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《第2章 过程单元的模型化与模拟Nppt课件.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、第2章过程单元的模型化与模拟第一节过程单元的自由度分析一、自由度二、物流的自由度三、过程单元的自由度第二节过程单元的模型化与模拟一、闪蒸单元的模型与类型二、等温闪蒸过程的模拟三、绝热闪蒸过程的模拟第一节过程单元的自由度分析一、自由度自由度=变量数—方程数（1）d=0线性无关，惟一解非线性，可能有多解（2）d>0多解；优化（3）d<0过渡假设，发生矛盾数据回归，可寻找最佳妥协解（2）x=-1,y=-1非线性，可能有多解（1）x=0，y=0第一节过程单元的自由度分析一、自由度二、物流的自由度三、过程单元的自由度第二节过程单元的模型化与模拟一、闪蒸单元的模型与类型二、等温闪蒸过程的模拟三、绝热
2、闪蒸过程的模拟二、物流的自由度物流自由度：确定物流状态所需要已知的变量数目Dühem定理：对于一个已知每个组分初始质量的封闭体系，其平衡状态完全取决于，而不论该体系有多少个相，多少个组分或多少个化学反应n10,n20,…,nc0r个反应s个相T，p两个独立变量两个独立变量Dühem定理的证明：方程名称方程数①每个相的压力相等s②每个相温度相等s③组分j的化学位平衡方程(相平衡)c×s④化学位计算式c×s⑤摩尔分数加和方程s⑥物料平衡方程2×c⑦化学反应平衡r该体系共有独立方程数n2cs+3s+2c+r?反应物料平衡物料分布平衡2cs+3s+2c+r计入方程数，kj必须计入变量数计入方程
3、数，xkc必须计入变量数体系的变量数：①每个相的变量：2cs+3s(xkj，kj，Tk,pk,mk）②每个组分的整体变量：3c(nj0,nj,j)③每个反应的变量：r(i)④系统总体变量：2(T，p)变量总数m2cs+3s+3c+r+2体系自由度数d=m-n=(2cs+3s+3c+r+2)-(2cs+3s+2c+r)=c+22cs+3s+3c+r+2c+2（1）杜亥姆定理说只有2个，怎么回事？（2）杜亥姆定理说的是封闭体系，而实际物流是稳定流动体系！由于参数与时间无关，可视为拟封闭体系理论证明封闭体系自由度数d=c+2已知n10,n20,…,nc0！怎么办？d=c+2？第一节过程单
4、元的自由度分析一、自由度二、物流的自由度三、过程单元的自由度第二节过程单元的模型化与模拟一、闪蒸单元的模型与类型二、等温闪蒸过程的模拟三、绝热闪蒸过程的模拟三、过程单元的自由度过程单元的自由度：可改变单元操作状态的变量数目设备结构，外部手段过程单元的自由度分析方法：列方程法：罗列单元中发生的各种现象方程和约束方程，d=m-n描述规则法：可影响操作的设备结构数加上外部可控制的变量数之和公式计算法：通过归纳所得的公式计算自由度设备结构，外部手段(一)、列方程描述法1)混合器的自由度分析方程名称：方程数目组分物平：c热量平衡：1摩尔浓度归一方程∶3物性计算方程(焓值)∶3压力平衡方程∶1方程总
5、数nc+8变量名程：变量数目进料F1∶T1,p1,F1,h1,x1,…,xcc+4进料F2∶T2,p2,F2,h2,y1,…,ycc+4出料F3∶T3,p3,F3,h3,z1,…,zcc+4变量总数m3(c+4)自由度：2(c+2)(一)、列方程描述法方程之间必须完全相互独立F1x1+F2y1=F3z1F1x2+F2y2=F3z2F1+F2=F3三个方程间线性相关，只能计入两个独立方程计数的变量之间如果存在约束关系，则必须计算约束方程x1+x2=1;y1+y2=1;z1+z2=1;各自满足某一函数关系式。如果x2计入变量数，则x1+x2=1必须计入方程数;如果变量数不计入x2，则方程x1
6、+x2=1不能计数计算自由度需要注意方程之间和变量之间的独立性组分物平方程总物平方程计算自由度需要注意方程之间和变量之间的独立性2)加热器单元数学模型（1）物料平衡方程：总物料方程F1=F2组分物料方程F1·xi=F2·yi(i=1,…,c)（2）能量平衡方程：F1·h1+Q=F2·h2实际为(H1+Q=H2)（3）压力平衡方程：p1=p2+ΔpΔp，流动压降，为状态变量（4）焓计算方程入口：h1=h(T1,P1,x1,x2,…,xc)出口：h2=h(T2,P2,y1,y2,…,yc)（5）约束方程：x1+x2+…+xc=1y1+y2+…+yc=1h计算方程包含变量h方程数：n=c+1+
7、1+2+2变量数：m=2(c+4)+1自由度：d=m–n=(c+2)+1方程数：n=c+1+1+2+2变量数：m=2(c+4)+1自由度：d=m–n=(c+2)+12)加热器单元数学模型（1）物料平衡方程：总物料方程F1=F2组分物料方程F1·xi=F2·yi(i=1,…,c)（2）能量平衡方程：F1·h1+Q=F2·h2实际为(H1+Q=H2)（3）压力平衡方程：p1=p2+ΔpΔp，流动压降，为状态变量（4）焓计算方程入口：h1
