稳态模拟和动态模拟
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生态系统模型的建立和模拟方法生态系统是由生物和环境组成的互动系统,是地球生命形成和演化的基础。
生态系统的运行和维持需要各种因素的相互作用和平衡。
生态系统模型是对生态系统运行的简化和理想化,是生态学中常用的重要工具。
本文将介绍生态系统模型的建立和模拟方法。
一、生态系统模型生态系统模型是生态学中模拟生态系统结构和功能的理论模型。
它是在背景理论、现有数据的基础上建立的,可以定量或定性地描述生态系统的组成、结构和功能,分析生态系统在不同条件下的动态变化和响应。
生态系统模型可以分为统计模型、机理模型和混合模型。
统计模型是在数据支撑下直接描述生态系统的模型,主要用于描述生态系统的现状和变化趋势。
机理模型则是基于生态系统结构和生物学、化学、物理、统计学等学科的知识,理解生态系统中发生的各个过程和机制,并对其对话建立的模型。
混合模型则是将机理模型和统计模型相结合,兼顾两者的优点。
二、生态系统模型的建立方法生态系统模型的建立需要大量的实地调查和研究,需要搜集和整理大量的数据,并合理抽象化简。
其建立方法可以分为以下几个步骤:1、明确研究问题和目标:建立生态系统模型需要确定具体的研究问题和目标。
例如,研究污染对生态系统的影响,需要建立相应的生态系统模型来预测和评估污染对生态系统的影响和风险。
2、确定生态系统结构和功能:生态系统模型需要明确生态系统的结构和功能,包括生物圈、物质循环、能量流动等各个方面。
3、数据搜集和整理:生态系统模型需要大量的基础数据支撑,需要搜集和整理相关的生态学、气象学、地理学、物理学等数据,并进行相关的处理和分析。
4、模型参数的确定:建立生态系统模型需要确定模型参数,包括生态系统内部和外部的各种物理、化学、生物学参数。
模型参数的确定需要结合实地数据和模型模拟结果进行校正和优化。
5、模型的评估和验证:生态系统模型建立后需要进行评价和验证,与实际的数据进行比较和分析,确保模型的可靠性和适用性,同时发现模型存在的局限性和不足之处,为模型的进一步完善提供依据和方向。
《化工过程分析与合成》习题第一章1.化工过程分析的含义是什么?化工过程合成的含义是什么?2.常见化学反应过程的类型有哪些?请举例说明。
3.化工PID是什么请解释DCS的含义和作用。
4.稳态模拟和动态模拟的特征分别是怎样的?5.人工智能技术的含义是什么?6.人工神经网络的含义和用途。
第二章1.过程系统模拟有哪几类问题?2.过程系统的模拟分析是指什么,用流程框图画出其示意图。
3.过程系统设计的含义是怎样的?用流程框图画出其示意图。
4.过程系统参数优化的含义是怎样的?用流程框图画出其示意图。
5.请解释过程系统模拟的序贯模块法含义,特点,适用范围。
6.请解释过程系统模拟的面向方程法含义,特点,适用范围。
7.请解释过程系统模拟的联立方程法含义,特点,适用范围。
8.在计算再循环物流时,需要对某些物流进行“断裂”,此处“断裂”的含义是什么?9.判断最佳断裂的准则是什么,如何用数学表达式表示?10.请解释有效断裂组、多余断裂组、非多余断裂组。
11.请描述搜索断裂组的替代规则。
12.解释断裂族的概念。
13.再循环物流断裂处设置收敛单元,其功能有哪些?14.适合于收敛单元的数值计算方法一般应满足哪些条件?15.直接迭代法的原理和优缺点是什么?16.阻尼迭代的含义是什么,请用公式表达,阻尼因子的选择对迭代收敛有何影响?17.一个大型稀疏方程组,阶数为60,非零系数个数为240,求稀疏比和方程中为零的单元有多少个?18.请画出下面不可分割子系统的回路矩阵,并寻求最优断裂组。
19.直接迭代法求解下列方程组。
20.直接迭代法求解下列方程组。
2X 1+X 23=35.568X 12-0.5X 2=0.36 第四章1. 某工厂甲、乙两种产品,每件甲产品要耗钢材2kg 、煤2kg 、产值为120元;每件乙产品要耗钢材3kg ,煤1kg ,产值为100元。
现钢厂有钢材600kg ,煤400kg ,试确定甲、乙两种产品各生产多少件,才能使该厂的总产值最大?2. 某工厂在计划期内要安排甲、乙两种产品。
收稿日期:2024-02-21。
基金项目:(52200146);(2022-PJLH-03)。
作者简介:(1988-),,,,、、X 。
E-mail:***************通信作者:(1984-),,,,。
