化工分离过程课件陈洪钫刘家祺编第四章多组分多级分离严格计算.ppt

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1、§第一节平衡级的理论模型§第二节逐板计算法§第三节三对角矩阵法第一节平衡级的理论模型考察；逆流接触阶梯布置、连续稳定多级汽液或液液接触设备（图4—2）。对于任一级j（图4—1）：数学模型：VjLj-1yi,jHjTjPjxi,j-1hj-1Tj-1Pj-11.物料衡算（M）Gj2.相平衡关系Fj第j级Q（E）jzi,jHFjTFjPFjU3.摩尔分率加jVL和式（S）j+1jyi,j+1Hj+1Tj+1Pj+1xi,jhjTjPj4.热量衡算（H）一、MESH方程的推导M1.物料衡算式Gi,（j每一级有C个方程）——M方程MGi,j

2、Lj-1xi,j-1+Vj+1yi,j+1+Fjzi,j-(Lj+Uj)xi,j-(Vj+Gj)yi,j0(i1,2,,c)(4-1)E2.相平衡关系式Gi,（j每一级有C个方程）——E方程EGi,jyi,j-Ki,jxi,j0(i1,2,,c)(4-2)SYSX3.摩尔分率加和式G、G(每一级各一个）jj—S方程CSYGjyi,j-1.00(4-3)i1CSXGjxi,j-1.00(4-4)i1H4.热量衡算式Gj（每一级1个方程）——H方程HGjLj-1hj-1+Vj+1Hj+1+FjHF,j-

3、(Lj+Uj)hj-(Vj+Gj)Hj-Qj0(4-5)用来计算K、H（h）的方程：Ki,jKi,j(Tj,Pj,xi,j,yi,j)(i1,2,,c)(4-6)HjHj(Tj,Pj,yi,j)(i1,2,,c)(4-7)hjhj(Tj,Pj,xi,j)(i1,2,,c)(4-8)MESH方程全塔的个数：N（2C+3）！二、变量分析G1、UN总变量数NV：3股进料Q、G、U串级jjNVN[（3C+2）+3]-2+1N（3C+9）-1设计变量数：NiNx+NaNx：Na：串级单元数1进料N（C+2）侧采单

4、元数（2N-1）压力N传热单元数NN（C+3）3N-1Ni[N（C+3）]+（3N-1）N（C+6）-1NCNV-Ni[N(3C+9)-1]-[N(C+6)-1]N(2C+3)——MESH方程数∴MESH方程有解Ni的指定方法：对操作型计算Nx的指定：Fjzi,jTFjPFjPjNN(C-1)NNNN(C+3)Na的指定：GjUjQjNN-1N-1N13N-1NiNx+Na[N(C+3)]+[3N-1]N(C+6)-1我把不同类型分离设备设计中典型变量规定列在表4—1中，你可以去查哟！三、求解手算：Lewi

5、s-Matheson法——设计型计算Thiele-Geddes法——设计型计算电算：MESH方程的解离法（Amundson-Pontinen方法）泡点法（BP法）；流率加和法（SR法）——改进的Amundson-Pontinen方法Newton-Raphson法：松弛法；等…返回讨论：1.恒摩尔流2.用相对挥发度或相平衡常数表示平衡关系方法：交替使用操作线、平衡线方程模型塔：变量规定：Na=51L0DxLK,DV饱和液体温度FL，LK的回收率ziFV，LHK的回收率N-1N回流比WxHK,W最适宜进料位置操作线方程：LDyi,j+

6、1xi,j+xi,DVVLWyi,j+1xi,j-xi,WVV平衡关系式：yi,ji,ri,rxi,rxi,jyi,jyi,ji,ri,rxi,ryi,jKi,jxi,j一、逐板计算法当然是逐板!喂,你怎么计算?1.若xi,D估计较正确（平）（操）（平）由xi,Dyi，1xi，1yi，2xi，2若xh,nxh,W且xl,nxl,W时，计算停止，n为最底板（再沸器）。2.若xi,W估计较正确（平）（操）（平）（操）由xi,Wyi,Wxi，1yi，1

7、xi，2若yl,nxl,D且yh,nxh,D时，计算停止，n为最顶板。二、进料位置的确定适宜进料位置：完成分离任务理论板最少的进料位置操作点进料板Nj板NF,OP进料位置的近似确定法：R——用精馏段操作线方程计算结果S——用提馏段操作线方程计算结果从上向下计算：yl,jyl,jyl,j+1yl,j+1()R()S;()R()Syh,jyh,jyh,j+1yh,j+1——j板为进料板，j+1板改换操作线方程从下向上计算：xl,jxl,jxl,j+1xl,j+1()R()S;()R()Sxh,jxh,jxh,j+1xh

8、,j+1——j板为进料板，j+1板改换操作线方程过早的改换操作线方程会导致不合理的结果：yx三、计算起点的确定二元精馏：xA,D,xB,W指定后，顶、釜物料分配已确定计算起点：塔顶或塔釜多元精馏：xl,D,xh,W指定后