高等分离工程-设计变量ppt课件.ppt

1、第一堂课是关于设计变量，第二章是校正，1。主要内容，设计变量的定义，设计变量的计算，2。双组分精馏和多组分精馏的异同。基本原理相同，主要工具相同：物料平衡，热量平衡，相平衡关系，差异：双组分图解法，多组分简易法，严格计算法(计算机)2007年9月26日，第3周，第2，1课。概述，3 .分离过程的计算包括设计问题、操作问题和实例。具有一种进料的双组分普通蒸馏塔通常很容易指定：与进料相关的变量：流速、温度(进料热条件)、组成、塔压，然后指定流出物(或釜)。18990 . 888888888816复杂的分离系统不容易指定，这涉及到设计变量的确定。或多或少指定的设计变量无法完成计算任务。可以计算蒸馏段

2、塔板数、蒸馏段塔板数、冷凝器负荷和再沸器负荷。由于复杂装置中的变量很多，且变量之间相互制约，根据具体情况，设计新塔和现有塔的新分离任务时确定可调变量的方案是不同的，只是分离过程不同。设计变量的定义，分离装置设计的实质是确定与分离装置相关的各种物理量的具体值。这些物理量是相互关联的。从数学的观点来看，如果这些物理量有唯一的值，这些物理量之间的限制关系应该等于物理量的数量。在实际的分离过程中，它们往往不相等。为了计算分离过程，设计者通常预先指定一些变量的值，由设计者指定其值的变量称为设计变量。在数学中，多变量方程组的唯一条件是自变量的数量等于这些变量之间的独立方程组的数量。设计变量的数学意义可以理

3、解为：对于复杂系统的设计问题，由于系统中所涉及的变量之间约束的独立方程是不同的，为了计算这些变量的值，认为应该分配一些变量，使未知变量的个数与变量之间的约束方程相同，需要分配的变量称为设计变量。6、2、设计变量分类、设计变量、单元设计变量、装置设计变量、7、设计变量、固定设计变量、可调设计变量，指决定进料流量(例如，进料成分和流速)和系统压力的变量，以及需要由设计者确定的变量；8，3，设计变量的计算可以很容易地根据描述系统所需的独立变量总数的设计变量的定义进行。是独立变量和给定条件之间可以列出的方程数，或约束数。根据相律，每个物流在平衡状态下的自由度可以确定如下：FC2相律规定的自变量是强度性

4、质，而在实际分离过程中，被处理的物料系统是一个流动系统，描述物流规模的物理量(流量)必须加到物流中。对于每个单相物质流：NvF1C121C2，以及对于由两个相互平衡的相组成的每个物质流，由于两个相的流速应该相加，NVF222C 2为N个物质流交换热量和功，以及NvN(C2)功进(出)数、热进(出)数、10，2的确定、Nc和物质平衡公式能量。约束数是通过将五个关系表达式的数量相加得到的：C分量，它可以列出C方程，并且每个系统只有一个C分量，它可以列出C方程。根据本课题，在分离过程中只考虑没有化学反应的系统，而不考虑约束条件，这是指约定的关系，如：两个物流的温度和压力相等，11，3，例如，单位设计

5、变量的计算，有三个分配器独立变量是：约束关系：物质平衡c能量平衡1内部关系：P1和P2在温度和压力上相等；P1和P2在浓度上是相等的；C-1 2C 2设计变量为：分配器设计变量计算；计算固定的设计变量；计算可调设计变量；12、泵设计变量计算；分配器有两个单相流，没有热量引入和移除以及主动输入。自变量的个数为：约束关系：物料平衡C能量平衡1 C 1设计变量为：固定设计变量为：可调设计变量为：13，加热器设计变量计算，加热器有两个带热量进入的单相流。自变量的个数为：约束关系：物料平衡C能量平衡1 C 1设计变量为：固定设计变量为：可调设计变量为：14，密炼机设计变量计算，密炼机有三个单相物流，没有

6、热量的引入和排出。自变量的个数为：约束关系：物料平衡C能量平衡1 C 1设计变量为：固定设计变量为：可调设计变量为：15，计算分相器的设计变量，分相器中有三个单相流，没有热量引入或带走。自变量的个数为：约束关系；物质平衡；能量平衡；相平衡；内部关系；L1和L2温度和压力相等；2 2C 3设计变量为：固定设计变量为：可调设计变量为：16；简单平衡阶段有4个单相流，没有热量引入和移除。自变量有：约束关系；物质平衡；能量平衡；相平衡；内部关系；L1和L2在温度和压力上相等；2C 2设计变量有：简单平衡阶段设计变量计算，固定设计变量有：可调设计变量有：Vi，Vi 1，Li-1，Li，17，进料阶段设计

7、变量计算，有5个单相物流在进料阶段，没有热量引入和独立变量的数量是：约束关系：物料平衡c能量平衡1相平衡c内部关系：和温度和压力相等2 3设计变量有：Vi，Vi 1，Li-1，Fi，固定设计变量： 可调设计变量：18，4，确定装置设计变量的计算，装置由几个单元组成，每个单元通过单元之间的物流连接成一个装置。 因此，整个装置的设计变量应该是每个单元的设计变量之和。但是，如果一个单元在设备中被重复使用，应增加一个可变的数字，以区别于一个单元与其他单元连接的情况。该变量编号表示该单元被重新用作重复变量。此外，因为在设备中的互连单元之间必须有一个或几个流，所以在所连接的单元之间存在新的约束关系。显然，

8、连接两个单元的每个单相流将产生一个约束关系(C 2)。因此，该装置的设计变量为：各单元设计变量之和、单元间约束数、重复变量数、19、简单吸收塔设计变量。该装置由N个绝热级操作。因此，级联级之间有：个具有2(N+1)的流，因此有、ln 1=s，VN=d，L1，v0=f，3，n-1，n-2，n-3，1，2。例如，该装置的设计变量为21。由于装置之间有9个流，其中，每级进料C2(包括再沸器)的压力为N，总冷凝器压力为1，回流分配器压力为1 CN4，可调节的设计变量为回流是泡点温度，总理论级数为N，进料位置为M 1，馏出液流量(DF)和回流比(LN 1D)。22，(1)确定过程中压力等级的数量。(2)

9、用(C2)变量计算每个单相物料流的进料变量总数。如果某个进料压力等于输入装置的压力，应从进料变量总数中减去1。(3)以上两项之和为设计变量的固定数。分析：对于装置的固定设计变量数，它是指进入装置的每个进料流的变量数与装置中不同压力的等级数之和。设备的可调设计变量可以通过简单地将每个单元的可调设计变量相加来获得。这样，就可以得出一个简单可靠的确定设计变量的方法。23，(4)增加级联单元、分配器、侧生产单元和传热单元的数量是整个装置的可调设计变量数。(5)是装置设计变量的总数。24、每级进料压力C2(包括再沸器)n、总冷凝器压力1、回流分配器压力1 CN4、3号级联单元、回流分配器1、1号侧线萃取单元、2号传热单元7、例如，25、1，假设有一个绝热闪蒸过程，所有变量见附图。Seek: