多組分精餾簡(jiǎn)潔計(jì)算演示文稿現(xiàn)在是1頁(yè)\一共有116頁(yè)\編輯于星期五多組分精餾簡(jiǎn)潔計(jì)算現(xiàn)在是2頁(yè)\一共有116頁(yè)\編輯于星期五第三節(jié)多組分精餾1、變量分析2、簡(jiǎn)捷計(jì)算法3、逐板計(jì)算法現(xiàn)在是3頁(yè)\一共有116頁(yè)\編輯于星期五3.1分離系統(tǒng)的變量分析3.2多組分精餾過程3.3特殊精餾萃取精餾恒沸精餾3.4復(fù)雜精餾重點(diǎn)掌握掌握了解第三章主要內(nèi)容掌握現(xiàn)在是4頁(yè)\一共有116頁(yè)\編輯于星期五1）了解分離系統(tǒng)的變量分析；2）了解多組分精餾過程與二組分精餾的比較分

析。掌握關(guān)鍵組分等概念；3）掌握清晰分割和不清晰分割物料衡算的計(jì)算

方法。簡(jiǎn)捷法計(jì)算算精餾過程的步驟。4）掌握萃取精餾原理和萃取劑選擇性的定義和

影響因素以及萃取劑的選擇。本章要求：現(xiàn)在是5頁(yè)\一共有116頁(yè)\編輯于星期五5）了解萃取精餾流程和萃取精餾過程的計(jì)算；6）了解共沸物的特性和共沸組成的計(jì)算，三元物

系組成的表示方法，掌握共沸精餾過程共沸

劑的確定；7）掌握簡(jiǎn)捷計(jì)算法計(jì)算萃取精餾和共沸精餾過程

的理論板數(shù)；8）了解復(fù)雜精餾的定義及其過程。本章要求：現(xiàn)在是6頁(yè)\一共有116頁(yè)\編輯于星期五多組分精餾過程：

多次單級(jí)分離的串聯(lián)，簡(jiǎn)稱精餾利用混合物中各組分的相對(duì)揮發(fā)度不同，采用液體多次部分汽化，蒸汽多次部分冷凝等汽液間的傳質(zhì)過程，使汽液相間濃度發(fā)生變化并結(jié)合應(yīng)用回流手段，使各組分分離現(xiàn)在是7頁(yè)\一共有116頁(yè)\編輯于星期五多次部分冷凝和多次部分汽化的串聯(lián)設(shè)備，與二元精餾和單級(jí)分離過程一樣，多組分精餾的計(jì)算的基本方程仍然是物平、相平和焓平三個(gè)方程，計(jì)算方法有簡(jiǎn)捷法、逐板法和矩陣法等。多組分精餾塔：現(xiàn)在是8頁(yè)\一共有116頁(yè)\編輯于星期五一、多組分精餾過程分析現(xiàn)在是9頁(yè)\一共有116頁(yè)\編輯于星期五現(xiàn)在是10頁(yè)\一共有116頁(yè)\編輯于星期五簡(jiǎn)單塔現(xiàn)在是11頁(yè)\一共有116頁(yè)\編輯于星期五現(xiàn)在是12頁(yè)\一共有116頁(yè)\編輯于星期五

Ni=Nv-NC

Nv為獨(dú)立變量數(shù)，

NC為約束方程式數(shù)，

Ni為設(shè)計(jì)變量數(shù)

1、獨(dú)立變量數(shù)條件：C個(gè)組分，N塊理論板的精餾塔二、設(shè)計(jì)變量（簡(jiǎn)單塔）現(xiàn)在是13頁(yè)\一共有116頁(yè)\編輯于星期五(1)總變量數(shù)N0

：令下標(biāo)i---代表i組分

j---代表j第塊理論板變量變量數(shù)F,進(jìn)料量1Zi,進(jìn)料組成CTF,進(jìn)料溫度1JF,進(jìn)料板位置1Pj,各組壓力NN,全塔板數(shù)1Tj,各板溫度NLj,Vj,各板流量2Nxij,yij,各板汽液組成2CNHj,hj,各板汽液相焓2NHF,進(jìn)料焓1Kij,各板和個(gè)組分的相平衡常數(shù)C(N+1)qr,qc,冷凝器和再沸器熱負(fù)荷2Σ3CN+6N+2C+7現(xiàn)在是14頁(yè)\一共有116頁(yè)\編輯于星期五(2)方程式數(shù)目NC

