化工分離工程0411-課件

第六章多組分多級分離的嚴格計算第一節(jié)平衡級的理論模型第二節(jié)逐板計算法第三節(jié)三對角矩陣法2020/12/271第六章多組分多級分離的嚴格計算第一節(jié)平衡級的理論模型20

第一節(jié)平衡級的理論模型2020/12/272第一節(jié)平衡級的理論模型2020/12/272精品資料3精品資料3你怎么稱呼老師？如果老師最后沒有總結(jié)一節(jié)課的重點的難點，你是否會認為老師的教學(xué)方法需要改進？你所經(jīng)歷的課堂，是講座式還是討論式？教師的教鞭“不怕太陽曬，也不怕那風雨狂，只怕先生罵我笨，沒有學(xué)問無顏見爹娘……”“太陽當空照，花兒對我笑，小鳥說早早早……”44精品資料2020/12/275精品資料2020/12/275你怎么稱呼老師？如果老師最后沒有總結(jié)一節(jié)課的重點的難點，你是否會認為老師的教學(xué)方法需要改進？你所經(jīng)歷的課堂，是講座式還是討論式？教師的教鞭“不怕太陽曬，也不怕那風雨狂，只怕先生罵我笨，沒有學(xué)問無顏見爹娘……”“太陽當空照，花兒對我笑，小鳥說早早早……”2020/12/2762020/12/276考察；逆流接觸階梯布置、連續(xù)穩(wěn)定多級汽液或液液接觸設(shè)備（圖6—2）。對于任一級j（圖6—1）：第j級1111,1-----jjjjijPThxL1111,1+++++jjjjijPTHyVjjjjijPTHyV,jGjjjjijPThxL,jU數(shù)學(xué)模型：

1.物料衡算（M）

2.相平衡關(guān)系（E）

3.摩爾分率加和式（S）

4.熱量衡算（H）Qj2020/12/277考察；逆流接觸階梯布置、連續(xù)穩(wěn)定多級汽液或液液接觸設(shè)備（圖6一、MESH方程的推導(dǎo)方程—S方程——E方程——M（6-1）（6-2）（6-3）（6-4）2020/12/278一、MESH方程的推導(dǎo)方程—S方程——E方程——M（6-1）方程——H

MESH方程全塔的個數(shù)：N（2C+3）?。?-5）（6-6）（6-7）（6-8）2020/12/279方程——HMESH方程全塔的個數(shù)：N（2C+3）?。?-5二、變量分析方程數(shù)——MESH∴MESH方程有解3股進料jUjGQ、、NUG、1串級2020/12/2710二、變量分析方程數(shù)——MESH∴MESH方程有解3股進Ni

的指定方法：

對操作型計算2020/12/2711Ni的指定方法：2020/12/2711

我把不同類型分離設(shè)備設(shè)計中典型變量規(guī)定列在表6—1中，你可以去查喲！2020/12/2712我把不同類型分離設(shè)備設(shè)計中典型變量規(guī)定列在表6—1三、求解手算：對于單股進料、無側(cè)線采出的簡單精餾塔，Lewis-Matheson法——設(shè)計型計算，該法涉及的逐級計算與二組分精餾的圖解法相似。設(shè)計變量的規(guī)定見表6-1(b)設(shè)計型，主要計算所需要的級數(shù)。Thiele-Geddes法是另一個經(jīng)典的逐級、逐個方程計算法——操作型計算，通常使用于與組成無關(guān)的K值和組分的焓值的情況。設(shè)計變量的規(guī)定見表6-1(b)操作型。迭代變量為級溫度和級間氣相流率。電算：MESH方程的解離法（Amundson-Pontinen方法）——操作型，它與Thiele-Geddes法有相同的迭代變量，盡管該法對手算太麻煩，但很容易用計算機來求解。

泡點法（BP法）——對窄沸程進料的分離塔；——改進的Amundson-Pontinen方法流率加和法（SR法）——對寬沸程或溶解度有較大差別的進料，BP法不易收斂。對于介于二者之間的情況，方程解離技術(shù)可能不收斂，