E-mail:***************.cn绿氢-绿氨工艺流程的多稳态模拟和动态响应李默1,2,郭永坚3,4,董晓莹5(1.(),100176;2.(),100102;3.(),200062;4.,200237;5.,124221)摘要:-、,、、。
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1工艺模型的建立与求解1.1工艺流程-1。
可再生能源Renewable Energy Resources第42卷第4期2024年4月Vol.42No.4Apr.2024·433·WF、SF ,、、,,B-1,C()。
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1.2求解方式APS ,,-。
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2基础数据及工艺参数2.1气象数据The National Solar Radia-tion Data Base(NSRDB)[18](120.35°,43.58°)2020529836h WF-;SF-;B-1-;P-1-;H-1-;R-1-;K-1-;K-2-;E-1-;E-2-;E-3-;D-1-;D-2-;D-3-;D-4-;D-5-;D-6-;EYALK-;EYPEM-可再生能源2024,42(4)图1绿氢-绿氨工艺的原则流程Fig.1Principal flowsheet diagram of green hydrogen-green ammonia processP-1D-1WF SFB-1H-1R-1K-1K-2E-1E-2E-3D-2D-3D-4D-5D-6EYALKEYPEMC3动态场景分析3.1绿氢-绿氨生产完全随气象条件变化波动-。
第一章前言第一节化工过程流程摸拟的基本概念一、化工过程流程模拟化工过程流程模拟就是借助计算机求解整个化工生产过程的数学模型,得到有关该化工过程的性能的信息。
二、稳态模拟和动态模拟化工流程模拟可分为稳态模拟和动态模拟。
稳态模拟是模拟一个稳态的化工生产操作过程。
一头是稳定地连续进料,中间经过一系列稳定连续的加工操作,最后从另一头稳定连续的提供出化工产品的工厂或装置都属于稳定操作过程。
我厂绝大多数生产装置都是稳态生产过程,例如,乙烯裂解装置、原油加工装置等。
动态模拟系统是模拟不稳定的生产过程,例如间歇操作反应釜的生产过程、装置的开停工过程都属于不稳定的生产过程。
目前,由于化工流程稳态模拟系统与动态模拟系统相比,较为成熟,且应用范围较广。
所以化工流程模拟一般是指化工流程稳态模拟。
三、化工过程流程模拟的应用范围化工过程流程模拟主要用于新装置的设计和指导现有装置操作。
化工过程流程模拟能够对化工过程进行稳态的热量和物料衡算、尺寸计算和费用计算、过程的技术经济评价及过程优化。
四、化工流程模拟系统化工流程模拟系统是能够用来实现化工流程模拟的一整套计算机程序,或软件系统。
五、通用和专用化工模拟系统从应用范围方面来看,化工流程模拟系统还可以分为专用的和通用的化工流程模拟系统。
专用化工流程模拟系统是针对特定流程专门开发的模拟系统,只能用于对该流程进行模拟的目的,不具有通用性。
例如,荷兰KTI公司的SPYRO软件便是一个只用于乙烯裂解炉的、稳态的、专用模拟软件。
通用化工流程模拟系统是指并非针对特定流程开发的、对不同流程均可适用的、带有通用性的化工流程模拟系统。
本课程所要讲的ASPEN PLUS 便是一个稳态的、通用化工流程模拟系统。
六、模拟系统的“三要素”系统模型、物性数据和解算方法是模拟的三个核心环节,缺一不可,亦称“模拟三要素”。
系统模型即描述化工系统性能的数学模型。
一个完整的系统模型,不仅必须包括组成此系统的各个单元模型,而且还包括能对系统结构给予明确表述的部分。
1.化工过程模拟可分为稳态模拟和动态模拟两部分。
化工过程模拟或流程模拟多指稳态模拟,模拟过程中涉及的化工过程中的数据一般包括(进料)的温度、压力、流率组成2.化工过程模拟的功能①科学研究、开发新工艺:随着过程模拟技术不断发展,工艺开发已逐渐转变为完全或部分利用模拟技术,仅在某些必要环节进行个别的试验研究和验证。
②设计:化工过程模拟的主要应用之一是进行新装置的设计,随着科技进步,在石油化工炼油领域绝大多数过程模拟的结果可以直接运用于工业装置的设计,而无需小试或中试③改造:旧装置的改造及设计已有设备的利用也可能需要增添新设备,其计算往往比设计还要复杂,必须在过程模拟的基础上才能解决④生产调优、故障诊断:通过流程模拟才能寻求最佳工艺条件才能达到节能降耗增效的目的,通过全系统的总体调优以经济效益为目标函数,可求得关键工艺参数的最佳匹配,革新了传统观念。
3.化工过程模拟系统的构成主要包括输入系统、数据检查系统、调度系统、数据库。
现代模拟系统既可以采用图形界面,也可采用数据文件的方式输入、并且这两种方式之间可以相互转换。
图形输入简单直观,需要先做出所需计算的模拟流程图,然后再输入相关数据。
由于图形输入无需记忆输入格式和关键字,所以比较方便,现已成为主要的输入方式。
数据输入完成后,由数据检查系统进行流程拓扑分析和数据检查,这一阶段的检查只分析数据的合理性,完整性,而不涉及正确性。
若发现错误或是数据输入不完整,则返回输入系统,提示用户进行修改。
数据检查完之后进入调度系统,调度系统是程序中所有模块调用以及程序运行的指挥中心。
调度系统的考虑是否完善,编制是否灵活,是否为用户提供最大的方便,对于模拟软件的性能至关重要。
任何一个通用的化工过程模拟系统都需要物性数据库、热力学方法库、化工单元过程库、功能模块库、收敛方法库、经济评价库等。
其中最重要的是化工单元过程库和热力学方法库,化工单元工过程库关系着能否进行计算,热力学方法库关系着计算结果的准确性。
简述静态、稳态和动态测试技术的含义在工程领域中,测试技术是保证产品品质的重要手段。
根据测试过程中被测试对象的状态,测试技术可以分为静态、稳态和动态测试技术。
本文将对这三种测试技术的含义进行简述。
1. 静态测试技术
静态测试技术是指在测试过程中,被测试对象处于静止状态,不进行任何活动。
静态测试主要针对产品或系统的硬件、软件、功能、性能等方面进行测试。
在静态测试中,测试人员通过检查、测试、分析等方式,对产品或系统进行全面的检查,以发现潜在的问题和缺陷,以便在产品或系统交付之前,对其进行修复和优化。
2. 稳态测试技术
稳态测试技术是指在测试过程中,被测试对象处于稳定状态,不发生任何变化。
稳态测试主要针对产品或系统的性能、可靠性、稳定性等方面进行测试。
在稳态测试中,测试人员通过模拟实际使用场景,对产品或系统进行长时间的运行测试,以评估其性能和可靠性,并根据测试结果对产品或系统进行优化和调整。
3. 动态测试技术
动态测试技术是指在测试过程中,被测试对象处于活动状态,进行各种运动或操作。
动态测试主要针对产品或系统的功能、性能、可靠性等方面进行测试。
在动态测试中,测试人员通过模拟实际使用场
景,对产品或系统进行运动、操作等测试,以评估其功能和性能,并根据测试结果对产品或系统进行优化和调整。
综上所述,静态、稳态和动态测试技术是工程领域中常用的测试技术,它们各有不同的测试对象、测试状态和测试目的。
HYSYS 在空分流程中的应用作者:贺雷前言HYSYS是功能强大的过程模拟软件,由加拿大HYPROTECH公司研发。
模拟过程分稳态模拟与动态模拟两类,用于过程与设备模拟、分析、设计、优化及开停车指导、动态仿真培训、设计先进控制系统等,广泛应用于石油化工、电解质、制药、气体处理等相关领域。
中石化股份公司天津分公司动力部,拥有四套空分设备,均采用分子筛常温吸附、全低压带增压膨胀机的双高流程。
其中两套空分设备带加氢除氧制氩系统,且一套由6000m3/h扩容至7300m3/h,主塔上塔采用规整填料塔。
笔者使用HYSYS软件的初衷是想通过对四套空分设备建模,以期了解和研究空分设备的运行机理,在此基础上进行性能优化和故障分析。
在使用HYSYS软件过程中笔者总结了一些心得,望与同行共享。
1 物性方法的合理选择HYSYS软件提供的物性方法可以准确地预知混合物系统的物性,包括烃类系统、油类混合系统、空分系统及非理想化学系统等。
其中空分系统推荐的方法有两种:Peng-Robinson(PR)方法和Peng-Robinson Stryjek-Vera(PRSV)方法。
这两种方法的适用范围不同,Peng-Robinson方法以PR状态方程为基础求解物质的熵、焓、逸度、吉布斯自由能、温度、体积和压力等热力学性质,这些性质都是化工过程计算、分析及装置设计中不可缺少的重要依据;PR状态方程是最常用的状态方程之一。
PRSV状态方程是PR状态方程的修正方程,适用于中等非理想系统。
建模初期鉴于PR状态方程的普遍适用性,所以在主流程环境及塔环境中均采用该方程。
尝试后发现模拟结果与实际运行结果不符,问题表征在以产品产量作为减少塔自由度的收敛条件做塔系统收敛时,模拟产品纯度与实际纯度差距较大。
