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1、第二章 传质分离过程的热力学 基础2.3 闪蒸过程的计算课内作业(1)计算给定温度下的闪蒸时，需要核实闪蒸 问题是否成立。如何判断闪蒸是否成立？ (2) 推导Rachford-Rice方程。 (3)总结列出等温闪蒸的待求变量、计算步骤 及其用到的方程。课外作业 p52,习题7。下次上课时交上节内容总结 泡点方程 泡点温度计算过程 露点方程 露点温度计算本节内容p闪蒸及部分冷凝概念p闪蒸设计变量及分类p等温闪蒸和部分冷凝p绝热闪蒸和部分冷凝一、闪蒸及部分冷凝概念p闪蒸是连续单级蒸馏过程 p该过程使进料混合物部分气化或冷凝得到含易挥发 组分角度的蒸汽和含难挥发组分较多的液体。p闪蒸特点：分离程度很
2、低。p但是，用于闪蒸过程的计算方法极为重要！普通精馏塔中的平衡级就是一个简单绝热闪蒸级，可把闪蒸过程的计算方法推广应用于塔的设计计算。二、闪蒸设计变量及分类（1）闪蒸 总变量（2）闪蒸 独立约束方程（3）闪蒸 设计变量三、等温闪蒸和部分冷凝（一）Ki与组成无关（理想溶液） 1.核实闪蒸问题是否成立计算给定温度下的闪蒸时，需要核实闪蒸问题是否 成立。闪蒸成立的条件：TBTB假设闪蒸温度为进料的泡点 温度，则Kizi=1若Kizi1,说明T TB 。第二步：确定是否T 1,说明T TD 。1. 核实闪蒸问题是否成立反之，若Kizi1,则为过冷液体；若(ziKi)1,则为过热蒸汽。小结核实闪蒸问题是
3、否成立过冷液体泡点液体两相混合物部分气化 or部分冷凝露点气体过热气体例1 进料流率为1000kmol/h的轻烃混合物，其 摩尔组成为：丙烯(1)30%，丙烷(2)35%， 异丁烷(3)35%。在900kPa和40下闪蒸问 题是否成立？过热蒸气， 闪蒸不成立 !练习1 进料流率为1000kmol/h的轻烃混合物，其 摩尔组成为：丙烯(1)30%，丙烷(2)35%， 异丁烷(3)35%。在1000kPa和40下闪蒸 问题是否成立？2.计算待求变量L,V,Q,xi,yi 推导Rachford-Rice方程等温闪蒸 p规定 T,p, F,TF,pF,zi p求解 L,V,xi,yi,Q (2C+3个
4、变量) p独立约束方程Rachford-Rice方程推导过程小结（1）用相平衡方程，消去物料衡算方程中的yi （减 少未知数C个） （2）根据归一化方程，得出F=L+V，进一步消去L （又减少未知数1个） （3）引入气相分率 （其实，不引入也不影响计 算），得出xi表达式（又减少C个未知数） （4）用归一化方程求解 （5）根据前人计算经验，最终得出Rachford-Rice方 程未知数：剩2个 Q和V（或）Rachford-Rice方程求解方法：p直接计算（1个方程，1个未知数） 迭代求解 画图求解（得出结果精度不高）例2-7p核实闪蒸问题是否成立p求（用Rachford-Rice方程）p计算
5、xi,yi,L,Vp核实归一化方程等温闪蒸计算小结待求变量有哪些？ 计算步骤？ （1）核实闪蒸问题是否成立； （2）求气相分率（解Rachford-Rice方程） ； （3）计算xi,yi,V,L； （4）归一化方程校核xi,yi计算结果 （5）计算QSpecified variables: F, TF, PF, z1, z2, zC, TV,PVSteps:summary Rachford-Rice procedure for Isothermal flash Calculation(1) Solve(2)(3)(4)(5) L=F-V(6) Q=HVV+HLL-HFF理想溶液Nonidea
6、l solution（5）Q的计算练习2进料流率为1000kmol/h的轻烃混合物，其摩 尔组成为戊烷（1）0.1，己烷（2）0.3，庚 烷（3）0.45，辛烷（4）0.15。求在 150kPa，110条件下的气液组成及流率 。 提示：计算步骤为（1）核实闪蒸问题是否成 立；（2）求气相分率（迭代一次）；（3 ）计算xi,yi,V,L；（4）归一化方程校核计 算结果三、等温闪蒸根据x，y与是分步迭代还是同时迭代 ，给出了两种普遍化算法。（二）汽液平衡常数与组成有关难点：Ki值的计算C a l c u l a t e四、绝热闪蒸 Adiabatic flash 规定： p 、Q0 计算：T, V
7、, L, yi, xi 计算方程：独立约束方程迭代变量：T 、迭代收敛判据：闪蒸方程或热量衡算方程 将T 和 分步迭代-序贯迭代法 序贯迭代法（1）宽沸程物系： （2）窄沸程物系： 用热量衡算方程迭代T；用闪蒸方程迭代： 外层循环 内层循环 用热量衡算方程迭代 ；用闪蒸方程迭代T ： 外层循环 内层循环 对T 不敏感 对T 敏感 图2-7 宽沸程绝热闪蒸的计算框图图2-8 窄沸程绝热闪蒸的计算框图将E方程：代入M-方程：消去yi ,得到：将 代入上式：VFL-=(2-56)Rachford-Rice方程推导过程令：代入汽化率（2-57）（2-58）(2-56)将上述两式代入S方程，得到：（2-59）（2-60）（2-60）式减去（2-59）式，得到：（2-61）闪蒸方程 Rachford-Rice eq.通过闪蒸方程（2-61）求出汽化率后，由（ 2-57）和（2-58）式可分别求出xi 和yi ，进 而由总物料衡算式（2-53）可求出V 和 L，由 热量衡算式（2-54）可求出Q。（2-57 ）（2-61）（2-58 ）（2-53）（2-54）汽化率 的迭代：（2-61）设 初值，计算f()：可采用Newton-Raphson法迭代 ：（2-62）P32 例2-7Iteration equation
