第五章严格模拟计算2.ppt

* * * * * * * * * * * * * * 传 质 分 离 过 程 第五章 传质分离过程的严格模拟计算 主要内容及要求： 学习并掌握多组分多级分离过程的平衡级理论模型的建立及求解。 重点： 泡点法（BP法）、流率加和法（SR法）。 * 第五章 传质分离过程的严格模拟计算 5.1 平衡级的理论模型 5.2 三对角矩阵法 -5.2.1 泡点法 5.3 同时校正法 5.4 多组分分离非平衡模型 * 多组分精馏过程简捷计算 精馏简捷计算 ——FUG法 Fenske Nm Underwood Rm Gilliland R、N 多组分吸收过程简捷计算 * 严格计算的必要性 简捷算法中引入的假设“恒摩尔流和相对挥发度为常数”，在高压及塔顶、塔釜温差很大的情况下，偏差太大。 简捷计算不能给出各塔板上的浓度、温度等信息，也难以处理具有多股进料，多股侧采及有侧线换热等复杂分离过程。 特殊精馏，多组分吸收，多组分萃取等过程也以采用严格计算为宜。 * Except for simple cases, such as binary distillation, graphical, empirical, and approximate group methods are suitable only for preliminary design studies. Final design of multistage equipment for conducting multicomponent separations requires rigorous determination of temperatures, pressures, stream flow rates, stream compositions, and heat transfer rates at each stage. However, rigorous calculational procedures may not be justified when multicomponent physical properties or stage efficiencies are not reasonably well known. * 严格计算的原则： 在给定的条件下，对每块塔板同时进行物料衡算，热量衡算及相平衡和归一化计算。 常用计算软件： Aspen Plus，HYSIM，Process II等。 * 5.1 平衡级的理论模型 Uj Gj Fj Lj Vj Lj-1 Vj+1 Qj zi,j, HF,j, TF,j, pF,j yi,j+1, Hj+1, Tj+1, pj+1 xi,j, hj, Tj, pj xi,j-1, hj-1, Tj-1, pj-1 yi,j, Hj, Tj, pj 第j级 平衡级 General equilibrium stage * Assume that:(1) phase equilibrium is achieved at each stage 各级上达到相平衡(2) no chemical reactions occur 无化学反应(3) entrainment of liquid drops in vapor and occlusion of vapor bubbles in liquid are negligible 忽略雾沫夹带假定各级上达到相平衡且无化学反应。 * 建模原则： M ——Mass balance 物料衡算； MESH方程 E ——Equilibrium relations 相平衡关系； S ——Summation equations 组分摩尔分率加和式； H ——Heat (energy, enthalpy) balance热量衡算。 Uj Gj Fj Lj Vj Lj-1 Vj+1 Qj zi,j, HF,j, TF,j, pF,j yi,j+1, Hj+1, Tj+1, pj+1 xi,j, hj, Tj, pj xi,j-1, hj-1, Tj-1, pj-1 yi,j, Hj, Tj, pj 第j级 * 对第j级： （1）物料衡算（M－eq.）： 0 1 1 1 1 = + - + - + + = + + - - j i j j j i j j j i j j i j j i j M j i y W V x U L z F y V x L G , , , , , , ) ( ) ( i=1,2,…C C个 （2