，也尽可能照顾到现场的实际情况； （ 3 ）由于它属于示意图，故 不必按比例画图 。 5 常用的画流程图的软件： 1. AutoCAD 2. Visio （ Standard,Technical,Professional ） 6 2. 结构单元图 也称为 信息流程图 ，由 结构单元和物流 （包 括能流和信息流）构成。 目的 是表明系统模型内部以及它同外界之间 信息流传递情况。 它通常是从工艺流程图简化得到 7 前述流程图的结构单元图如下： A 、 D 是 虚拟单元 ，流程中没有此设备，但在 此处 物流变量发生了变化 ，所以在管线的 汇合 处 和管线的 分叉 处必须设虚拟单元。 混合器 反应器 精馏塔 流股分割器 1 2 7 6 5 3 4 结构单元图或信息流程图（ Information flow diagram) 基本概念：节点 —— 设备单元 边 —— 流股 子图 路径 循环回路或环路 ） ， ， ， （ 边： 节点： 14 2 1 12 2 1 ) , , , ( ) , ( e e e E x x x X E X G ? ? ? 1 2 7 12 11 1 2 14 3 5 4 6 7 8 9 10 11 12 13 6 8 3 5 4 9 10 9 画结构单元图时注意： (1) 代表模块的图形符号可画成 方框 表示。模块排 列也不必按实际布置，能正确表明信息流的传递关 系即可。 (2) 结构单元图与流程图中的模块一般一一对应。 但有时需增加 虚拟单元 ；另外，在信息流图中也需 要画出某些并无实际设备背景的 算法模块 （收敛、 控制块等）。 相反，在流程图中画出的设备，在模拟时不需 要用到它们的模型时，在信息流图中也无须画出它 的模块（如物料衡算时，换热器可不画出） 10 3. 信号流图 信息流程图 是把各个 模块用图形符号画出 ， 用流线把它们联结起来，这样就可以表达清楚各 模块的输入流线和输出流线的关系。 信号流图： 把信息流图中的 流线用图形符号 画出 ，同样也用带箭头的联线把它们联接起来， 则这些联线通过箭头的方向，也可把输入物流 （通过单元过程）向输出物流转化的关系完全表 达清楚，这种图形称为信号流图 11 1 2 3 4 5 6 7 上例的信息流图，画成信号流图如下： 标有数字 1~7 的符号分别代表信息流图中的流线 1~7 注意： 图中的联线同相应信息流图中的模块，无一 一对应