閃蒸過(guò)程的計(jì)算.ppt

1、第 二 章,單級(jí)平衡分離 Chapter2 Single stage balance separation,掌握,2.1 汽液相平衡及其計(jì)算,2.2 多組分物系的泡點(diǎn)和露點(diǎn)計(jì)算,2.3 閃蒸過(guò)程的計(jì)算,本章小結(jié),本章要求,參考文獻(xiàn),思考題,重點(diǎn)掌握,掌握,本章要求：,1）了解相平衡常數(shù)的計(jì)算：狀態(tài)方程法，活度系數(shù)法，活度系數(shù)法計(jì)算汽液平衡常數(shù)的簡(jiǎn)化形式。 2）熟練掌握多組分物系的泡點(diǎn)和露點(diǎn)計(jì)算 。 3）掌握混合物相態(tài)的判別和等溫閃蒸過(guò)程的計(jì)算。 4）了解絕熱閃蒸過(guò)程的序貫迭代法，正割收斂法。,本 章 要 求,第二章 單級(jí)平衡分離,單級(jí)平衡分離是指兩相經(jīng)一次緊密接觸達(dá)到平衡后隨即引離的過(guò)程 。

2、由于平衡兩相的組成不同，因而可起到一個(gè)平衡級(jí)的分離作用 。,第 二 章 單 級(jí) 平 衡 分 離,21 汽液相平衡及其計(jì)算 Phase equilibrium and caculation,一、汽液相平衡關(guān)系 1、基本關(guān)系式 相平衡條件：,2.1 汽 液 相 平 衡 及 其 計(jì) 算,2、相平衡常數(shù),定義,的計(jì)算方法,狀態(tài)方程法,可用同時(shí)適用于汽液兩相狀態(tài)方程來(lái)計(jì)算,活度系數(shù)法,2.1 汽 液 相 平 衡 及 其 計(jì) 算, 與 的關(guān)系,相對(duì)揮發(fā)度的定義 i，j兩組分的相平衡常數(shù)之比,2.1 汽 液 相 平 衡 及 其 計(jì) 算,參考文獻(xiàn),小結(jié),二、汽液平衡的分類與計(jì)算,1、汽液平衡的分類,2.1 汽

3、 液 相 平 衡 及 其 計(jì) 算,2、汽液平衡常數(shù)的計(jì)算,逸度系數(shù)的計(jì)算 純組分的逸度系數(shù),2.1 汽 液 相 平 衡 及 其 計(jì) 算,二元混合物的逸度系數(shù),A、維里方程,用混合規(guī)則求，即求,2.1 汽 液 相 平 衡 及 其 計(jì) 算,B、RK方程,2.1 汽 液 相 平 衡 及 其 計(jì) 算,活度系數(shù)的計(jì)算,稱為對(duì)拉烏爾定律有正偏差,負(fù)偏差,2.1 汽 液 相 平 衡 及 其 計(jì) 算,無(wú)熱溶液,正規(guī)溶液,二元溶液的活度系數(shù),A、Van-Laar Equ,2.1 汽 液 相 平 衡 及 其 計(jì) 算,二元溶液的活度系數(shù),A、Van-Laar Equ,2.1 汽 液 相 平 衡 及 其 計(jì) 算,單參

4、數(shù)的對(duì)稱方程,理想體系,負(fù)偏差非理想體系,正偏差非理想體系,A可用來(lái)判別實(shí)際溶液與理想溶液的偏離度,B、Margules Equ,2.1 汽 液 相 平 衡 及 其 計(jì) 算,C、Wilson Equ.,2.1 汽 液 相 平 衡 及 其 計(jì) 算,三元溶液的活度系數(shù),A、Margules Equ.,2.1 汽 液 相 平 衡 及 其 計(jì) 算,B、Wilson Equ.,2.1 汽 液 相 平 衡 及 其 計(jì) 算,的 簡(jiǎn)化計(jì)算 PTK圖,2.1 汽 液 相 平 衡 及 其 計(jì) 算,2.1 汽 液 相 平 衡 及 其 計(jì) 算,22 多組分物系的泡點(diǎn)和露點(diǎn)計(jì)算Ball-point and dew-po

