化工分离过程课件第四章多组分多级分离严格计算

1、第四章 多组分多级分离的严格计算化工分离过程课件第四章多组分多级分离严格计算第四章 多组分多级分离的严格计算第一节 平衡级的理论模型第二节 逐板计算法第三节 三对角矩阵法化工分离过程课件第四章多组分多级分离严格计算 第一节 平衡级的理论模型 化工分离过程课件第四章多组分多级分离严格计算考察；逆流接触阶梯布置、连续稳定多级汽液或液液接触设备（图42）。对于任一级j（图41）：第 j 级1111,1-jjjjijPThxL1111,1+jjjjijPTHyVjjjjijPTHyV,jGjjjjijPThxL,jU数学模型： 1. 物料衡算（M） 2. 相平衡关系（E） 3. 摩尔分率加和式（S）

2、4. 热量衡算（H）Qj化工分离过程课件第四章多组分多级分离严格计算一、MESH方程的推导方程S方程E方程M化工分离过程课件第四章多组分多级分离严格计算方程H MESH方程全塔的个数：N（2C+3）！化工分离过程课件第四章多组分多级分离严格计算二、变量分析方程数MESH MESH方程有解3 股进料jUjGQ、NUG、 1 串级化工分离过程课件第四章多组分多级分离严格计算Ni 的指定方法： 对操作型计算化工分离过程课件第四章多组分多级分离严格计算 我把不同类型分离设备设计中典型变量规定列在表41中，你可以去查哟！化工分离过程课件第四章多组分多级分离严格计算三、求解手算： Lewis-Mathes

3、on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；等返回化工分离过程课件第四章多组分多级分离严格计算1-NNL，V，LV1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=5 饱和液体温度 LK的回收率 HK的回收率 回流比 最适宜进料位置第二节 逐板计算法化工分离过程课件第四章多组分多级分离严格计算化工分离过程课件第四章多

4、组分多级分离严格计算喂,你怎么计算?当然是逐板!一、逐板计算法化工分离过程课件第四章多组分多级分离严格计算化工分离过程课件第四章多组分多级分离严格计算二、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NNF,OP操作点进料板j 板化工分离过程课件第四章多组分多级分离严格计算进料位置的近似确定法：板改换操作线方程板为进料板，1+jj板改换操作线方程板为进料板，1+jj从上向下计算：从下向上计算：化工分离过程课件第四章多组分多级分离严格计算 过早的改换操作线方程会导致不合理的结果：yx化工分离过程课件第四章多组分多级分离严格计算三、计算起点的确定二元精馏：误差小的一端开始计算起点：

5、从物料分配多元精馏：计算起点：塔顶或塔釜化工分离过程课件第四章多组分多级分离严格计算例1.无轻组分（LNK）的精馏ABABCDA（LK）B（HK）CD讨论：若C只有99%的进入塔釜计算起点：塔釜化工分离过程课件第四章多组分多级分离严格计算例2.无重组分（HNK）的精馏CDABCDABC （LK）D （HK）计算起点：塔顶例3. LNK和HNK都有的精馏ABCBCDAB （LK）C （HK）D 计算起点：从顶或釜分别计算，进料板契合。化工分离过程课件第四章多组分多级分离严格计算四、校核和修正 计算起点由估计值确定，估计值稍有误差，会对逐板计算影响很大，一轮计算后，要用非关键组分校核和修正。若从上

6、向下计算完成后，用LNK校核：化工分离过程课件第四章多组分多级分离严格计算例41 求N，进料位置200kPa化工分离过程课件第四章多组分多级分离严格计算解： 1. 物料衡算 2. 相平衡计算方法：化工分离过程课件第四章多组分多级分离严格计算3. 操作线方程4. 逐板计算5. 估计值的校核 对LNK组分校核化工分离过程课件第四章多组分多级分离严格计算重复计算。，新的、否则：按修正的WiDixxDW,化工分离过程课件第四章多组分多级分离严格计算一般情况： 萃取精馏：被萃取组分在塔釜回收率高，从釜计算。 共沸精馏：共沸物在塔顶能准确估计，从顶开始化工分离过程课件第四章多组分多级分离严格计算习题： P

7、148 2题返回化工分离过程课件第四章多组分多级分离严格计算将MESH方程分成三组：适用于： 操作型计算第三节 三对角矩阵法化工分离过程课件第四章多组分多级分离严格计算4.3.1 方程的解离方法和三对角线矩阵方程的托玛斯解法4.3.2 泡点法（BP法）第三节 三对角矩阵法返回化工分离过程课件第四章多组分多级分离严格计算4.3.1 方程的解离方法和三对角线矩阵方程的托玛斯解法一、方程的解离化工分离过程课件第四章多组分多级分离严格计算1.2-jjjjLLLV，的关系式，消去式中与找出）方程（用矩阵表示修正的164.3-M恢复化工分离过程课件第四章多组分多级分离严格计算）（）为：方程（修正的1841

8、641,1,-=+-+-jjijjijjijDxCxBxAM化工分离过程课件第四章多组分多级分离严格计算化工分离过程课件第四章多组分多级分离严格计算化工分离过程课件第四章多组分多级分离严格计算二、三对角矩阵的托玛斯解法（追赶法） 属于高斯消去法初等变换：化工分离过程课件第四章多组分多级分离严格计算2,111,1,111,iijijjjiNiNNNiNNixPqxxPqxxPqxqx-=-=-=+-LLLL（4-28）化工分离过程课件第四章多组分多级分离严格计算该法优点：1. 避免计算机圆整误差积累2. 不会出现负摩尔分率返回化工分离过程课件第四章多组分多级分离严格计算4.3.2 泡点法（BP法

9、）1. 采用方程 修正的M方程 求解Xi,j S方程 求解Tj 修正的H方程如下：察看化工分离过程课件第四章多组分多级分离严格计算LjLj-1化工分离过程课件第四章多组分多级分离严格计算）（方程：修正的3641-=+jjjjjVVHgba化工分离过程课件第四章多组分多级分离严格计算）（起）（从43431111-=-VjjjjjVVbag化工分离过程课件第四章多组分多级分离严格计算2. 收敛条件（任一种）3. 计算框图和方法 化工分离过程课件第四章多组分多级分离严格计算化工分离过程课件第四章多组分多级分离严格计算图中步骤：化工分离过程课件第四章多组分多级分离严格计算化工分离过程课件第四章多组分多

10、级分离严格计算11L第 1 级22HV11HV1h1UQ化工分离过程课件第四章多组分多级分离严格计算化工分离过程课件第四章多组分多级分离严格计算kPaPUL4.6890.211=Q11234Q5例4-2式计算中用例）：（）（图查)(),(44CBTfhHKTPKjji-=-化工分离过程课件第四章多组分多级分离严格计算解：1. 初值的确定 化工分离过程课件第四章多组分多级分离严格计算化工分离过程课件第四章多组分多级分离严格计算化工分离过程课件第四章多组分多级分离严格计算jjjjjVVgba=+1化工分离过程课件第四章多组分多级分离严格计算5. 判断收敛标准例4-3 1.观察不同的初值对收敛的影响 2.讨论最适宜的进料位置 取不同的D、W、T为初值，采用泡点法计算，收敛条件：化工分离过程课件第四章多组分多级分离严格计算1. 比较迭代次数、机时讨论结果： a. 方案2最好； b. 方案1为简捷法结果初值，但迭代次数最大。结论： a. 收敛速度不可预示，很大程度取决于温度初值和每次迭代后对变量的调整；