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平衡未必平稳

已有 4670 次阅读 2010-7-16 16:12 |个人分类:专业教学|系统分类:科研笔记

对一个给定问题,最近模拟了几种工艺方案,这里记录下印象深刻的一点心得。

虽然ASPEN的物性数据库和热力学模型种类更为齐全,但PRO/II使用时更容易上手,类似VB之于FORTRAN。虽然前段时间所带学生采用ASPEN做了另一问题的模拟,但这几天自己操刀发现仍是PRO/II好用。

但PRO/II存在一个问题:算通的工艺过程(物流与单元均呈蓝色)未必平稳,因为设定的物料平衡与热量平衡均是相对平衡,容忍偏差并不等于零。PRO/II更多采用序贯算法替代联立求解,算通的平衡结果继续RUN可能会发生变化,而ASPEN不存在这种问题,在单元层面上采用联立算法,算通的过程即是平稳结果,因而不允许继续RUN。

对复杂工艺过程,“平衡不平稳”可认为是一般情况。因此,继续RUN之前务必保存,最好另存。继续RUN的结果可能是平衡态数据发生波动,甚至局部变红,这时不宜继续RUN,而应根据变化趋势或问题针对性调整参数,调整失败则从保存状态重新开始。参数调整方法感觉基本依靠以前两类经验,这也印证了庄子中“泳者无浪,潜者无水”的意义。两类经验:生产现场工艺工程师需体察物流之间、物流与设备单元之间的相互关联作用;多模块的编程经历有助于理解过程模拟软件之所以然,如过程模拟中循环物流先扯断,就类似模块之间传输的数据先各自定义,模块间实现数据传输后接受模块务必清除初始的数据定义。

准备以下工艺作为设计蓝图,下学期安排两个本科毕业论文,一人采用ASPEN调优,另一人通过CFD计算确定理论板压降的规律。

 

反应器的转化率远设定30%,当考虑转化率的波动及导致反应进料配比的变化时,发现上述工艺的操作弹性不能满足工程需要。于是对工艺作出重大调整如下:

 



以经验判断上图的工艺调整是必要和正确的,但T3的模拟上吃了些苦头,解决这一问题发现:对多组分分离的该单元的两出口物流的初始设置很重要,首先用捷算模块对两物流赋值,再用精确模块替代捷算模块。可谓:大致平稳才有可能平衡。这也不难理解,非线性方程解得搜索算法都容易在初设置状态附近得到满足,正确与否需要人的判断。

考虑粉尘与重组分,方案为

 





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1 张焱

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