5、int calculation of multicomponent system,一、泡點(diǎn)計(jì)算 1、泡點(diǎn)計(jì)算與有關(guān)方程 已知,求,相平衡關(guān)系：,濃度總和式：,相平衡常數(shù)關(guān)聯(lián)式：,2、計(jì)算方法,平衡常數(shù)與組成無(wú)關(guān)的泡點(diǎn)計(jì)算,2.2 多 組 分 物 系 的 泡 點(diǎn) 和 露 點(diǎn) 計(jì) 算,平衡常數(shù)與組成無(wú)關(guān)的泡點(diǎn)計(jì)算,a.PTK列線圖； b.,手算,設(shè),思路：,調(diào)整T（P）,N,2.2 多 組 分 物 系 的 泡 點(diǎn) 和 露 點(diǎn) 計(jì) 算,加速收斂法,調(diào)整T（P）,m為試差序號(hào) ，G表示含量最多的組分,計(jì)算機(jī)計(jì)算,a,Hayden提出適合于烴類的經(jīng)驗(yàn)方程,2.2 多 組 分 物 系 的 泡 點(diǎn) 和 露

6、點(diǎn) 計(jì) 算,加速收斂法,2.2 多 組 分 物 系 的 泡 點(diǎn) 和 露 點(diǎn) 計(jì) 算,計(jì)算機(jī)計(jì)算,b、迭代方法，Newton-Raphson 目標(biāo)函數(shù)：,迭代公式：,泡點(diǎn)方程,Richmond迭代法：,2.2 多 組 分 物 系 的 泡 點(diǎn) 和 露 點(diǎn) 計(jì) 算,平衡常數(shù)與組成有關(guān)的泡點(diǎn)計(jì)算,比較不變,調(diào)整T（P）,2.2 多 組 分 物 系 的 泡 點(diǎn) 和 露 點(diǎn) 計(jì) 算,二、露點(diǎn)計(jì)算,1、露點(diǎn)計(jì)算與有關(guān)方程 已知：,求,相平衡關(guān)系：,濃度總和式：,相平衡常數(shù)關(guān)聯(lián)式：,2、計(jì)算方法,平衡常數(shù)與組成無(wú)關(guān)的露點(diǎn)計(jì)算,2.2 多 組 分 物 系 的 泡 點(diǎn) 和 露 點(diǎn) 計(jì) 算,手算,思路：設(shè),調(diào)整T（

7、P）,調(diào)整T或P,2.2 多 組 分 物 系 的 泡 點(diǎn) 和 露 點(diǎn) 計(jì) 算,計(jì)算機(jī)計(jì)算,露點(diǎn)方程：,或,2.2 多 組 分 物 系 的 泡 點(diǎn) 和 露 點(diǎn) 計(jì) 算,平衡常數(shù)與組成有關(guān)的露點(diǎn)計(jì)算,求算露點(diǎn)，由于已知,，則需迭代露點(diǎn),溫度或壓力外，還需對(duì),進(jìn)行試差,比較不變,調(diào)整T（P）,計(jì)算框圖見(jiàn)P37,2.2 多 組 分 物 系 的 泡 點(diǎn) 和 露 點(diǎn) 計(jì) 算,參考文獻(xiàn),23閃蒸過(guò)程的計(jì)算Flash vaporization calculation,液體混合物的部分汽化 汽體混合物的部分冷凝 液體混合物的絕熱閃蒸 手段：加熱、冷卻和降壓 特點(diǎn)：平衡蒸餾一個(gè)平衡級(jí)分離 一、等溫閃蒸 1、混合物

