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第六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6 2 对于任一级j 图6 1 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 6 1 6 2 6 3 6 4 6 5 6 6 6 7 6 8 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6 1中 你可以去查哟 三 求解 手算 对于单股进料 无侧线采出的简单精馏塔 Lewis Matheson法 设计型计算 该法涉及的逐级计算与二组分精馏的图解法相似 设计变量的规定见表6 1 b 设计型 主要计算所需要的级数 Thiele Geddes法是另一个经典的逐级 逐个方程计算法 操作型计算 通常使用于与组成无关的K值和组分的焓值的情况 设计变量的规定见表6 1 b 操作型 迭代变量为级温度和级间气相流率 电算 MESH方程的解离法 Amundson Pontinen方法 操作型 它与Thiele Geddes法有相同的迭代变量 尽管该法对手算太麻烦 但很容易用计算机来求解 泡点法 BP法 对窄沸程进料的分离塔 改进的Amundson Pontinen方法流率加和法 SR法 对宽沸程或溶解度有较大差别的进料 BP法不易收敛 对于介于二者之间的情况 方程解离技术可能不收敛 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 要求轻 重关键组分汽相浓度比值降低得越快越好 从下向上计算 要求轻 重关键组分液相浓度比值增加越快越好 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 求N 进料位置 8 解 1 全塔物料衡算和计算起点的确定 按清晰分割FznC4 DxnC4 1500由回收率得DxnC5 D 0 99 FznC5 2475DxnC8 D 1 0 98 FznC8 120 2 相平衡计算 方法 3 操作线方程 4 逐板计算 塔顶设全凝器 馏出液浓度即为塔顶第一级上升蒸汽的浓度 核实第二级是否为进料级 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 6 3 1方程的解离方法和三对角线矩阵方程的托玛斯解法6 3 2泡点法 BP法 第三节三对角矩阵法 返回 6 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 6 9 恢复 6 10 6 11 6 16 6 16 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 6 22 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 6 3 2泡点法 BP法 1 采用方程修正的M方程 求解Xi jS方程 求解Tj修正的H方程如下 察看 6 10 6 29 6 33 2 收敛条件 任一种 3 计算框图和方法 6 37 6 38 图6 3用于蒸馏计算的Wang HenkeBP法计算步骤 图中步骤 6 36 6 10 解 1 初值的确定 6 3 5 判断收敛标准 例6 21 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 很难给出最好进料位置 一般 对严格的计算结果 可以LK和HK构成假二元系 图解梯级法确定进料位置 图6 8 6板为进料位置 7板改换操作线位置 返回 补充作业1 什么叫最适宜的进料位置 在普通精馏塔设计的逐级计算法中如何确定最适宜的进料位置 补充作业2 试确定带有一股进料 一股液相侧线采出 塔顶使用分凝器 塔釜使用再沸器的复杂精馏塔的可调设计变量 并指出对于设计型计算和操作型计算 其可调变量一般规定为哪些 补充作业