：方程類別方程數(shù)各板各組分物平衡CN各板各組分相平衡CN各板熱平衡,(包括塔頂釜)N分子分?jǐn)?shù)加和式NN1計(jì)算各板的Kij方程CN計(jì)算各板汽液相焓方程2N計(jì)算進(jìn)料Ki和焓HF方程C+1計(jì)算各板的壓力降方程N(yùn)-1Σ3CN+6N+C+1現(xiàn)在是15頁(yè)\一共有116頁(yè)\編輯于星期五(3)總變量數(shù)Ni

：Ni=N0-NC

=[3CN+6N+2C+7]-[3CN+6N+C+1]=C+6現(xiàn)在是16頁(yè)\一共有116頁(yè)\編輯于星期五2、獨(dú)立變量的指定方案Ni=N0-NC=C+6通常在實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)，以下條件是必須給定的。獨(dú)立變量名稱變量數(shù)進(jìn)料狀態(tài)(溫度)T進(jìn)料1進(jìn)料組成ZiC-1進(jìn)料量F1塔操作壓力P1進(jìn)料板位置1ΣC+3還有三個(gè)變量沒有給出呢????現(xiàn)在是17頁(yè)\一共有116頁(yè)\編輯于星期五剩下三個(gè)變量一般從下列四項(xiàng)中，根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)的需求進(jìn)行選擇。變量名稱變量數(shù)某一組分在塔頂，另一組分在塔釜產(chǎn)品中濃度(即輕重關(guān)鍵組分)xDi,XWj2回流比R1總理論板數(shù)N1塔釜塔頂產(chǎn)品量之比D/W1手工計(jì)算常規(guī)定的變量計(jì)算機(jī)計(jì)算時(shí)常采用的指定變量現(xiàn)在是18頁(yè)\一共有116頁(yè)\編輯于星期五①求解方法

二組分精餾：無需試差

多組分精餾：反復(fù)試差求解②摩爾流率

二組分精餾：在進(jìn)料板處液體組成有突變，各板的摩爾流率基本為常數(shù)

多組分精餾：液、汽流量有一定的變化，但液汽比接近于常數(shù)三、多組分精餾過程的復(fù)雜性現(xiàn)在是19頁(yè)\一共有116頁(yè)\編輯于星期五二組分精餾流量、溫度、濃度分布現(xiàn)在是20頁(yè)\一共有116頁(yè)\編輯于星期五苯、甲苯、異丙苯精餾塔內(nèi)汽液流量分布苯、甲苯、異丙苯精餾塔內(nèi)溫度分布現(xiàn)在是21頁(yè)\一共有116頁(yè)\編輯于星期五苯、甲苯、異丙苯精餾塔內(nèi)液相濃度分布苯、甲苯、異丙苯精餾塔內(nèi)液相濃度分布現(xiàn)在是22頁(yè)\一共有116頁(yè)\編輯于星期五③溫度分布

