最新分离工程-II--03-设计变量教学讲义PPT.ppt

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1、分离工程-II--03-设计变量当设计独立变量数被确定以后，重要的是在这些设计变量当中，那些是需要由设计者来指定的。指定的原则：需要设定的独立变量数必须等于由设备结构(如塔的平衡级数、进料股数、进料位置、侧线出料股数、侧线出料位置等等)和由外部手段所能控制的(如系统温度、压力、进料组成、进料流率等等)给定变量数之和。指定的原则设计变量分离设备是由一些单元构件构成的，下面分别讨论各个单元的设计变量数的确定。3-1各个单元设计变量的确定1).单股物流变量一股液相物流独立变量总数为：组分浓度C温度1压力1流速1C+3设计变量3).部分冷凝和部分汽化器它们各有三股物流和一股

2、热量的进(或出)，所以独立变量总数为：NV=3(C+3)+1=3C+10L入V出Q部分汽化器V入V出Q分凝器L出L出设计变量独立方程式名称方程式数组分物料平衡式C-1总物料平衡式1热焓衡算式13C11独立方程式数NE=2C+6摩尔分率约束式相平衡关系式温度等式压力等式设计变量所以：设计变量数为：ND=NV-NE=(3C+10)-(2C+6)=C+4知道了独立变量数为(C+4)，我们再根据设计变量指定原则应指定方框内的设计变量：入口物流：T、P、V、y1、y2、…yc-1、yc入口物流：TV´、PV´、V´、y1´、y2´、…yc-1´、yc´出口物流：TL´、PL´

3、、L、x1´、x2´、…xc-1´、xc´出(或进)热量：Q设计变量4).绝热平衡级只有四股物流，没有热量交换，所以独立变量总数为：NV=4(C+3)=4C+12V入V出L出L入绝热平衡级设计变量独立方程式名称方程式数组分物料平衡式C-1总物料平衡式1热焓衡算式14C11独立方程式数NE=2C+7摩尔分率约束式相平衡关系式温度等式压力等式设计变量所以：设计变量数为：ND=NV-NE=(4C+12)-(2C+7)=2C+5知道了独立变量数为(2C+5)，我们再根据设计变量指定原则，指定方框内的设计变量：入口物流：TV、PV、V、y1、y2、…yc-1、yc入口物流：T

4、L、PL、L、x1、x2、…xc-1、xc出口物流：TV´、PV´、V´、y1´、y2´、…yc-1´、yc´出口物流：TL´、PL´、L´、x1´、x2´、…xc-1´、xc´设计变量5).带有热量传递的平衡级有四股物流和一股热量，所以独立变量总数为：NV=4(C+3)+1=4C+13V入V出L出L入平衡级Q设计变量独立方程式名称方程式数组分物料平衡式C-1总物料平衡式1热焓衡算式14C11独立方程式数NE=2C+7摩尔分率约束式相平衡关系式温度等式压力等式所以：设计变量数为：ND=NV-NE=(4C+13)-(2C+7)=2C+6知道了独立变量数为(2C+6)，

5、我们再根据设计变量指定原则，指定方框内的设计变量：入口物流：TV、PV、V、y1、y2、…yc-1、yc入口物流：TL、PL、L、x1、x2、…xc-1、xc出口物流：TV´、PV´、V´、y1´、y2´、…yc-1´、yc´出口物流：TL´、PL´、L´、x1´、x2´、…xc-1´、xc´热量：Q6).带有热量传递和进料的平衡级有五股物流和一股热量，所以独立变量总数为：NV=5(C+3)+1=5C+16V入V出L出L入平衡级QF独立方程式名称方程式数组分物料平衡式C-1总物料平衡式1热焓衡算式15C11独立方程式数NE=2C+8摩尔分率约束式相平衡关系式温度等式

6、压力等式所以：设计变量数为：ND=NV-NE=(4C+16)-(2C+8)=3C+8知道了独立变量数为(3C+8)，我们再根据设计变量指定原则，指定方框内的设计变量：入口物流：TV、PV、V、y1、y2、…yc-1、yc入口物流：TL、PL、L、x1、x2、…xc-1、xc出口物流：TV´、PV´、V´、y1´、y2´、…yc-1´、yc´出口物流：TL´、PL´、L´、x1´、x2´、…xc-1´、xc´进料物流：TF、PF、F、yF1、yF2、…yF(c-1)、yFc热量：Q7).带有热量传递和侧线的平衡级有五股物流和一股热量，所以独立变量总数为：NV=5(C+

7、3)+1=5C+16V入V出L出L入平衡级QS独立方程式名称方程式数组分物料平衡式C-1总物料平衡式1热焓衡算式15C11侧线物流摩尔分率等式C-1侧线物流温度等式1侧线物流压力等式1独立方程式数NE=3C+9摩尔分率约束式相平衡关系式温度等式压力等式所以：设计变量数为：ND=NV-NE=(5C+16)-(3C+9)=2C+7知道了独立变量数为(2C+7)，我们再根据设计变量指定原则，指定方框内的设计变量：入口物流：TV、PV、V、y1、y2、…yc-1、yc入口物流：TL、PL、L、x1、x2、…xc-1、xc出口物流：TV´、PV´、V´、y1´、y2´、…