针对该问题笔者查阅相关资料,发现PR状态方程在计算主塔下塔流程时基本可以如实反映下塔运行状态,问题主要出现在上塔的模拟,由PR状态方程知:PR状态方程中kij的数值会直接影响上塔及氩塔产品物料的纯度及逐板物料浓度分配,kij是二元相互作用系数,表示混合物中两组分的形状、大小及分子间作用力对混合物性质的影响,不同分子间的作用力不同,kij值也不同,而PR状态方程中kij= kji忽略了kij值不同的影响,进而造成了计算误差。
Aspen Plus要点化工过程模拟可分为稳态模拟和动态模拟两类,通常所说的化工过程模拟或流程模拟多指稳态模拟。
流程模拟实际上是使用计算机程序定量计算一个化学过程中的特性方程。
其主要过程是根据化工过程的数据,采用适当的模拟软件,将由多个单元操作组成的化工流程用数学模型描述,模拟实际的生产过程,并在计算机上通过改变各种有效条件得到所需要的结果。
模拟过程所涉及的化工过程中的数据一般包括进料的温度、压力、流率、组成,有关的工艺操作条件、工艺规定、产品规格以及相关的设备参数。
化工过程模拟的功能:科学研究、开发新工艺;设计;改造;生产调优、故障诊断。
Aspen Plus是一款功能强大的集化工设计、动态模拟等计算于一体的大型通用流程模拟软件。
主要有三部分组成:物性数据库;单元操作模块;系统实现策略。
系统实现策略包括:数据输入;解算策略;结果输出。
Aspen Plus具有以下特性:具有最完备的物性系统,可以处理固体以及电解质体系;具有完整的单元操作模型库,可以模拟各种操作过程,可以完成单塔至整个工艺装置的模拟;具有快速可靠的流程模拟功能;具有先进的计算方法,具有最先进的流程方法,同时还可以进行过程优化计算。
Aspen Plus的主要功能:最工艺过程进行严格的质量和能量平衡计算;可以预测物流的流率、组成以及性质;可以预测操作条件、设备尺寸;可以减少装置的设计时间并进行装置各种设计方案的比较;帮助改进当前工艺。
Apw格式是一种文档文件,系统采用二进制存储,包含所有输入规定、模拟结果和中间收敛信息;bkp格式是Aspen Plus运行过程的备份文件,采用ASCǁ存储,包含模拟的所有输入规定和结果信息,但不包含中间的收敛信息;apwz是综合文件,采用二进制存储,包含模拟过程中的所有信息。
物性方法是指模拟计算中所需的物性方法和模型的集合。
物性方法的选择是决定模拟结果准确性的关键步骤。
Aspen Plus中的主要物性模型分为:理想模型、状态方程模型、活度系数模型和特殊模型。
Aspen概述化学工程与工艺1153643黄心权摘要:Aspen是新一代大型化工过程模拟软件,它提供了大量的物性数据, 热力学模型和单元操作模型,可用于化工过程的模拟、设计和优化。
本文对aspen在化工过程模拟的入门进行一个详细的介绍。
关键词:Aspen、入门、化工过程模拟、概述1.化工过程模拟过程模拟是使用计算机程序模拟一个化学过程的特性方差,化工过程模拟主要分为稳态模拟和动态模拟。
稳态模拟指的是根据已知的单元设备、单元作业或整个回路的数学模型,编写程序并在计算机上运行的过程。
相对的,动态模拟指的是其对应的数学模型呈现动态特征的过程。
Aspen Plus的对象便是化工静态过程模拟。
2. Aspen Plus简要介绍Aspen Plus是一款功能强大的集化工设计、动态模拟等计算于一体的大型通用流程模拟软件。
它起源于20世纪70年代后期,当时美国能源部在麻省理工学院(MIT)组织会战,要求开发新型第三代流程模拟软件,这个项目称为“先进过程工程系统”(Advanced System For Process Engineering),简称ASPEN。
1982年Aspen Tech公司成立,将其商品化,简称Aspen Plus。
并于1981年十多个版本,如今,成为了全世界公认的标准大型化流程模拟软件,应用案例数以百万计。
[1]3. Aspen Plus的功能Aspen Plus的作用主要包括:(1)进行工艺过程严格的能量和质量平衡计算;(2)预测物流的流率、组成和性质;预测操作条件和设备尺寸;(3)减少装置的设计时间、进行设计方案比较;(4)帮助改进工艺;(5)在给定的限制内优化工艺条件;(6)辅助确定一个工艺约束部位:(7)固体处理、石油处理、数据回归、数据拟合等等。
4.Aspen Plus的特点4.1数据库Aspen Plus的数据库有三种类型,即系统数据库、内置数据库以及用户数据库。
自带两种数据库,分别是Aspen CD 和DIPPR,另外还有多个专用数据库。
2019年第1期新疆有色金属1Hysys 动态模拟技术化工模拟过程可分为稳态模拟和动态模拟(dy-namic simulation )两类。
动态模拟发展至今已有20多年的历史,它是计算装置的某个或多个参数发生变动时,其它所有参数如何随时间而发生变化。