溫度分布從再沸器到冷凝器單調(diào)下降④組成分布（濃度）

二組分精餾：在精餾段和提餾段中段組成變化明顯

多組分精餾：在進(jìn)料板處各個(gè)組分都有顯著的變化現(xiàn)在是23頁(yè)\一共有116頁(yè)\編輯于星期五A簡(jiǎn)捷法計(jì)算只解決分離過程中級(jí)數(shù)、進(jìn)料與產(chǎn)品組成間的關(guān)系，而不涉及級(jí)間的溫度與組成的分布B將多組分溶液簡(jiǎn)化為一對(duì)關(guān)鍵組分的分離C物料衡算按清晰分割計(jì)算，求得塔頂和塔釜的流量和組成D用芬斯克公式計(jì)算最少理論板數(shù)E用恩德伍德公式計(jì)算最小回流比F用吉利蘭關(guān)聯(lián)圖求得理論板數(shù)N三、簡(jiǎn)捷計(jì)算法（群法）現(xiàn)在是24頁(yè)\一共有116頁(yè)\編輯于星期五為什么要簡(jiǎn)捷計(jì)算?????是進(jìn)一步學(xué)習(xí)逐板法，矩陣法的基礎(chǔ)；能加快設(shè)計(jì)進(jìn)度；適用于多種方案比較。該法的計(jì)算結(jié)果可以為嚴(yán)格計(jì)算提供初值三、簡(jiǎn)捷計(jì)算法（群法）現(xiàn)在是25頁(yè)\一共有116頁(yè)\編輯于星期五1、關(guān)鍵組分的確定及其回收率(1)關(guān)鍵組分的定義：關(guān)鍵組分有輕、重關(guān)鍵組分之分；重關(guān)鍵組分hk(heavykey),在塔頂流出物中要嚴(yán)格控制其濃度的組分輕關(guān)鍵組分lk(lightkey),在塔釜產(chǎn)品中要嚴(yán)格控制其濃度的組分現(xiàn)在是26頁(yè)\一共有116頁(yè)\編輯于星期五1、關(guān)鍵組分的確定及其回收率(2)關(guān)鍵組分的確定：一般是由工藝要求所確定的！?。2C10C2=C20C3=C30……塔頂出料C2=是重關(guān)鍵組分塔釜出料C10是重關(guān)鍵組分例如：石油裂解氣中的脫甲烷塔輕重關(guān)鍵組分其揮發(fā)度一般都是相鄰的?，F(xiàn)在是27頁(yè)\一共有116頁(yè)\編輯于星期五(3)回收率：1、關(guān)鍵組分的確定及其回收率塔頂回收率：塔釜回收率：現(xiàn)在是28頁(yè)\一共有116頁(yè)\編輯于星期五1、關(guān)鍵組分的確定及其回收率現(xiàn)在是29頁(yè)\一共有116頁(yè)\編輯于星期五1、關(guān)鍵組分的確定及其回收率現(xiàn)在是30頁(yè)\一共有116頁(yè)\編輯于星期五1、關(guān)鍵組分的確定及其回收率現(xiàn)在是31頁(yè)\一共有116頁(yè)\編輯于星期五1、關(guān)鍵組分的確定及其回收率現(xiàn)在是32頁(yè)\一共有116頁(yè)\編輯于星期五苯、甲苯、異丙苯精餾塔內(nèi)液相濃度分布現(xiàn)在是33頁(yè)\一共有116頁(yè)\編輯于星期五2、清晰分割的物料平衡物料平衡有兩個(gè)目的：①進(jìn)行產(chǎn)物分布，產(chǎn)量估計(jì)。②建立操作線方程物料衡算有兩種方法：①清晰分割的物料衡算②不清晰分割的物料衡算現(xiàn)在是34頁(yè)\一共有116頁(yè)\編輯于星期五2、清晰分割的物料平衡現(xiàn)在是35頁(yè)\一共有116頁(yè)\編輯于星期五2、清晰分割的物料平衡清晰分割的物料衡算的定義有兩條：①比輕關(guān)鍵組分還輕的組分，全部從塔頂餾出液中采出。②比重關(guān)鍵組分還重的組分，全部從塔釜采出液中采出。①方法簡(jiǎn)單，對(duì)被分離物系中各組分的相對(duì)揮發(fā)度差別較大時(shí)，其計(jì)算結(jié)果與準(zhǔn)確計(jì)算法沒有重大差別。②為不清晰分割的物料衡算提供初始的關(guān)鍵組分的比值。原因現(xiàn)在是36頁(yè)\一共有116頁(yè)\編輯于星期五2、清晰分割的物料平衡(1)全塔物料衡算進(jìn)行物料分布：二元精餾物料衡算:F=D+W①FZi=DXDi+WXWi

②F,ZiD,XDiW,XWi因：XD1=1-XD2

①XW1=1-XW2

②二元組成的情況下現(xiàn)在是37頁(yè)\一共有116頁(yè)\編輯于星期五2、清晰分割的物料平衡(1)全塔物料衡算進(jìn)行物料分布：多組分精餾物料衡算:可采用加和法。W=F-DD=F-W或者舉例：若有一混合物組分ZiC2=0.4C200.2C3=0.3C300.1Σ1.0要求一精餾塔，塔頂產(chǎn)品中含丙烯不超過5%，塔釜產(chǎn)品中含乙烷不超過5%，試用清晰分割法計(jì)算塔釜產(chǎn)量和組成?，F(xiàn)在是38頁(yè)\一共有116頁(yè)\編輯于星期五解：以F=100kmol/h進(jìn)行計(jì)算已知：

