现代化工计算技术 蒸发与结晶过程物料衡算 22_基于Excel的结晶过程物料平衡计算.ppt

结晶过程物料平衡计算——基于Excel的4种浓度数据处理法 化工与材料学院 徐建良 1. 已知条件——溶解度数据表 * NaHCO3溶解度C(g/100g)数据表 t(℃) 0 5 10 20 30 40 50 60 C(g/100g) 6.9 7.45 8.15 9.6 11.1 12.7 14.45 16.4 3. 求解分析: 这是一个简单的物理过程物料衡算,只需列出总物料平衡与溶质平衡两个方程,处理方法的区别在于对原始数据的处理 4. 平衡式: 2.问题:5000kg56℃饱和NaHCO3溶液,将其降温至24℃,问可从中结晶析出多少kg的NaHCO3？ * (1)利用溶解度数据表采用线性内插法处理溶解度 5. 对原始数据的处理方法 由t1=56℃查得：C1=15.620 g/100gH2O(l) ∴x1=C1/(100+C1)=15.620/115.620=0.13510 t2=24℃查得：C2=10.200 g/100gH2O(l) ∴x2=C2/(100+C2)=10.200/110.200=0.09256 =234.39 kg t(℃) 0 5 10 20 30 40 50 60 C(g/100g) 6.9 7.45 8.15 9.6 11.1 12.7 14.45 16.4 * (2)利用溶解度数据表采用Lagrange内插法处理溶解度 5. 对原始数据的处理方法 由t1=56℃查得：C1=15.596 g/100gH2O(l) ∴x1=C1/(100+C1)=15.596/115.596=0.13492 t2=24℃查得：C2=10.188 g/100gH2O(l) ∴x2=C2/(100+C2)=10.188/110.188=0.09246 =233.92 kg t(℃) 0 5 10 20 30 40 50 60 C(g/100g) 6.9 7.45 8.15 9.6 11.1 12.7 14.45 16.4 * (3)利用溶解度数据表拟合成C~t函数式处理溶解度,即:C=f(t) 5. 对原始数据的处理方法 C =-1.29562?10-8t5+2.20366?10-6t4-1.30064?10-4t3+3.67031?10-3t2 + 9.83248?10-2t + 6.89578 由t1=56℃计算得：C1=15.607 g/100gH2O(l) ∴x1=C1/(100+C1)=15.607/115.607=0.13500 t2=24℃计算得：C2=10.200 g/100gH2O(l) ∴x2=C2/(100+C2)=10.200/110.200=0.09256 =233.88 kg t(℃) 0 5 10 20 30 40 50 60 C(g/100g) 6.9 7.45 8.15 9.6 11.1 12.7 14.45 16.4 * (4)利用溶解度数据表拟合成x~t函数式直接计算对应浓度x ,即:x=f(t) 5. 对原始数据的处理方法 x=2.44218?10-9t4-2.85679?10-7t3+1.32927?10-5t2+9.78510?10-4t + 0.0644203 由t1=56℃、t2=24℃计算得：x1=0.13475、x2=0.09242 =233.19 kg t(℃) 0 5 10 20 30 40 50 60 C(g/100g) 6.9 7.45 8.15 9.6 11.1 12.7 14.45 16.4 注意：上述4种处理数据可采用基于Excel单元格、编写独立的Excel自定义函数或针对具体问题的特殊函数处理，从而提高计算的效率！ * 6. 小结 (3)要善于使用计算机这一现代化计算工具。 (1)同一数据不同的处理方法可能得到不同的结果， 但各种结果都相差很小； (2)数学方法必须与具体学科相结合而不是简单地应用，数据处理在数学上是正确的，对于具体学科不一定正确； 线性插值法 Lagrange法 t~C拟合法 t~x拟合法 C1 15.620 15.596 15.607 x1 13.510% 13.492% 13.500% 13.475% C2 10.200 10.188 10.200 x2 9.256% 9.246% 9.256% 9.242% m3 234.39 233.92 233.88 233.19 * 7. 拓展 上述分步计算过程均可编写成相对应的自定义函数后一步直接得到答案,对应的自定义函数有: LineIn(y1, Y2, x1, x2, X) ‘线性内插函数 LagrangeIn(Y2, y1, y0, x2, x1, x0, X) ‘Lagrange内插函数 C_NaHCO3