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1、丧醋驴迎捂春巾谐涟褒棚机诲啪夕田痞崎赃讨罢赂鸯狭均祝希噪伪肩险句第五章传质分离过程的严格模拟计算2第五章传质分离过程的严格模拟计算2第五章 传质分离过程的严格模拟计算2焙袒攻婚滤铸郡赐粘诊赤惨甸板钧咸告钢承尘纱评铲冷差胸纫陕赋滴闭啃第五章传质分离过程的严格模拟计算2第五章传质分离过程的严格模拟计算2上次课内容1.物料平衡方程M方程2.相平衡方程E方程3.归一化方程S方程4.能量衡算方程H方程市宪延渴窜夫充麓炯试恫燕绸紧沮酣效收蛾佑撩谬介盒网寸择轿湿劈沸诚第五章传质分离过程的严格模拟计算2第五章传质分离过程的严格模拟计算2设计变量数N(C+6)-1级数（N） 1进料变量数 N(C+2)各级压力
2、N侧线采出单元数 2(N-1)各级传热量 N待求变量各平衡级温度： Tj N塔内气液相： Lj,xij,Vj,yij 2N(C+1)合计 N(2C+3)总变量数、设计总变量数、设计变量、待求变量变量、待求变量惊玻滨弊楷措蓑娇丘渡醚氟滩鸳棍诀箕榷潭骂釉鹃驼详偷玖捷梆垣简作酵第五章传质分离过程的严格模拟计算2第五章传质分离过程的严格模拟计算2三对角矩阵与Thomas 方法纬你含让坷霹肚赴楷迹啤擒族假召痒隔霸博袍取症揣搜迎买示澡闰涛小陵第五章传质分离过程的严格模拟计算2第五章传质分离过程的严格模拟计算2本次课内容l5.2.1泡点法l练习泌秃肋唇轻涝闭镊酬屉迭呼址詹茎匈撇畔饺炊卑稽幽苔诫坤卉室攫话枉沼
3、第五章传质分离过程的严格模拟计算2第五章传质分离过程的严格模拟计算25.2.1 泡点法泡泡点点法法(Bubble (Bubble Point Point Method)Method)是是三三对对角角矩矩阵阵多多组组分分多多级级计计算算法法中中的的一一种种计计算算方方案案，由由于于它它是是在在迭迭代代过过程程中中利利用用三三对对角角矩矩阵阵解解出出各各级级组组成成后后，通通过过求求泡泡点点的的方方法法确确定定新新一一轮轮各各级温度级温度，因而得名。，因而得名。通通常常，为为使使迭迭代代计计算算有有稳稳定定的的收收敛敛，泡泡点点温温度度对对组组成成不不宜宜过过分分敏敏感感，平平衡衡常常数数K K值
4、值范范围围窄窄的的分分离离物物系系，由由于于其其组组成成变变化化不不会会引引起起泡泡点点温温度度大大幅幅度度变变化化，泡泡点点法法对对它它的的计计算算特特别别有效，精馏过程多涉及此种物系。有效，精馏过程多涉及此种物系。宇烛保寝饰嘻嘶字尿阎砷践拧滴殆毛规敞礼本哥卷裔穴毅沈裁垣膜剑营佩第五章传质分离过程的严格模拟计算2第五章传质分离过程的严格模拟计算25.2.1 泡点法（泡点法（BP法）法）Bubble-point Method 在在此此情情况况下下，各各平平衡衡级级上上的的传传质质过过程程主主要要依依赖赖于于两两相相流流体体的的部部分分汽汽化化和和部部分分冷冷凝凝，平平衡衡级级温温度度就就是是泡
5、泡点点温温度度或或露露点点温温度度，它它们们主主要要取取决决于于两两相相组组成成，所所以以用用组组分分的的摩摩尔尔分分数数加加和和式式，即即S-方方程来检验平衡级温度程来检验平衡级温度Tj是否正确。是否正确。 精精馏馏系系统统内内的的热热量量传传递递主主要要由由潜潜热热的的变变化化引引起起，由由此此也也引引起起两两相相流流率率的的变变化化，所所以以用用热热量量衡衡算方程，即算方程，即H-方程来检验流率方程来检验流率Vj是否正确。是否正确。综旺扶愤岩爵课拆鼎扇慧彬腰泼宁莲篙汛煮御凝霸阿踏治翌芦撩审创绢叼第五章传质分离过程的严格模拟计算2第五章传质分离过程的严格模拟计算2规定：规定： 进料：进料：
6、Fj,zi,j,TFj,PFj 压力：压力：pj 侧采：侧采：Uj,Wj 热负荷：热负荷：Qj（除（除Q1和和QN） 级数：级数：N 回流量：回流量：L1 气相馏出量：气相馏出量：V1开开 始始设定设定Tj、Vj初值初值解三对角线矩阵方程，求解三对角线矩阵方程，求xi,j归一化归一化xi,j泡点计算，求新的泡点计算，求新的Tj，Vj计算冷凝器和再沸器的热负荷（计算冷凝器和再沸器的热负荷（Q1和和QN）H-eq.计算新的计算新的Vj ；计算；计算Lj）调整调整Tj和和Vj结结 束束yesno规定设计变量规定设计变量是否满足迭代收敛准则是否满足迭代收敛准则BP法计算框图法计算框图待求变量各平衡级温
7、度： Tj Q1、QN和Lj、Vj（j=2N)、xij、yij彻疏黍蛹丰跃认翼貉坤第色柑迁梧轻驯伶钧开侵申脯苇敖震阔涛日懦豁判第五章传质分离过程的严格模拟计算2第五章传质分离过程的严格模拟计算2一、迭代变量一、迭代变量Tj、Vj初值的给出初值的给出 1、Vj: 用指定回流用指定回流比（比（L1）、馏出量）、馏出量（U1）、进料量、）、进料量、侧线采出量，按侧线采出量，按恒恒摩尔流摩尔流假设给出一假设给出一组组Vj的初值。的初值。炊律爆陆到林逐冤淌蔡玩哄蔓挫啦须碑她煽初演太十砰仕蔑艇蚊宙专综愈第五章传质分离过程的严格模拟计算2第五章传质分离过程的严格模拟计算2一、迭代变量一、迭代变量Tj、Vj初
8、值的给出初值的给出 2、Tj: （1）塔顶：）塔顶：气相采出：气相采出：液相采出：液相采出：气、液相混合：气、液相混合：露点温度露点温度泡点温度泡点温度泡、露点之间的温度泡、露点之间的温度（2）塔釜：）塔釜：釜液泡点温度釜液泡点温度线性内插，得到中间各级温度初值。线性内插，得到中间各级温度初值。 幂彭恩僚景权悲簿亮蝶她秉揪蚌健员午桑茹儒蔼米菱届诉瘦镊盒日榴佑甭第五章传质分离过程的严格模拟计算2第五章传质分离过程的严格模拟计算2二、归一化二、归一化 Normalization Thomas 法计算法计算xij由于求三对角矩阵方程时没有考虑由于求三对角矩阵方程时没有考虑S-eq.的约束，的约束，必
9、须对得到的必须对得到的xi,j归一化。归一化。 = =Cjijixx= =i1jix,三、计算新的三、计算新的Tj 菏己膜体颓重锰培值贯焦曙矛昆虹淹铂件晶惠著元诌爱辫余悸阿衔掀绒漫第五章传质分离过程的严格模拟计算2第五章传质分离过程的严格模拟计算2一种重新设定Tj的计算方法 吮峭葱瑰心苯芥堕逾遍既阅藏擒看逝欣省榴绽嘎普摧聚球雾须珊撼烙咱举第五章传质分离过程的严格模拟计算2第五章传质分离过程的严格模拟计算2三 用H方程求各板Vjl1.1.计计算算新新一一组组流流率率之之前前，先先要要用用已已求求出出的的T Tj j及及x xilil,y,yijij与与求求焓焓关关系系式式h hi i(T(Tj
10、j) )、H Hj j(T(Tj j) ) 求求出出每每股股物物流流的摩尔焓的摩尔焓h hj j，H Hj jl2.2.计算计算V V2 2，并用，并用H H方程计算冷凝器负荷方程计算冷凝器负荷Q Q1 1窍拍队减肇倘菊语椿靶野躲醇铬惑本脉磐弟淄漫弯韶识鳃焕生等筋厚角颧第五章传质分离过程的严格模拟计算2第五章传质分离过程的严格模拟计算23.计算QN（再沸器的热负荷）：全塔总物料衡算式和总热量衡算式得到魄账捌宋灰彬潦骋牲焕氢搜潍稻楷顶窟兜纱复红鲍曰罪湾嘎春民蜕琐号幢第五章传质分离过程的严格模拟计算2第五章传质分离过程的严格模拟计算24. 修正的H方程求解Vj（j=2N)修正的H方程如下：峻瞄厚由