F=100kmol/h

Zi，

lk為乙烷，hk為丙烯

組分fikmol/hdikmol/hC2=4040C202020-0.05WC3=300.05DC30100Σ100dikmol/hwi=fi-dikmol/hxDixWi4000.6501820.300.053.126.90.050.6901000.2661.138.91.01.0W=F-D=40+20-0.05W+0.05D=60-0.05(F-D)+0.05D=55+0.1DD=55/0.9=61.1

kmol/hW=100-61.1=38.9kmol/h現(xiàn)在是39頁(yè)\一共有116頁(yè)\編輯于星期五2、清晰分割的物料平衡(2)r-線方程（精餾段操作線方程）簡(jiǎn)化計(jì)算中，假設(shè)塔內(nèi)汽液流動(dòng)為恒摩爾流。精餾段各板上升的蒸汽，其摩爾數(shù)都相同，提餾段各板上升的蒸汽，其摩爾數(shù)都相同，但兩數(shù)不一定相等精餾段各板下降的液體，其摩爾數(shù)都相同，提餾段各板下降的液體，其摩爾數(shù)都相同，但兩數(shù)不一定相等假設(shè)現(xiàn)在是40頁(yè)\一共有116頁(yè)\編輯于星期五2、清晰分割的物料平衡(2)r-線方程（精餾段操作線方程）在精餾段對(duì)i組分進(jìn)行物料衡算：進(jìn)入=流出又因：R=L/DLn+1Vnn+1nxn+1iyn現(xiàn)在是41頁(yè)\一共有116頁(yè)\編輯于星期五(3)s-線方程（提餾段操作線方程）又因：現(xiàn)在是42頁(yè)\一共有116頁(yè)\編輯于星期五L=L+qFqFLL(1-q)FVVF代入s-線方程：若將提餾段的L用精餾段的L表示，則有：現(xiàn)在是43頁(yè)\一共有116頁(yè)\編輯于星期五式中q的計(jì)算式為：式中H—飽和蒸汽的焓hf---進(jìn)廖焓值h---進(jìn)料為飽和液體的焓fL=Fq,q=fL/F,

進(jìn)料中液體的量占進(jìn)料量的份數(shù)。

飽和液體進(jìn)料：飽和蒸汽：過冷液體：汽液混合物：過熱蒸汽：q=1q=0q>10<q<1q<0現(xiàn)在是44頁(yè)\一共有116頁(yè)\編輯于星期五3、Fenske公式計(jì)算Nm(1)公式推導(dǎo)：RmRNmN當(dāng)R∞時(shí)，N=Nm當(dāng)N∞時(shí)，R=RmR=L/D,只有當(dāng)D=0時(shí)，R=∞,即全回流時(shí)。Fenske公式計(jì)算Nm的出發(fā)點(diǎn)現(xiàn)在是45頁(yè)\一共有116頁(yè)\編輯于星期五3、Fenske公式計(jì)算NmR-線方程S-線方程R=∞時(shí)，F(xiàn)=W=D=0時(shí)，代入。在全回流時(shí)，不論在精餾段還是提餾段，下一板上升的蒸汽與上一板下降的液體組成相同。Ln=Vn+1可以全用下標(biāo)n來表示全塔各相鄰板情況：①全回流時(shí)全塔操作線方程現(xiàn)在是46頁(yè)\一共有116頁(yè)\編輯于星期五當(dāng)在全塔范圍內(nèi)變化不大時(shí)，可以用一個(gè)平均的代替所有的，可以用全塔的幾何均值來表示：(a)塔頂為全冷凝器時(shí)：(b)塔頂為分冷凝器時(shí)：現(xiàn)在是47頁(yè)\一共有116頁(yè)\編輯于星期五Fenske公式的幾種表示形式：Fenske公式適用于雙組份精餾，也適用于多組分精餾（可以用一對(duì)關(guān)鍵組分來求，也可用任意兩組份來求）。現(xiàn)在是48頁(yè)\一共有116頁(yè)\編輯于星期五(2)Fenske公式的適用范圍和討論：3、Fenske公式計(jì)算Nm對(duì)于輕重關(guān)鍵組分：要求分離度越高，反之相反。關(guān)鍵組分揮發(fā)度相近，反之相反?，F(xiàn)在是49頁(yè)\一共有116頁(yè)\編輯于星期五(2)Fenske公式的適用范圍和討論：3、Fenske公式計(jì)算Nm*全回流，恒摩爾流，α在全塔范圍內(nèi)變化不大為基礎(chǔ)。一般取或*任意一對(duì)組分，適用于二元精餾，也適用于多元精餾。*亦可用于不清晰分割的物料衡算，即Hengstebect法。*還可確定進(jìn)料板位置。*Nm與進(jìn)料組成和進(jìn)料狀態(tài)無關(guān)，也與組成的表示方法無關(guān)*全回流通常作為精餾塔開工操作和調(diào)節(jié)的主要手段，用于塔級(jí)和填料傳質(zhì)效率的研究和測(cè)定?，F(xiàn)在是50頁(yè)\一共有116頁(yè)\編輯于星期五4、不清晰分割的物料衡算(Hengstebeck法，1961)？？？？Hengstebeck法，1961Hengstebeck認(rèn)為：可以用全回流時(shí)各組分塔頂、塔釜產(chǎn)品的分配來近似代表某一回流比條件下的各組分在塔頂和塔釜中的分配情況。這樣就可以用Fenske公式來反算非關(guān)鍵組分在塔頂、塔釜產(chǎn)品中的濃度。這種方法是一種近似的方法，但是可以作為逐板計(jì)算的初值?，F(xiàn)在是51頁(yè)\一共有116頁(yè)\編輯于星期五采用Fenske公式去反算非關(guān)鍵組分在塔頂塔釜的濃度對(duì)于輕重關(guān)鍵組分：Fenske公式算出Nm①②4、不清晰分割的物料衡算(Hengstebeck法，1961)現(xiàn)在是52頁(yè)\一共有116頁(yè)\編輯于星期五已知Nm

已知分析上式：需求①若采用塔頂和塔釜α的平均值需先求塔頂和塔釜溫度需先求塔頂和塔釜組成數(shù)據(jù)(待求)

解法：用清晰分割法得到的組成分布試算塔頂和塔釜的溫度，反復(fù)試差計(jì)算。4、不清晰分割的物料衡算(Hengstebeck法，1961)(1)解析法：現(xiàn)在是53頁(yè)\一共有116頁(yè)\編輯于星期五已知條件

比較

注：這種方法需要較大的試差，而且意義不大，因?yàn)樵摲ū旧砭褪墙品ǎ乙话闶翘峁┏踔?，所以一般不采用此方法。現(xiàn)在是54頁(yè)\一共有116頁(yè)\編輯于星期五(1)解析法：1、不清晰分割的物料衡算(Hengstebeck法，1961)將已知量，fi，Nm

和進(jìn)料組成泡點(diǎn)溫度條件下算出的代入求出di和wi。而后用下式求出各組分在塔頂和塔釜的組成。②采用進(jìn)料組成的泡點(diǎn)溫度和塔的操作壓力下的相對(duì)揮發(fā)度可直接計(jì)算?，F(xiàn)在是55頁(yè)\一共有116頁(yè)\編輯于星期五(1)圖解法：1、不清晰分割的物料衡算(Hengstebeck法，1961)將右式兩邊取對(duì)數(shù)：y=Cx+By=x=C=NmB=上式為一直線：現(xiàn)在是56頁(yè)\一共有116頁(yè)\編輯于星期五兩點(diǎn)確定一條直線！?。。?！若將i=l,i=h分別代入上面方程，得兩點(diǎn)：顯然，比重關(guān)鍵組分還重的組分一定在b點(diǎn)的左下方，而比輕組分還輕的組分一定在a點(diǎn)的右上方。輕組分重組分新書P71例3-4舊書P280例6-7現(xiàn)在是57頁(yè)\一共有116頁(yè)\編輯于星期五由例題計(jì)算結(jié)果可以看出兩個(gè)問題：第一，由xDi,xWi不清晰分割物料衡算的結(jié)果與清晰分割物料分割的結(jié)果沒有重大差別，故清晰分割的物料衡算在簡(jiǎn)捷計(jì)算法中是可行的。第二，圖解法的使用是不方便的。舊283，6-4中第三列，……，這樣坐標(biāo)就拉的很長(zhǎng)，若直線稍畫偏一點(diǎn)，其延長(zhǎng)線在對(duì)數(shù)坐標(biāo)上就會(huì)引起相當(dāng)大的誤差。所以一般可用解析法?，F(xiàn)在是58頁(yè)\一共有116頁(yè)\編輯于星期五5、最小回流比Rm和適宜回流比RRmRNmN當(dāng)R∞時(shí)，N=Nm當(dāng)N∞時(shí)，R=RmR=(1.05-10)Rm已經(jīng)講過了啊?。。?！現(xiàn)在是59頁(yè)\一共有116頁(yè)\編輯于星期五現(xiàn)在是60頁(yè)\一共有116頁(yè)\編輯于星期五5、最小回流比Rm和適宜回流比R現(xiàn)在是61頁(yè)\一共有116頁(yè)\編輯于星期五