8、的相態(tài),2.3 閃 蒸 過(guò) 程 的 計(jì) 算,1、混合物的相態(tài),判斷混合物在指定溫度和壓力下是否處于兩相區(qū),= 1,進(jìn)料處于泡點(diǎn), 1,可能為汽液兩相區(qū), 1,進(jìn)料為過(guò)冷液體,= 1,進(jìn)料處于露點(diǎn), 1,可能為汽液兩相區(qū), 1,進(jìn)料為過(guò)熱蒸汽,2.3 閃 蒸 過(guò) 程 的 計(jì) 算,1、混合物的相態(tài),混合物處于汽液兩相區(qū),可分別用泡露點(diǎn)方程計(jì)算閃蒸壓力下的泡露點(diǎn)溫度，若,當(dāng),混合物處于汽液兩相區(qū)。,2.3 閃 蒸 過(guò) 程 的 計(jì) 算,考考你,混合物的 相態(tài)判斷,kiZi1,kiZi1,Zi/ki1,TDTTB,2.3 閃 蒸 過(guò) 程 的 計(jì) 算,2、等溫閃蒸過(guò)程,已知：,求：,液化率：,汽化率：,已

9、知：,求：,2.3 閃 蒸 過(guò) 程 的 計(jì) 算,動(dòng)畫演示,3、計(jì)算公式,組分的物料衡算式,相平衡關(guān)系式：,相平衡常數(shù)關(guān)聯(lián)式 ：,濃度總和式：,關(guān)系方程 ：,2.3 閃 蒸 過(guò) 程 的 計(jì) 算,4、計(jì)算方法,思路,調(diào)e或v,Newton-Raphson法,目標(biāo)函數(shù),2.3 閃 蒸 過(guò) 程 的 計(jì) 算,4、計(jì)算方法,迭代公式：,初值：,2.3 閃 蒸 過(guò) 程 的 計(jì) 算,4、計(jì)算方法,目標(biāo)函數(shù) :,2.3 閃 蒸 過(guò) 程 的 計(jì) 算,等溫閃蒸過(guò)程計(jì)算框圖,開始打印,過(guò)熱蒸汽,打印，結(jié)束,計(jì)算露點(diǎn),計(jì)算泡點(diǎn),計(jì)算,輸入,2.3 閃 蒸 過(guò) 程 的 計(jì) 算,第二類計(jì)算,思路：,調(diào)T,估計(jì)T：,d為阻尼

10、因子,熱量衡算,設(shè)為理想溶液,2.3 閃 蒸 過(guò) 程 的 計(jì) 算,汽液平衡常數(shù)與組成有關(guān)的閃蒸計(jì)算,P43圖2-6,設(shè)：,結(jié)束,調(diào)v,N,調(diào)v,N,2.3 閃 蒸 過(guò) 程 的 計(jì) 算,參考文獻(xiàn),二、絕熱閃蒸,1、等焓節(jié)流過(guò)程及其計(jì)算內(nèi)容 計(jì)算內(nèi)容：已知：,求：,2.3 閃 蒸 過(guò) 程 的 計(jì) 算,動(dòng)畫演示,2、計(jì)算公式,組分的物料衡算式：,相平衡關(guān)系式：,相平衡常數(shù)關(guān)聯(lián)式：,濃度總和式：,焓平衡方程：,2.3 閃 蒸 過(guò) 程 的 計(jì) 算,3、計(jì)算方法,作圖法 閃蒸曲線（T曲線） 試差求 P2下的TD、TB，在TD、TB之間設(shè)T2， 試差求 1、2 等焓平衡線 由求出的,2.3 閃 蒸 過(guò) 程

11、的 計(jì) 算,(),手算或計(jì)算機(jī)計(jì)算,內(nèi)層為v循環(huán)，用Newton-Raphson迭代求解汽化分率v，收斂精度,結(jié)束,調(diào)整 T2,思路：,外層則為T2循環(huán)，用正割法調(diào)整節(jié)流后的溫度,收斂精度,2.3 閃 蒸 過(guò) 程 的 計(jì) 算,設(shè),和v的初值,N,Y,2.3 閃 蒸 過(guò) 程 的 計(jì) 算,END,按正割 法調(diào)T,設(shè),2.3 閃 蒸 過(guò) 程 的 計(jì) 算,參考文獻(xiàn),1、李海明,褚福云,孫景威，相平衡常數(shù)在精餾過(guò)程中的應(yīng)用，錦州師范學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2000年04期 2、汪文川.汽液相平衡計(jì)算中活度系數(shù)法簡(jiǎn)評(píng)，化學(xué)工程， 1988 ，(01) 3、屈強(qiáng),羅金生,于廣鎖,于遵宏，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在汽液相