——

Newton-Raphson法：松弛法；等…

返回2020/12/2713三、求解手算：返回2020/12/27131-NNL，V，LV1討論：1.恒摩爾流

2.用相對揮發(fā)度或相平衡常數(shù)表示平衡關(guān)系方法：交替使用操作線、平衡線方程模型塔：變量規(guī)定：Na=5

飽和液體溫度

LK的回收率

HK的回收率

回流比

最適宜進料位置第二節(jié)逐板計算法2020/12/27141-NNL，V，LV1討論：1.恒摩爾流變量規(guī)定：Na=2020/12/27152020/12/2715喂,你怎么計算?當然是逐板!一、逐板計算法2020/12/2716喂,你怎么計算?當然是逐板!一、逐板計算法2020/12/22020/12/27172020/12/2717二、進料位置的確定適宜進料位置：

完成分離任務(wù)理論板最少的進料位置NNF,OP操作點進料板j板2020/12/2718二、進料位置的確定NNF,OP操作點進料板j板2020/1進料位置的近似確定法：板改換操作線方程板為進料板，——1+jj板改換操作線方程板為進料板，——1+jj從上向下計算(要求輕、重關(guān)鍵組分汽相濃度比值降低得越快越好)：從下向上計算(要求輕、重關(guān)鍵組分液相濃度比值增加越快越好)：2020/12/2719進料位置的近似確定法：板改換操作線方程板為進料板，——1+j三、計算起點的確定二元精餾：誤差小的一端開始計算起點：從物料分配多元精餾：計算起點：塔頂或塔釜2020/12/2720三、計算起點的確定二元精餾：誤差小的一端開始計算起點：從物料例1.無輕組分（LNK）的精餾ABABCDA（LK）B（HK）CD討論：若C只有99%的進入塔釜計算起點：塔釜2020/12/2721例1.無輕組分（LNK）的精餾ABABCDA（LK）討論：若例2.無重組分（HNK）的精餾CDABCDABC（LK）D（HK）計算起點：塔頂例3.LNK和HNK都有的精餾ABCBCDAB（LK）C（HK）D

計算起點：從頂或釜分別計算，進料板契合。2020/12/2722例2.無重組分（HNK）的精餾CDABCDA計算起點：塔頂例四、校核和修正計算起點由估計值確定，估計值稍有誤差，會對逐板計算影響很大，一輪計算后，要用非關(guān)鍵組分校核和修正。若從上向下計算完成后，用LNK校核：2020/12/2723四、校核和修正若從上向下計算完成后，用LNK校核：2020/例

：求N，進料位置200kPa82020/12/2724例：求N，進料位置200kPa82020/12/2724解：1、全塔物料衡算和計算起點的確定按清晰分割FznC4=DxnC4=1500由回收率得DxnC5,D=0.99(FznC5)=2475DxnC8,D=(1-0.98)(FznC8)=120組分餾出液釜液Dxi,Dxi,DWxi,Wxi,Wn-C415000.36600n-C524750.605250.004n-C81200.02958800.996合計40951.00059051.0002020/12/2725解：1、全塔物料衡算和計算起點的確定按清晰分割FznC2.相平衡計算方法：2020/12/27262.相平衡計算方法：2020/12/27263.操作線方程2020/12/27273.操作線方程2020/12/27274.逐板計算塔頂設(shè)全凝器，餾出液濃度即為塔頂?shù)谝患壣仙羝臐舛取＝M分第1級第2級yi,1=xi,DKi,1(64.3℃）xi,1yi,2

Ki,2(99℃）xi,2n-C40.3663.220.1140.246.1540.039n-C50.6051.1550.5240.56452.5090.225n-C80.0290.0810.3580.19350.260.744合計1.00.9960.9981.0082020/12/27284.逐板計算塔頂設(shè)全凝器，餾出液濃度即為塔頂?shù)谝患壣仙羝暮藢嵉诙壥欠駷檫M料級：組分第3級第4級yi,3Ki,3(132℃）xi,3yi,4

Ki,4(146℃）xi,4n-C40.06710.150.00660.011412.950.00088n-C50.3844.50.08530.14395.60.0257n-C80.5620.620.9060.84100.870.967合計1.0130.9980.99630.99362020/12/2729核實第二級是否為進料級：組分第3級第4級yi,3Ki,3(組分第5級第6級yi,5Ki,5(149℃）xi,5yi,6

Ki,6(153℃）xi,6n-C40.001513.040.0001150.00019813.470.0000147n-C50.04135.90.0070.009166.110.0015n-C80.96410.950.99590.99580.9960.9997合計0.98981.0031.0051.0012020/12/2730組分第5級第6級yi,5Ki,5(149℃）xi,5yi,5.估計值的校核