因而它的计算永远不会终结,对于任何一个参数的变动,计算结果都是系统中所有工艺参数及相应的性质随时间变化的关系曲线[1]。
动态模拟主要用于过程动态特性的分析、控制方案的制定、开停车方案的优化以及操作工培训软件的开发等方面。
在实际生产过程中,过程参数不停的波动,最理想的状态也是一种动态平衡,而这种动态的状态运动,稳态模拟是不可能实现的。
因此动态模拟对实际生产更具指导意义。
2Hysys 动态模拟对象目前,世界上成熟的天然气液化工艺流程有三种类型,分别是复迭(阶式)循环流程、膨胀机制冷流程和混合冷剂制冷流程[2]。
(1)复迭制冷循环典型的复迭制冷循环由多个单独的制冷循环组成,多为丙烷、乙烯、和甲烷等数个不同温度级别的循环系统串联,每个系统均有一个压缩机组,获得所需各温度级位的冷剂。
在早期的天然气液化生产中,复迭制冷技术有较多的应用。
但是其缺点很明显,机组多,流程复杂,控制、操作和维修环节繁多,因而可靠度相对较低。
有些采用复迭制冷的大型LNG 生产装置为了提高开工率,每个冷剂系统都配备了双透平,虽然这样做可以使装置即使在某个透平出问题时仍然有可能保持生产,但操作越发复杂,单位投资也大大增加。
目前,在超大型的基地型液化工厂,改进型的复迭制冷流程尚有应用。
(2)膨胀致冷循环膨胀机流程为利用高压制冷剂如氮气、天然气或混合气,通过透平膨胀机绝热膨胀降温实现液化。
由于循环气量大、液化率低、换热器传热温差大,功耗大。
而且动设备多,尤其是膨胀机的工作性能受原料气压力和组成变化的影响较大。
此类工艺仅见于装置能力非常小或环境特殊的场合。
(3)混合制冷循环混合制冷剂制冷循环MRC 是采用N 2和C1~C5烃类混合物作为循环制冷剂的工艺。
HYSYS.Plant——动态流程模拟软件化工流程模拟系统分为两大类:稳态模拟及动态模拟系统。
稳态模拟系统以所有工艺参数不随时间变化为前提。
由于干扰的存在, 实际装置的工艺 参数是不断变化的。
我们无法用稳态软件, 求出装置不同调节通道的时间常数和它的动态特 性, 所有的控制方案的选择只能靠参考已有的生产装置或大概的理论定性分析。
为了分析实 际装置,找出最佳的操作条件,人们不得不冒极大的风险用实际装置做试验,而得到的只是 某些特定条件下的回归公式。
动态模拟系统将时间变量引入系统,即系统内部的性质随时间而变。
它将稳态系统、控 制理论、动态化工及热力学模型、动态数据处理有机地结合起来,通过求解巨型常微分方程 组来进行动态模拟。
这种软件要求庞大的资源及多任务操作系统, 过去只能在大型机上运行, 同时由于操作非常复杂, 动态模拟软件在国外也只能为极少数权威及专家所享用。
由于微机 的高速发展及 Microsoft Windows 软件的推出,改变了 DOS 对微机资源及单任务的限制, 使得动态模拟系统在微机上运行成为可能。
加拿大 Hyprotech 公司不负众望,以雄厚的技 术实力,率先开发出微机版动态模拟系统 HYSYS1.0。
动态模拟系统 HYSYS 的推广及应用 必将给石油化工设计领域、生产领域、研究领域带来一场深刻的革命,成为石化领域划时代 的里程碑。
化工模拟软件基本是沿两个方面发展和提高, 一是在化工模拟理论和技术方面发 展,以使软件应用范围更广泛;另一方面是在软件及计算机辅助工具发展,也就是研究更好 的方法, 使工程师更易掌握、 使用这种软件, 在研究方案中更灵活地运用这种软件。
近年来, 第一方面发展很快,后一方面则进展很慢。
由于前一方面各家公司的水平都较高,所以后一 方面就显得尤为重要。
将两者结合起来,利用新一代的编程工具开发新一代的模拟软件,必 将给化工模拟行业带来一场变革。
电力系统稳态与动态仿真研究电力系统是一个庞大的复杂系统,它包含了发电、输电、变电、配电四个部分,这四个部分之间复杂的相互关系让整个电力系统形成了一个天然的网络结构。
随着电力需求不断增长,电力系统的负荷持续加大,因此如何保证电力系统的稳态和运行安全也变得越来越重要。
稳态仿真是电力系统的重要组成部分,在研究电力系统的稳定性和可靠性方面扮演着关键的角色。
稳态仿真是指对电力系统稳态运行情况进行模拟和分析,通过对电力系统的仿真模拟,可以帮助研究人员深入了解电力系统运行时的细节和性能,从而为电力系统的设计、运营和维护提供科学依据。
动态仿真是一种更为复杂的仿真模拟技术,它是指对电力系统在不同工作状态下的运行情况进行模拟和分析。
在电力系统的日常运转中,系统所处的工作状态会因为多种因素而发生变化,例如外界负荷、短路故障等因素都可能导致电力系统的动态变化。
