بخشی از پاورپوینت
اسلاید 1 :
شبیه سازی Flowsheet به روش Sequential Modular
اسلاید 2 :
هدف
تعیین حداقل تعداد tear stream ها در شبیه سازی Flowsheet به روش Sequential Modular
تعیین Tear stream
اطمینان از حداقل بودن تعداد آنها
اسلاید 3 :
شبیه سازی Flowsheet به دو روش انجام می شود.
1- Sequential Modular (SM)
در این روش شبیه سازی معادلات مربوط به مدلسازی هر واحد به صورت مستقل از سایر واحدها حل می شود.
این روش ساده در شبیه سازی flowsheet های “acyclic" تنها با یکبار حل معادلات هر واحد به سادگی به پاسخ
می رسد.
شبیه سازی Flowsheet
Process Unit
ورودی
خروجی
Process Unit 1
Process Unit 2
Process Unit 3
اسلاید 4 :
شبیه سازی Flowsheet به دو روش انجام می شود.
1- Sequential Modular (SM)
اما در flowsheet های دارای جریان برگشتی و یا “cyclic" این روش حل به “tear stream” نیاز دارد.
Tear stream: جریانهایی هستند که حدس زده می شوند و به صورت پی در پی مقدار حدسی آنها در فرایند حل Flowsheet تا رسیدن به مقدار دقیق اصلاح می شود.
شبیه سازی Flowsheet
Process Unit 1
Process Unit 2
Process Unit 3
اسلاید 5 :
1- Sequential Modular (SM)
tear stream در حل دستگاه معادله غیر خطی
2- Equation Oriented (EO)
دستگاه معادلات Flowsheet را به صورت همزمان حل می کند.
شبیه سازی Flowsheet
X2 حدس زده می شود.
3X محاسبه می شود.
4X محاسبه می شود.
1X محاسبه می شود.
X2 محاسبه می شود.
اسلاید 6 :
مقایسه SM و EO
روش حل SM معادل واقعیت فرایند است. در تشخیص نیاز به جریان Purge و یا Make Up می تواند کمک کند.
SM به روش حل معادلات ساده تری در مقایسه با EO نیاز دارد.
EO برای حل Flowsheet هایی که جریان های برگشتی زیادی دارند مناسب است.
EO به تعداد بسیار زیادی حدس اولیه نیاز دارد و عملکرد آن به مقادیر این حدسهای اولیه بسیار وابسته است.
EO به الگوریتم قدرتمندی برای حل دستگاه معادله غیر خطی به عنوان نمونه 6 هزار معادله و 6 هزار مجهول نیاز دارد.
EO در حل مسائل بهینه سازی از عملکرد بسیار مناسبی برخوردار است.
شبیه سازی Flowsheet
اسلاید 7 :
حداقل تعداد tear streams = ؟
همیشه تعداد stream tear با تعداد جریانهای برگشتی برابر نیست.
شناسایی tear stream
اسلاید 9 :
تاکنون روشهای گوناگونی در تعیین خودکار tear stream برای شبیه سازی flowsheet ارائه شده است.
روش حداقل tear های وزن دار شده که در این روش به هر جریان وزنی اختصاص داده می شود و مجموعه tear stream مناسب مجموعه ای است که مجموع وزنهای اختصاص داده شده به جریانهای آن حداقل ممکن باشد (Christensen, J.H. and D.F. Rudd).
روش Signal Flow Graph که به دلیل سادگی برای حل دستی مناسب است (Barkley, R.W. and R.L. Motard).
شناسایی tear stream
Christensen, J.H. and D.F. Rudd, Structuring Design Computations, AIChE J., 15, 94-100 (1969)
Barkley, R.W. and R.L. Motard, Decomposition of Nets, Chem. Eng. J., 3, 265 (1972)
اسلاید 10 :
تعیین حداقل تعداد جریانهای tear با این روش قطعی است.
در این روش Flowsheet به Signal Flow Graph تبدیل می شود.
Signal Flow Graph همانDigraph و یا به عبارت دیگر Directed Graph است.
Signal Flow Graph
اسلاید 11 :
مهمترین تفاوت Flowsheet و Signal Flow Graph این است که جریانها در Flowsheet به گره (Node) تبدیل می شوند.
گره ها (Process Module) در Flowsheet به جریان در Signal Flow Graph تبدیل می شوند.
جریانهای ورودی و خروجی در Flowsheet از Signal Flow Graph حذف می شوند.
Flowsheet
Signal Flow Graph
Signal Flow Graph
اسلاید 12 :
در Signal Flow Graph هر گره که ورودی برای گره دیگر می فرستد، Precursor آن گره است.
به عنوان مثال گره 1، Precursor گره های 2 و 3 است.
جدولی از Precursorهای تمامی گره های گراف تهیه می کنیم.
Signal Flow Graph
اسلاید 13 :
1 , 4
1 , 7
1 , 4
5 , 7
Self Loop
Self Loop
Tear streams: 1 & 7
ساده سازی Signal Flow Graph
1) گره ای که یک Precursor دارد توسط آن Precursor جایگزین شود.
2) گره های دارای Self-loop حذف شوند و آن گره به عنوان tear در نظر گرفته شود.
Signal Flow Graph
اسلاید 14 :
Assumed inputs
ساده سازی Signal Flow Graph
Signal Flow Graph
اسلاید 15 :
ساده سازی Signal Flow Graph
3) مسیرهای موازی با یکدیگر ترکیب شوند.
Signal Flow Graph
اسلاید 16 :
ساده سازی Signal Flow Graph
4) در صورت وجود گره دوطرفه (two-way edge) که دارای گره مشترک هستند، آن گره مشترک حذف و به عنوان tear در نظر گرفته شود.
نکته: در صورت وجود چند گره مشترک، گرهی که بیشترین خروجی را داراست، انتخاب می شود.
Signal Flow Graph
Two-way edge
Two-way edge
اسلاید 17 :
تعیین حداقل tear stream
Signal Flow Graph
اسلاید 18 :
Signal Flow Graph
Self Loop
Self Loop
بنابراین جریانهای 11 و 5 tear stream هستند.
اسلاید 19 :
تعیین حداقل tear stream
Signal Flow Graph