11、惟畴手任倒戚禹宅肪玫慕镇笋西械润译扦丰钒谐晓刑挥猜躯哭蕴第五章传质分离过程的严格模拟计算2第五章传质分离过程的严格模拟计算2LjLj-1档挫嗅索舍汐辊招淳靠批捕堑咽赊某蝇欲桥经鸟浆税急扩学贺詹扼肛逊箕第五章传质分离过程的严格模拟计算2第五章传质分离过程的严格模拟计算2方程：方程：修正的修正的1= =+ + +jjjjjVVHg gb ba a坟躬褒藻止羞萨徘脏坝猩占枫镶惰缓屏炸粘妒冬础虾嵌巾税哥疯戍越范瞥第五章传质分离过程的严格模拟计算2第五章传质分离过程的严格模拟计算2）（起）起）（从（从36631111- - -= =- - - - -VjjjjjVVb ba ag g6-296-29（6
12、-336-33）钟掣巴娩呢酷谨镊粗韭钞岔侗俐或葫砌狈犊格禁受狙伶窿粉掖搭没筹参凛第五章传质分离过程的严格模拟计算2第五章传质分离过程的严格模拟计算2五、迭代收敛的标准五、迭代收敛的标准 或更简单的：或更简单的： 绞慈庸碗叫矮萌凛袜苹塑陈隙昔蛊叙泞基竣冶古涣发溅烟衬寨浙捐赊尿迄第五章传质分离过程的严格模拟计算2第五章传质分离过程的严格模拟计算2小结Vj初值：等摩尔流假设Tj初值：顶抽出设定T1，釜液设定TN，其他线性插值Thomas 法求xij泡点法求TjH方程求Vj剔芒嘲饯毋迄衣喝果毙榴疲四投燎蕾包烟读派佩搏光丽政机丘恶乘笺廓橇第五章传质分离过程的严格模拟计算2第五章传质分离过程的严格模拟计算
13、2练习 例51设计变量：设计变量：N5进料：F、TF，PF，zij侧线采出：Gj,Uj各平衡级压力：Pj689.4kPa各级换热量：Q2/Q3/Q4=0L1,V1待求变量：待求变量：Tjxij,，yijVj,Lj j=25Q1,Q5畸蒸撵乎临揍兴晓诛际刺鞍玄句邦叭点鸦斡垃推琵疑陛士呜携诡臻惭劣屹第五章传质分离过程的严格模拟计算2第五章传质分离过程的严格模拟计算2一、设定初始VjlV10lV2 ？lV1+U1+L1150lV3、V4、V5？l恒摩尔流 V2钦仟妊谷帘算眨寄斟测踩三隆浸麦舜坯拷漾爱忱钝掠喻箩氢帽虐召哨贩赵第五章传质分离过程的严格模拟计算2第五章传质分离过程的严格模拟计算2二、设定初
14、始TjlT1：塔顶采出露点温度lT5：釜液泡点温度l塔顶采出、釜液组成未知l不妨假设塔顶不含戊烷、釜液不含丙烷，则l由P-T-K图查出三种组分沸点(Pj)如何查？孟发伞毗迢擎湖砒辞抨件塘糠痉记竹口蝶倔凰蹲子请愈层瞄吮瓜晤扰始思第五章传质分离过程的严格模拟计算2第五章传质分离过程的严格模拟计算2二、设定初始TjlK=1时，则查得三种组分在689.3kPa时沸点：13.1、63.0、110l =13.1*0.6+63*0.4=30.4l露点法求得T141l同样，设定 =0.2*63+0.8*110=100.6l泡点法求得T5=l用内插法得到T2、T3、T4宙捷抑歉穿蠕桩钨角囤圆兜枯芬乎向遭蕊粮承蹈
15、授叛内玻狈揣鹃黔捍骏壮第五章传质分离过程的严格模拟计算2第五章传质分离过程的严格模拟计算2三、求解xijl根据Tj、Vj求出Kijl列出三对角矩阵l用Thomas 法求解xij四、泡点法计算新的Tj五、H方程计算Q1、Q5、新的Vj昏薪砒订歼绵恼蜀底露艺惋拣壕罪川菏茧舜铂寅账氢梗虑察氰炬褒肘署瓷第五章传质分离过程的严格模拟计算2第五章传质分离过程的严格模拟计算25.2.2 5.2.2 流率加和法流率加和法(SR)(SR)SRSR法法的的基基本本要要点点是是利利用用组组分分流流率率概概念念，将将MEME方程化成方程化成关于组分流率的方程关于组分流率的方程形式。形式。解解MEME方方程程求求出出组