因此,通过动态仿真模拟,可以有效地分析电力系统在不同状态下的响应能力,并提出合理的优化措施。
在电力系统的稳态和动态仿真过程中,需要运用大量的数学和物理知识。
电力系统的模型蕴含着深厚的电力学原理和控制理论,因此我们需要掌握数学建模、线性代数、微积分、传感器技术等相关知识。
除此之外,我们还需要了解电力系统各个组成部分的工作原理和相互关系,例如变压器、电动机、发电机等的运行特性和故障模式都是需要掌握的知识。
目前,在电力系统稳态和动态仿真领域,国内外都有许多优秀的研究成果,并有不少商业化的仿真软件产品,比如美国的PSSE和法国的NEPLAN等。
这些软件产品都采用了先进的仿真方法和技术,可以对电力系统模型进行全面的仿真分析,并能够为电力系统的设计和运营提供实时的决策支持。
总的来说,电力系统稳态和动态仿真是电力系统研究的重要组成部分,它们能够为电力系统的设计、运营和维护提供科学依据。
因此,对于电力系统研究人员来说,掌握电力系统仿真技术是非常有必要的,只有通过不断地深入学习和实践,才能更好地应对电力系统的挑战和推动电力系统的发展。
稳态模拟和动态模拟可能大家用的最多的就是稳态流程模拟,很少有人用多动态流程模拟,首先从算法上来说动态流程模拟比稳态流程模拟难多了,不论是应用序贯模块法还是联立方程法,都需要解大量的偏微分方程组(对时间的偏导数)。
关于算法就不多说了,相信大家一般都是用来模拟,而不是研究编写这些软件的,如果有兴趣可以私下和我交流。
稳态和动态在变量的给定上面是不同,因为稳态没有时间变量,所以稳态模拟的specifications和动态不同,比如说一个容器,稳态的话给流量和压力就可以了,但是动态这些都是变量,都不是设定值,所以需要给出的设备尺寸,比如容器体积,持液量等。
还有像边界物流的P/F specifications就可以只确定压力,因为F=f(p)。
下面简单说一下动态模拟的一些设定Boundary Streams――所有边界物流都需要插入valve 压力specifications――所有边界物流P都是设定值Valves――需要设定p/f relationship K value――换热器需要设定k值Pressure gradients――保持合适的压力梯度,可能好多人用valves的时候都输入过deltaP,压力梯度是流体在管路里面流动的推动力,所以也可以说F=f(deltaP)Tray Sizing――精馏塔需要给出几何尺寸hold-ups――在给出容器尺寸的时候需要注意容器的持液量,以此来给出合适的size最后要注意在动态运行过程中是不能修改这些specifications的,只有在stop之后才可以更改还有就是其实软件内部是在解大量的方程组,所以要主要自变量的个数,也就是DOF自由度问题,否则是不可能解出结果的。
所以说自由度分析问题也是在流程模拟中至关重要的。
稳态模拟作用就不多说了大家一般常用动态模拟,可以用来ots,也就是操作员培训,逻辑控制联锁设定,开停车工况模拟,and so on也可以说成稳态是某一时刻,动态是这些时刻的串联Hysys稳态和动态的区别区别:1,稳态模型所描述的单元与时间无关,只解决物料平衡,能量平衡和相平衡。
绪论1化工过程:原料经过物理或化学加工制成产品的过程。
2化工过程分析:化工过程系统的分析主要是分析过程系统的运行机制、影响因素、过程模型的数学描述、目标函数的建立、优惠工况下的最佳操作参数;目标是使决择方案,技术上先进、可行,经济上优越、合理,对于操作工况的分析也就是通常说的生产操作调优。
3化工过程系统的合成包括:反应路径合成、换热网络合成、分离序列合成和过程控制系统合成;这类优化问题常是具有非线性、奇异、有约束、多极值等现象。
模拟退火法和进化算法。
4稳态模拟:描述过程对象的模型中不包括时间参数。
动态模拟一般有:开车、停车、事故处理。
稳态模拟分析1化工过程系统的稳态模拟与分析,就是对化工工艺流程系统进行稳态模拟与分析。
模拟是对过程系统模型的求解,可以解决3类问题:过程系统的模拟分析、过程系统设计和过程系统参数优化。
2过程系统的三种基本方法序贯模块法:通过对单元模块的依次计算来求解系统模型的方法特点:(1)针对树形结构的过程系统(2)以单元模块为基础,定向性很强(3)模拟计算的顺序由流程结构决定(4)对于含不可分隔子系统(再循环回路)的过程系统,必须通过断裂和收敛技术处理,才能用序贯模块法进行计算 (5)序贯模块法求解含有多个不可分隔子系统的过程系统时,各个回路分别单独收敛联立方程法:将描述一化工流程的所有方程汇总在一起,然后联立求解特点:模拟时不受实际物流和流程结构影响,可灵活地确定输入坏人输出变量联立模块法:采用两种设备单元模型(严格模型和简化模型)交替进行模拟计算的方法特点:利用单元模块的严格模型获取简化模型的系数,建立模块输入与输出的线性关系,然后将各单元简化模型与系统的机构模型联立求解。
