《严格模拟计算》PPT课件

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1、1传质分离过程第五章传质分离过程的严格模拟计算主要内容及要求：学习并掌握多组分多级分离过程的平衡级理论模型的建立及求解。重点：泡点法（BP法）、流率加和法（SR法）。2第五章传质分离过程的严格模拟计算5.1平衡级的理论模型5.2三对角矩阵法-5.2.1泡点法5.3同时校正法5.4多组分分离非平衡模型3多组分精馏过程简捷计算精馏简捷计算——FUG法FenskeNmUnderwoodRmGillilandR、N多组分吸收过程简捷计算4严格计算的必要性简捷算法中引入的假设“恒摩尔流和相对挥发度为常数”，在高压及塔顶、塔釜温差很大的情况下，偏差太大。简

2、捷计算不能给出各塔板上的浓度、温度等信息，也难以处理具有多股进料，多股侧采及有侧线换热等复杂分离过程。特殊精馏，多组分吸收，多组分萃取等过程也以采用严格计算为宜。5Exceptforsimplecases,suchasbinarydistillation,graphical,empirical,andapproximategroupmethodsaresuitableonlyforpreliminarydesignstudies.Finaldesignofmultistageequipmentforconductingmulticomponen

3、tseparationsrequiresrigorousdeterminationoftemperatures,pressures,streamflowrates,streamcompositions,andheattransferratesateachstage.However,rigorouscalculationalproceduresmaynotbejustifiedwhenmulticomponentphysicalpropertiesorstageefficienciesarenotreasonablywellknown.6严格计算

4、的原则：在给定的条件下，对每块塔板同时进行物料衡算，热量衡算及相平衡和归一化计算。常用计算软件：AspenPlus，HYSIM，ProcessII等。75.1平衡级的理论模型UjGjFjLjVjLj-1Vj+1Qjzi,j,HF,j,TF,j,pF,jyi,j+1,Hj+1,Tj+1,pj+1xi,j,hj,Tj,pjxi,j-1,hj-1,Tj-1,pj-1yi,j,Hj,Tj,pj第j级平衡级Generalequilibriumstage8Assumethat:(1)phaseequilibriumisachievedateachstage

5、各级上达到相平衡(2)nochemicalreactionsoccur无化学反应(3)entrainmentofliquiddropsinvaporandocclusionofvaporbubblesinliquidarenegligible忽略雾沫夹带假定各级上达到相平衡且无化学反应。9建模原则：M——Massbalance物料衡算；MESH方程E——Equilibriumrelations相平衡关系；S——Summationequations组分摩尔分率加和式；H——Heat(energy,enthalpy)balance热量衡算。UjGj

6、FjLjVjLj-1Vj+1Qjzi,j,HF,j,TF,j,pF,jyi,j+1,Hj+1,Tj+1,pj+1xi,j,hj,Tj,pjxi,j-1,hj-1,Tj-1,pj-1yi,j,Hj,Tj,pj第j级10对第j级：（1）物料衡算（M－eq.）：01111=+-+-++=++--jijjjijjjijjijjijMjiyWVxULzFyVxLG,,,,,,)()(i=1,2,…CC个（2）相平衡关系式（E－eq.）：0=-=jijijiEjixKyG,,,,i=1,2,…CC个（3）摩尔分率加和式（S－eq.）：2个c001=-=∑.

7、,1=ijiSYjyGi=1,2,…C001=-=∑.,c1=ijiSXjxGi=1,2,…C（4）热量衡算式（H－eq.）：01111=-+-+-++=++--jjjjjjjjFjjjjjHjQHWVhULHFHVhLG)()(,1个共有（2C＋3）个方程11将上述N个平衡级按逆流方式串联:UjGjFjLjVjLj-1Vj+1QjjF1V1Q11FNLNQNN······普通的N级逆流装置12UjWjFjLjVjLj-1Vj+1QjjF1V1Q11FNLNQNN······设计变量分析：固定设计变量Nx：进料变量数：N（C+2）压力等级数：N

8、可调设计变量Na：N（C+3）串级单元数：侧线采出数：传热单元数：分配器数：12N－2N03N-1总设计变量数Ni=Nx+Na=N(C+6)-113设