對LNK組分校核2020/12/27315.估計值的校核2020/12/2731重復(fù)計算。，新的、否則：按修正的WiDixxDW,,,2020/12/2732重復(fù)計算。，新的、否則：按修正的WiDixxDW,,,202一般情況：

萃取精餾：被萃取組分在塔釜回收率高，從釜計算。

共沸精餾：共沸物在塔頂能準確估計，從頂開始。返回2020/12/2733一般情況：萃取精餾：被萃取組分在塔釜回收率高將MESH方程分成三組：適用于：操作型計算第三節(jié)三對角矩陣法2020/12/2734將MESH方程分成三組：適用于：第三節(jié)三對角矩陣法20206.3.1方程的解離方法和三對角線矩陣方程的托瑪斯解法6.3.2泡點法（BP法）第三節(jié)三對角矩陣法返回2020/12/27356.3.1方程的解離方法和三對角線矩陣方程的托瑪斯解法第三6.3.1方程的解離方法和三對角線矩陣方程的托瑪斯解法一、方程的解離（6-9）2020/12/27366.3.1方程的解離方法和三對角線矩陣方程的托瑪斯解法一、1.2-jjjjLLLV，的關(guān)系式，消去式中與找出）方程（用矩陣表示修正的96.3-M恢復(fù)（6-10）2020/12/27371.2-jjjjLLLV，的關(guān)系式，消去式中與找出）方程（用）（）為：方程（修正的116961,,1,-=++-\+-jjijjijjijDxCxBxAM2020/12/2738）（）為：方程（修正的116961,,1,-=++-\+-j（6-11）2020/12/2739（6-11）2020/12/2739（6-16）（6-16）2020/12/2740（6-16）（6-16）2020/12/2740二、三對角矩陣的托瑪斯解法（追趕法）

屬于高斯消去法初等變換：2020/12/2741二、三對角矩陣的托瑪斯解法（追趕法）2020/12/27412,111,1,,,111,,iijijjjiNiNNNiNNixPqxxPqxxPqxqx-=-=-==+---LLLL（6-22）2020/12/27422,111,1,,,111,,iijijjjiNiNNNiN該法優(yōu)點：1.避免計算機圓整誤差積累2.不會出現(xiàn)負摩爾分率返回2020/12/2743該法優(yōu)點：返回2020/12/27436.3.2泡點法（BP法）1.采用方程修正的M方程——求解Xi,jS方程——求解Tj

修正的H方程如下：察看（6-10）2020/12/27446.3.2泡點法（BP法）1.采用方程察看（6-10）LjLj-12020/12/2745LjLj-12020/12/2745）（方程：修正的2961-=+\+jjjjjVVHgba2020/12/2746）（方程：修正的2961-=+\+jjjjjVVHgba20）（起）（從36631111--=\----VjjjjjVVbag（6-29）（6-33）2020/12/2747）（起）（從36631111--=\----VjjjjjVV2.收斂條件（任一種）3.計算框圖和方法（6-37）（6-38）2020/12/27482.收斂條件（任一種）3.計算框圖和方法圖6-3用于蒸餾計算的Wang-HenkeBP法計算步驟2020/12/2749圖6-3用于蒸餾計算的Wang-HenkeBP法計圖中步驟：2020/12/2750圖中步驟：2020/12/27502020/12/27512020/12/275111L第1級22HV11HV1h1UQ2020/12/275211L第1級22HV11HV1h1UQ2020/12（6-36）（6-10）2020/12/2753（6-36）（6-10）2020/12/2753kPaPUL4.6890.211==Q11234Q5例6-1式計算中用例）：（）（圖—查—)(),(36CBTfhHKTPKjji-=--2020/12/2754kPaPUL4.6890.211==Q11234Q5例6-1解：1.初值的確定

2020/12/2755解：1.初值的確定2020/12/27552020/12/27562020/12/27562020/12/27572020/12/2757jjjjjVVgba=++16-32020/12/2758jjjjjVVgba=++16-32020/12/27585.判斷收斂標準例6-2

1.觀察不同的初值對收斂的影響

2.討論最適宜的進料位置

取不同的D、W、T為初值，采用泡點法計算，收斂條件：2020/12/27595.判斷收斂標準例6-22020/12/27591.比較迭代