以低阶的线性方程组的解逼近原非线性方程组的解。
3序贯模块法的基本思想:从流程的第一个单元设备开始计算,即调用与该单元所对应的单元模块,由已知的输入与参数求输出流股变量,而该输出变量即为下一个单元的输入,再依次调用各单元模块,直至流程的最后一个单元模块,就可求得各单元设备的输出流股变量。
稳态模拟和动态模拟
可能大家用的最多的就是稳态流程模拟,很少有人用多动态流程模拟,首先从算法上来说动态流程模拟比稳态流程模拟难多了,不论是应用序贯模块法还是联立方程法,都需要解大量的偏微分方程组(对时间的偏导数)。
关于算法就不多说了,相信大家一般都是用来模拟,而不是研究编写这些软件的,如果有兴趣可以私下和我交流。
稳态和动态在变量的给定上面是不同,因为稳态没有时间变量,所以稳态模拟的specifications和动态不同,比如说一个容器,稳态的话给流量和压力就可以了,但是动态这些都是变量,都不是设定值,所以需要给出的设备尺寸,比如容器体积,持液量等。
还有像边界物流的P/F specifications就可以只确定压力,因为F=f(p)。
下面简单说一下动态模拟的一些设定
Boundary Streams——所有边界物流都需要插入valve
压力specifications——所有边界物流P都是设定值
Valves——需要设定p/f relationship
K value——换热器需要设定k值
Pressure gradients——保持合适的压力梯度,可能好多人用valves的时候都输入过deltaP,压力梯度是流体在管路里面流动的推动力,所以也可以说F=f(deltaP)
Tray Sizing——精馏塔需要给出几何尺寸
hold-ups——在给出容器尺寸的时候需要注意容器的持液量,以此来给出合适的size
最后要注意在动态运行过程中是不能修改这些specifications的,只有在stop之后才可以更改
还有就是其实软件内部是在解大量的方程组,所以要主要自变量的个数,也就是DOF自由度问题,否则是不可能解出结果的。
所以说自由度分析问题也是在流程模拟中至关重要的。
稳态模拟作用就不多说了大家一般常用
动态模拟,可以用来ots,也就是操作员培训,逻辑控制联锁设定,开停车工况模拟,and so on
也可以说成稳态是某一时刻,动态是这些时刻的串联
Hysys稳态和动态的区别
区别:
1,稳态模型所描述的单元与时间无关,只解决物料平衡,能量平衡和相平衡。
进出单元的物料必须相等。
动态模拟引入时间变量,除了解决稳态模型要解决的上述3大平衡的同时,还要解决压力,温度,液位,各相浓度随时间的变化。
因此稳态模拟是3大平衡的代数方程描述。
动态模拟是系统压力,温度,液位,各相浓度随时间的变化微分方程描述。
目前所有动态模拟软件对于单元操作一般采用常微分方程进行描述,只有管道是采用偏微分(Hysys 中的PipeSegment).比如分离器动态模型,我们假设在分离器内部浓度为均匀分布,这便是常微分方程,若在分离器内部某物质浓度分布不均匀,你必须采用偏微分方程来进行描述。
2,序贯模块技术和联立方程技术都是求解稳态模型的基本方法
学习动态模拟的关键点:
1,系统初始化,即系统的初始化(给定微分方程的处值)。
初学者一般可先建立稳态模型,然后转入动态模型,Hysys会自动将稳态数据传入
动态模型。
动态高手可直接由动态开始建模,初值由手工根据经验给定
2,各单元操作变量的规定
3,系统边界条件的规定(规定压力还是流量)比如进入装置界区的原料是规定压力还是流量。
如果固定压力,那末这股原料的来压是固定的,它的流量会随装置本身的操作压力变化。
做LNG动态,最主要有以下几点要注意:
1.Rating ->Sizing,这个页面中如果你有设备数据那就非常好了,如果没有的话就只能摸着输入了。
2.Rating ->layers,这个地方,如果你在heat transfer页面中选择了OVERRID UA,这里面的参数你输入也没啥意义,不会对换热有影响,如果你后面选择的是计算U,那么这个里头的输入就有意义了,比如PERFORATION,这个是打孔率,你给的大,换热面积就小了,PITCH,是单位宽度的翅片个数,你给的多,换热面积就大了。