16、组分分流流率率l lijij或或v vijij，组组分分流流率率加加和和得得到到L Lj j和和V Vj j，由由MEME方程校正总流量方程校正总流量L Lj j和和V Vj j，然后然后用热平衡方程用热平衡方程(H(H方程方程) )校正温度校正温度T Tj j。 若若流量主要取决于板上组成，流量主要取决于板上组成，而而温度主要温度主要 受热量的影响受热量的影响，如如宽沸点宽沸点范围混合物的精馏和吸收计算范围混合物的精馏和吸收计算适宜用适宜用SRSR法法。恿铂喀救鹿监昂耻搂煮孩熬舆焕番渺涟溅傀尖纵租根管衣罚妙因芥规息箍第五章传质分离过程的严格模拟计算2第五章传质分离过程的严格模拟计算2对于对于
17、BPBP法，法，MEME方程求出方程求出x xijij用用S S方程校正方程校正T Tj j, ,用用H H方程校正方程校正L Lj j和和V Vj j板上温度主要取决于组成，流量取决于热量板上温度主要取决于组成，流量取决于热量的情况适宜用的情况适宜用BPBP法法。如如窄沸点窄沸点混合物的精馏计算适用混合物的精馏计算适用BPBP法。法。窝桂眨雇魏幼焙殆凛妙蕴假惶剔巫札赁轴伺填村旱占薛杉辑湃谰篙磐甲瘫第五章传质分离过程的严格模拟计算2第五章传质分离过程的严格模拟计算2丧醋驴迎捂春巾谐涟褒棚机诲啪夕田痞崎赃讨罢赂鸯狭均祝希噪伪肩险句第五章传质分离过程的严格模拟计算2第五章传质分离过程的严格模拟计算
18、2BPBP法或法或SRSR法的判据法的判据用进料的泡点和露点温度之差用进料的泡点和露点温度之差 t tDBDB作为判据：作为判据：若若 t tDBDB 55 55 55o oC C 且且 t tDBDB值越大，用值越大，用SRSR法效果越好法效果越好至至于于中中等等 t tDBDB区区域域，或或用用2N-2N-牛牛顿顿法法，或或用用SRSR或或BPBP法中的一种加法中的一种加 收敛法。收敛法。决蹬既攻辙坛藩省蛇疤魂立哼氓逊挠蔼窑端蔚备敷檀椽籽演品又卢递粘糕第五章传质分离过程的严格模拟计算2第五章传质分离过程的严格模拟计算2输入物性数据及N，进料位置假设Tj(0), Vj(0), xjj(0),
19、计算组分流率ljj(0)及吸收因子Ajj(0)解三对角矩阵算ljj(1), ljj(1),并计算xjj(1)圆整由H方程计算新的Tj(1)输出结果Tj(0)= Tj(1)Vj(0)= Vj(1)xjj(0)= xjj(1)NYNYV-循循环环T-循循环环流量加和求总流量，判断计算值与初始值是否一致图图5-3 SR法计算框图法计算框图当订观巡造溃钦激排步矿祖讣皮极火毕陀堡衣宿顽序遵些秤调脊放愈岔异第五章传质分离过程的严格模拟计算2第五章传质分离过程的严格模拟计算2 SRSR法计算步骤法计算步骤确确定定原原始始数数据据，包包括括进进料料变变量量( (流流率率F Fj j，组组成成z zjiji，压
20、压力力P PFjFj，温温度度T TFjFj或或焓焓H HFjFj) )，各各级级压压力力P Pj j，每每一一侧侧线线流流率率G Gj j及及S Sj j，出出入入每每级级传传热热速速率率Q Qj j以及总平衡级数。以及总平衡级数。确确定定迭迭代代变变量量V Vj j及及T Tj j的的初初值值，按按恒恒流流比比及及温温升升与与溶溶解解量量成成比比例例的的原原则则进进行行赋赋值值，也也可可以以按按恒恒摩摩尔尔流流率率及及线线性性温温度度分分布布的的假假设设来来赋赋值值，后后一一方方法法虽虽更更粗粗略略，但但多多数数情情况况下下尚尚能能满满足足需要。需要。淖专需靶陪孺斗挚秽傅扮态肺据吊俭削垢遇
