化工分离过程课件陈洪钫,刘家祺编第四章多组分多级分离严格计算.ppt

第四章 多组分多级分离的严格计算,第四章 多组分多级分离的严格计算,第一节 平衡级的理论模型 第二节 逐板计算法 第三节 三对角矩阵法,第一节 平衡级的理论模型,考察；逆流接触阶梯布置、连续稳定多级汽液或液液接触设备（图42）。,对于任一级j（图41）：,数学模型： 1. 物料衡算（M） 2. 相平衡关系（E） 3. 摩尔分率加和式（S） 4. 热量衡算（H）,一、MESH方程的推导,二、变量分析, MESH方程有解,3 股进料,串级,Ni 的指定方法： 对操作型计算,我把不同类型分离设备设计中典型变量规定列在表41中，你可以去查哟！,三、求解,手算： Lewis-Matheson法 设计型计算 Thiele-Geddes法 设计型计算 电算： MESH方程的解离法（Amundson-Pontinen方法） 泡点法（BP法）；流率加和法（SR法） 改进的Amundson-Pontinen方法 Newton-Raphson法：松弛法；等,返回,讨论：1.恒摩尔流 2.用相对挥发度或相平衡常数表示平衡关系 方法：交替使用操作线、平衡线方程 模型塔：,变量规定：Na=5 饱和液体温度 LK的回收率 HK的回收率 回流比 最适宜进料位置,第二节 逐板计算法,喂,你怎么计算?,当然是逐板!,一、逐板计算法,二、进料位置的确定 适宜进料位置： 完成分离任务理论板最少的进料位置,进料板,进料位置的近似确定法：,从上向下计算：,从下向上计算：,过早的改换操作线方程会导致不合理的结果：,三、计算起点的确定,二元精馏：,多元精馏：,计算起点：塔顶或塔釜,例1.无轻组分（LNK）的精馏,讨论：若C只有99%的进入塔釜,计算起点：塔釜,例2.无重组分（HNK）的精馏,计算起点：塔顶,例3. LNK和HNK都有的精馏,计算起点：从顶或釜分别计算，进料板契合。,四、校核和修正 计算起点由估计值确定，估计值稍有误差，会对逐板计算影响很大，一轮计算后，要用非关键组分校核和修正。,若从上向下计算完成后，用LNK校核：,例41 求N，进料位置,解： 1. 物料衡算 2. 相平衡计算,方法：,3. 操作线方程 4. 逐板计算 5. 估计值的校核 对LNK组分校核,一般情况：,萃取精馏：被萃取组分在塔釜回收率高，从釜计算。 共沸精馏：共沸物在塔顶能准确估计，从顶开始,返回,将MESH方程分成三组：,第三节 三对角矩阵法,4.3.1 方程的解离方法和三对角线矩阵方程的托玛斯解法 4.3.2 泡点法（BP法）,第三节 三对角矩阵法,返回,4.3.1 方程的解离方法和三对角线矩阵方程的托玛斯解法,一、方程的解离,恢复,二、三对角矩阵的托玛斯解法（追赶法） 属于高斯消去法 初等变换：,该法优点： 1. 避免计算机圆整误差积累 2. 不会出现负摩尔分率,返回,4.3.2 泡点法（BP法）,1. 采用方程 修正的M方程 求解Xi,j S方程 求解Tj 修正的H方程如下：,察看,2. 收敛条件（任一种）,3. 计算框图和方法,图中步骤：,解：1. 初值的确定,5. 判断收敛标准,例4-3 1.观察不同的初值对收敛的影响 2.讨论最适宜的进料位置 取不同的D、W、T为初值，采用泡点法计算，收敛条件：,1. 比较迭代次数、机时 讨论结果： a. 方案2最好； b. 方案1为简捷法结果初值，但迭代次数最大。 结论： a. 收敛速度不可预示，很大程度取决于温度初值和每次迭代后对变量的调整； b. 在高回流比情况下比在低回流比情况下更难收敛。,2. 讨论进料位置 已知D、W、N后，很难给出最