3.Rating ->Heat Transfer,我用的是OVERRIDE UA,意思是你只需要输入UA,只有UA对换热有影响,如果你用了前面U CALCULATOR,那么你需要设置的参数就多了,REF.FLOW,MIN SCALE 等都需要。
4.Dynamic-model,这个页面里头,具体要设置多少ZONE,这个是要看你最终计算出来的温度梯度合不合适,过渡是否平缓,如果不是,就是适当增加ZONE,每个ZONE,你都要做对应的设置。
每个ZONE里头的connections,你都要对应设置好,选择其FEED, PRODUCT,是逆流还是顺流,还是交叉。
都要做设置。
5.Dynamic->Specs这个页面就同其它换热器的差不多,把K设置好就可以了,可以先指定压降,规定流量后,计算出K,然后再用FLOW EQN。
其它的也没啥,起码很容易就跑起来了,详细的难度要看你使用的是哪种方式。
楼主来个混合制冷剂的天然气的 LNG动态吧
你这个要求有点大。
你可以提供个简单的模型我给你改或者我抽时间做个简单的家用电冰箱的制冷循环动态给你看,这里我只能简单介绍下流程。
混合制冷剂主要还是甲烷、乙烷、和丙烷为主,你想要达到不同的制冷温度,就需要不同的组分组合,比如液化NG的时候,最后的制冷需要达到-155度左右,就可以采用以甲烷和乙烷组合为主的制冷剂、而前面的预冷就可以采用乙烷和丙烷为主的制冷剂。
整个制冷循环中,主要设备一般是压缩机(可能是多级,可能有汽轮机来驱动)、换热器(冷却压缩机出来制冷剂的温度)、分离罐(制冷剂气液分离)、冷箱(可能是管束或板翅式)。
具体的原理大家网上一搜就可以得到一大堆,主要是JT 阀。
从整个能量守恒的角度来看(制冷剂循环侧),压缩机和天热气提供了热量,而冷却水换热器移走了热量。
因此调节冷却水的用量可以给整个循环带来比较显著
的影响(比如分离罐里的液位、整个循环体系的压力)。
整个循环体系,一般来说控制系统会有:压缩机出口的压力控制(可能会串级汽轮机的转速控制),复杂点的体系会对JT阀进行流量控制,再复杂可能会包括温度交叉控制系统等。
就说这么多吧,你可以问的更细些。
现在手上没合适的例子,可以简单说下动态建模要注意些什么:
1.不要从稳态直接切换到动态,特别是对于复杂的系统更不要这么做(虽然HYSYS的例子是直接转),千万不要这么做,这么做的问题一是模型很难跑起来,而是跑起来也不是我们所要的。
2.搭建动态模型,心中一定要时刻记住:现实中什么样子的,你模型中就要照着那个样子去走。
详细解释一下这句话,比如搭建简单的一个动态模型,从河里抽水到一个高压储槽中。
首先入口你就知道了,一定要给个常压的压力边界,因为现实中就是大气压(你可能要考虑说我把入口放的有点深,要考虑静压头,很好那就按照你计算出的压力边界给就是了)。
泵前你可能要考虑有滤网啥有压力降,也没关系,添加个阀模拟下合理的压降就可以了(合理的压降是多少?要看设计过程,比如管子长度的压降都可以考虑进去),泵后一般都要添加截止阀,再出口可能有流量控制器(考虑实际过程),然后就是你的高压储罐,给个压力边界(储罐压力多少看设计)。
泵也很容易确定了。
根据需要的流量及压升,很容易就估算出我们的曲线了。
有位差的地方给个位差。
洛里啰嗦说了这么多,就是让你考虑一点:一定要考虑实际工厂情况。
回答下你的问题:前辈说的要把精馏塔吃透就可以了,肯定是有道理的。
比如塔顶一般要有分程的压力控制,有塔顶冷凝器,有塔顶冷凝罐,有回流泵,有流量控制,有冷凝罐的液位控制、有塔底的温度控制、有塔底再沸器的液位控制等等,一个简单的精馏塔确实包含了很多的部分,你完整滴搭建了一个精馏塔,很多设备,控制都可以掌握了。
所以还是很有道理滴。
小弟是搞LNG和油田伴生气的,油田伴生气就是塔的问题,CY这个东西HYSYS里没有。
LNG 就是冷箱这一块儿了。
混合制冷剂的配比问题。
四种还是五种混合制冷剂合理。
他们怎么配。
UA和对数温差,最小温差。
怎么才合理(都说最小温差3左右,实际发现:对数温差增大,UA减少,压缩机功率减少,但是UA=K*A,K值差不多是变化不大的,(小弟理解啊,都是一样的东西,压力和组成变化不大的情况下,K值应该变化不大),这就有个问题了,A就变大了,一般能变大30%,左后,投资应该就大了),小弟上网发现几篇哈工大低温工程的论文,讲的LNG配比的问题,他们都用matlab编了个优化程序来选择高低压和混合制冷剂的组成,问题又来了,hysys是怎么和matlab的数据相连的,煞是费劲。
望楼主发扬《PlantWideDynamicSimulation_Luyben》作者的精神,书中有一段话,很是感染人。