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

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4—2）。对于任一级j（图4—1）：第j级1111,1-----jjjjijPThxL1111,1+++++jjjjijPTHyVjjjjijPTHyV,jGjjjjijPThxL,jU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）Qj一、MESH方程的推导方程—S方程——E方程——M方程——H

MESH方程全塔的个数：N（2C+3）！二、变量分析方程数——MESH∴MESH方程有解3股进料jUjGQ、、NUG、1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4—1中，你可以去查哟！三、求解返回1-NNL，V，LV1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NNF,OP操作点进料板j板进料位置的近似确定法：板改换操作线方程板为进料板，——1+jj板改换操作线方程板为进料板，——1+jj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：yx三、计算起点的确定二元精馏：误差小的一端开始计算起点：从物料分配多元精馏：计算起点：塔顶或塔釜例1.无轻组分（LNK）的精馏ABABCDA（LK）B（HK）CD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CDABCDABC（LK）D（HK）计算起点：塔顶例3.LNK和HNK都有的精馏ABCBCDAB（LK）C（HK）D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4—1求N，进料位置200kPa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组分校核重复计算。，新的、否则：按修正的WiDixxDW,,,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，从顶开始习题：

P1482题返回将MESH方程分成三组：适用于：操作型计算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1.2-jjjjLLLV，的关系式，消去式中与找出）方程（用矩阵表示修正的164.3-M恢复）（）为：方程（修正的1841641,,1,-=++-\+-jjijjijjijDxCxBxAM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：2,111,1,,,111,,iijijjjiNiNNNiNNixPqxxPqxxPqxqx-=-=-==+---LLLL（4-28）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,jS方程——求解Tj修正的H方程如下：察看LjLj-1）（方程：修正的3641-=+\+jjjjjVVHgba）（起）（从43431111--=\----VjjjjjVVbag2.收敛条件（任一种）3.计算框图和方法图中步骤：11L第1级22HV11HV1h1UQkPaPUL4.6890.211==Q11234Q5例4-2式计算中用例）：（）（图—查—)(),(44CBTfhHKTPKjji-=--解：1.初值的确定

jjjjjVVgba=++15.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