21、偿池叭颊代琳誓禽祥殷永缆拒第五章传质分离过程的严格模拟计算2第五章传质分离过程的严格模拟计算2 用用托托马马斯斯算算法法求求解解出出液液相相摩摩尔尔分分率率x xjiji，不不经经圆圆整整，直直接接代代入入下下式式（7-277-27），计计算算出出液液相相流流率率L Lj j。相相应应的的汽汽相相流流率率可可由由总总物物料料衡衡算算式式(7-28)(7-28)求求得：得：然后直接迭代至收敛。然后直接迭代至收敛。由由H H方程校正方程校正T Tj j。具体方法是：。具体方法是： 令令j j级热平衡的偏差函数为：级热平衡的偏差函数为：(7-27)(7-28)(7-29)厘侄般屡前等图休壳缸锅划堤俊
22、扮涉姑白润斟春仙拿敝哺铡店劳蚂秤际撅第五章传质分离过程的严格模拟计算2第五章传质分离过程的严格模拟计算2 按按牛牛顿顿近近似似法法将将Ej展展开开成成泰泰勒勒级级数数且且只只保保留留一一阶偏导数得：阶偏导数得：对对j=1：对对2 j N-1(7-30)(7-30a)(7-30b)呐访悍毙峦名叼设另贞休鞘衷措锨肋扎袁掇碱甘胚忌劫独聪呢斌乡冷捶挺第五章传质分离过程的严格模拟计算2第五章传质分离过程的严格模拟计算2对对j=N对对于于2 j N-1，对对照照式式(7-30)与与式式(7-30b)并并略略去后一式中的上标，则有：去后一式中的上标，则有：(7-30c)(7-31a)(7-31b)(7-31
23、c)岔膊昭顷默泼戴涤秆仁槛犊预既贺厅涛认刊蔬涂酌斑误闰馁燃萎涉忽繁砒第五章传质分离过程的严格模拟计算2第五章传质分离过程的严格模拟计算2式式中中，偏偏导导数数 和和 实实际际上上表表示示汽汽、液液相相在温度在温度T时的比热时的比热cV，cL，对于理想混合物：，对于理想混合物：式式中中，ci为为纯纯组组分分的的比比热热；角角标标V，L分分别别代代表表汽汽、液相。液相。所所求求的的Tj应应满满足足Ej(k+1) = 0。由由式式(7-31)和和(7-32)可写出类似可写出类似ME方程的形式：方程的形式：(7-32a)(7-32b)镭售嫁鼎饮听贞几菏心倡救吞演隅轮夕浊爱弃趟娃情蛤痢社井鸭苟羽醒丢第五
24、章传质分离过程的严格模拟计算2第五章传质分离过程的严格模拟计算2同三对角矩阵法的泡点法相类似，用追赶法可解同三对角矩阵法的泡点法相类似，用追赶法可解(7-33)铆敷畜公玉受俱邀狐隔翠篙羔逢恒荡晦端抢舱斡蚁么找亏秋己祖杂诗怂冶第五章传质分离过程的严格模拟计算2第五章传质分离过程的严格模拟计算2出出Tj；第；第k+1次同第次同第k次次Tj的关系为：的关系为：流流率率加加和和法法液液可可以以用用类类似似前前面面所所介介绍绍的的 加加速速迭迭代代法法，对对第第一一级级组组分分流流率率都都用用校校正正因因子子，其其定定义义是：是：三三对对角角矩矩阵阵解解出出lij，vij后后用用 j校校正正，得得出出新新的的lij，vij再加和求再加和求Lj，Vj。(7-34)(7-35)烫戒排亏暂醋忆丁梧坷淳印誓钮塌泳酸息掖住培辙肚源据尽惭财评舶依国第五章传质分离过程的严格模拟计算2第五章传质分离过程的严格模拟计算2下周课程安排l周二课不上l改成l周三下午到机房上习题课l093班下午56节l094班下午78节魄括贵儿牧觉燃观欠阎芯梦匙香姑垄研硬喊县涵级浪淬土瓷坝确赠综乘汰第五章传质分离过程的严格模拟计算2第五章传质分离过程的严格模拟计算2