12、平衡常數(shù)預(yù)測(cè)中的應(yīng)用， 計(jì)算機(jī)與應(yīng)用化學(xué)， 2001年04期 4、 白潤(rùn)生，精餾過(guò)程計(jì)算中相對(duì)揮發(fā)度的平均值近似，石油化工，1999年04期,參考文獻(xiàn),5、極性物系多組分分離泡點(diǎn)計(jì)算，齊魯石油化工，1991（3），208 6、曾健，胡文勵(lì)，一種新的泡點(diǎn)計(jì)算方法，天然氣化工，1995，（1）：52 7、曾健,胡文勵(lì).露點(diǎn)計(jì)算的一種改進(jìn)J.天然氣化工(C1化學(xué)與化工),1999,(5) 8、汪萍 項(xiàng)曙光一種改進(jìn)的泡露點(diǎn)計(jì)算方法化工時(shí)刊, 2004年 05期,參考文獻(xiàn),9、李謙,魏奇業(yè),華賁.基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的多組分混合物泡露點(diǎn)計(jì)算及應(yīng)用.化學(xué)工程,2004, 10、 王雙成.理想混合物泡點(diǎn)溫度和露點(diǎn)溫

13、度的快速計(jì)算方法.河南廣播電視大學(xué)學(xué)報(bào), 2002年 01期 11、馬志杰. 改進(jìn)的中低壓下泡點(diǎn)、露點(diǎn)和等溫閃蒸編程計(jì)算方法.廣州化工, 2002年 01期 12、 極性物系多組分分離泡點(diǎn)計(jì)算，齊魯石油化工，91（3），208,參考文獻(xiàn),13、三組分平衡閃蒸中的關(guān)聯(lián)式，石油化工，1993，（3）：170 14、多元平衡閃蒸計(jì)算的新方法，石油化工，1988，17（4）：217 15、杜英生,李鑫鋼,趙汝文,鄭陵,余國(guó)琮.多組元多級(jí)絕熱閃蒸過(guò)程的研究（）多級(jí)閃蒸過(guò)程的工業(yè)應(yīng)用. 化學(xué)工程, 1994年01期 16、谷里鵬，谷雨. 絕熱閃蒸的快速計(jì)算和應(yīng)用化工機(jī)械, 2004年 04期,參考文獻(xiàn),返

14、回,1、相平衡關(guān)系可用幾種方法來(lái)表達(dá)。 2、就活度系數(shù)法計(jì)算汽液平衡常數(shù)的通式，分以下幾種情況進(jìn)行討論： 1）汽相為理想氣體，液相為理想溶液； 2）汽相為理想氣體，液相為非理想溶液； 3）汽相為理想溶液，液相為理想溶液； 4）汽相為理想溶液，液相為非理想溶液。,思考題,3、什么叫露點(diǎn)，精餾塔頂溫度如何處理？ 4、怎樣判斷混合物在T，P下的相態(tài)，若為兩相區(qū)其組成怎樣計(jì)算？ 5、簡(jiǎn)述絕熱閃蒸計(jì)算的計(jì)算方法和特點(diǎn)。,思考題,由正辛烷（1），乙苯（2）和2-乙氧基乙醇（3）所組成的溶液，其組成為： 試求總壓為760mmHg達(dá)到平衡時(shí)該溶液中各組分的活度系數(shù)。 已知：760mmHg時(shí)有關(guān)各端值常數(shù)如下。 作業(yè)：P51第6、7題,補(bǔ)充習(xí)題,小結(jié),相 平 衡 關(guān) 系 表 達(dá) 方 法,返回,學(xué)習(xí)本章要熟練掌握多組分非理想體系平衡常數(shù)計(jì)算方法；掌握汽液相平衡關(guān)系常用的兩種形式；會(huì)用相平衡常數(shù)和相對(duì)揮發(fā)度表示相平衡關(guān)系；至少會(huì)一種求算活度系數(shù)和逸度系數(shù)；泡點(diǎn)和露點(diǎn)計(jì)算要教會(huì)學(xué)生會(huì)查閱P-T-K列線圖，