Analysis,Synthesis,and Design of Chemical ProcessesChapter 11评估系统性能工具

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人之所以伟大，是因为他不是目的,而作为超人的悬索！

---尼采。2/23评估系统性能工具ToolsforEvaluatingSystemPerformance江666441)jlhmaster@163.com3/23主要内容（Contents）

Tool1:GENIExp.11.1KeyRelationships

Tool2:BASECASERATIOSExp.11.2

Tool3:CONTROLLINGRESISTANCES

Tool4:GRAPHICSExp.11.3~4Exp.11.5~74/23SituationEquationsTrendsfrictionallossforfluidflow`heattransferofform

insidedclosedchannelscrossflowoutsidepipeskineticslnkvs1/TislinearTable11.1aTypicalKeyPerformanceRelationships11.1KeyRelationships5/23SituationEquationsTrendsreactormixedflow：plugflow：------separatorusingmassseparatingagentnotnecessarilydescribedbyasingleequationasflowofmass-separating

agent(MSA,质量分离载体)↑，orasnumberstagesorheightofpackedtower↑，degreeofseparation↑distillationnotnecessarilydescribedbyasingleequationasrefluxratio↑,degreeofseparation↑Table11.1bTypicalKeyPerformanceRelationships6/232024/7/2411.2ThinkingWithEquations(Tool1)G:GoalE:EquationN:NeedI:InformationGENI?EquationsTrendsAnnotations￠:valueremainsconst..?:valuechangenotknown.7/232024/7/24对于一个气相双分子基元反应：

a.P(↑10%)T(￠)

rA?b.T(↑10%)P(￠)

rA?关于a:借助理想气体状态方程DIYbE.g.11.18/2311.3BaseCaseRatios(基于案例的对比，Tool2)2024/7/24recent

OperatingDataPredictions9/23Ratios

设备尺寸：当量长度；直径；表面积等

物性参数：密度，黏度=f（C，T,P）

流体属性：流速；流量；浓度；温度；压力等10/232024/7/24E.g.

11.2

IndustrialScale（↑25%）Deliverenoughheadtoovercome56%additionalfrictionalpressuredrop11/232024/7/2411.4ControllingResistances(控制压力法，Tool3)lowfilmheattransfercoefficientforgasesNon-foulingNoPhaseChange12/232024/7/24E.g.11.3IndustrialScale-down（↓25%）1.bolingliquid/condensingsteam(对流给热系数远大于2)2.liquid/gas3.withoutphasechange（有相变：液体沸腾给热/蒸汽冷凝给热）

解析：虽然本例有相变，但是有相变的一侧流体在壳程，阻力集中在无相变的管程，因此一样的结果，不一样的过程！对比间壁两侧均无相变的情况，你发现了what?13/232024/7/24E.g.11.414/232024/7/24

11.5

Graphics(图示法，Tool4)理论板数计算法：逐板计算法/McCabe-Thiele(M-T,“直角梯级”图解法)

穆迪图

管路特性曲线

传热学里的T-Q图15/2311.5.1

穆迪图16/2311.5.2

管路特性曲线Bernoulli'sEquation(Mechanicalenergybalanceforconstantdensity)staticheaddynamicheadpotentialheaddrag,曳力17/23E.g.11.5已知：18/23E.g.11.6Addcond.:Δz=10m19/2311.5.3

换热器中的T-Q图Situation120/23Situation2对于pg,比热容Cp=f(T)所以当单组份无相变系统存在时，Q-T是一条曲线；对于多组分有相变系统，泡点和露点温度不一样，这样的Q-T图也不是水平的。

关于Q-T图的两点重要说明1.温度线不会交叉；2.温度线不应该太接近。（两端温度差其一趋于0，这个点就是传说中的“夹点”，此时要完成传热过程需要无限大的传热面积）（‘夹点技术’在多流股换热器网络综合中应用较广泛，这将在本书19章涉及到）21/23E.g.11.7situationa:用浓缩饱和蒸汽冷凝加热无相变单相工艺流体传热方式：逆流；situationb:用浓缩饱和蒸汽加热无相变单相工艺流体后温度下降