在最小回流比操作下：5、最小回流比Rm和適宜回流比R現(xiàn)在是62頁(yè)\一共有116頁(yè)\編輯于星期五5、最小回流比Rm和適宜回流比R現(xiàn)在是63頁(yè)\一共有116頁(yè)\編輯于星期五Underwood公式：式中：

---組分i對(duì)進(jìn)料中最難揮發(fā)組分的相對(duì)揮發(fā)度。

Zi,xDi---進(jìn)料塔頂餾出物中i組分的濃度。

q----進(jìn)料狀態(tài)參數(shù)。

θ----在計(jì)算Rm之前，需確定的因子，試差而得。5、最小回流比Rm和適宜回流比R現(xiàn)在是64頁(yè)\一共有116頁(yè)\編輯于星期五5、最小回流比Rm和適宜回流比RUnderwood公式：將式變?yōu)椋阂詾榭v坐標(biāo)，θ為橫坐標(biāo)。當(dāng)α從大到小變化時(shí)，其縱坐標(biāo)是不連續(xù)的。取α1≥θ≥α2時(shí)，當(dāng)θ→α1時(shí)，(α1-θ)→+0，則→+∞當(dāng)θ→α2時(shí)，(α2-θ)→-0，則→-∞現(xiàn)在是65頁(yè)\一共有116頁(yè)\編輯于星期五θ0●●●●●α1α3αhαlα2◆交點(diǎn)為所求θ之值現(xiàn)在是66頁(yè)\一共有116頁(yè)\編輯于星期五適宜的R=(1.05-10)Rm現(xiàn)在是67頁(yè)\一共有116頁(yè)\編輯于星期五R對(duì)精餾系統(tǒng)的影響：5、最小回流比Rm和適宜回流比RR冷量+熱量，設(shè)備費(fèi)用例大型石油化工廠的回流比如下：一般精餾裝置：m

低溫精餾：m

低位熱能精餾：m脫乙烷塔：1960年，R=1.40Rm1980年，R=1.20Rm乙烯精餾塔：原來，R=1.30Rm現(xiàn)在，R=1.05Rm現(xiàn)在是68頁(yè)\一共有116頁(yè)\編輯于星期五5、最小回流比Rm和適宜回流比RUnderwood公式的應(yīng)用范圍：恒摩爾流，α在全塔范圍內(nèi)變化不大為基礎(chǔ)。在計(jì)算Rm時(shí)，可用進(jìn)料組成、泡點(diǎn)溫度下的αi代替平均αi

，若有數(shù)據(jù)，也可用塔頂、塔釜平均α求解。思考題：全回流對(duì)應(yīng)最少理論板數(shù)，但全回流下無產(chǎn)品采出，因此正常生產(chǎn)中不會(huì)采用全回流。什么時(shí)候采用全回流呢？1、開車時(shí)，先全回流，待操作穩(wěn)定后出料。

2、在實(shí)驗(yàn)室設(shè)備中，研究傳質(zhì)影響因素。

3、工程設(shè)計(jì)中，必須知道最少板數(shù)?，F(xiàn)在是69頁(yè)\一共有116頁(yè)\編輯于星期五5、簡(jiǎn)捷法計(jì)算理論板數(shù)Gilliland關(guān)聯(lián)圖N，Nm包括塔釜。為縱坐標(biāo)，為橫坐標(biāo)。大約7%左右的誤差。耳波和馬多克恩圖僅適用與泡點(diǎn)進(jìn)料現(xiàn)在是70頁(yè)\一共有116頁(yè)\編輯于星期五數(shù)學(xué)解析式——李德公式

Gilliland關(guān)聯(lián)圖現(xiàn)在是71頁(yè)\一共有116頁(yè)\編輯于星期五注意事項(xiàng)物系組分?jǐn)?shù)：C=2-11進(jìn)料狀態(tài)q：由過冷液體到過熱蒸汽。操作壓力P：由接近真空到40atm。關(guān)鍵組分的相對(duì)揮發(fā)度最小回流比Rm=0.53-7.0理論板數(shù)N=2.4-43.1現(xiàn)在是72頁(yè)\一共有116頁(yè)\編輯于星期五由于計(jì)算Nm時(shí)，不包括塔釜再沸器和塔頂分凝器。所以N也不包括?，F(xiàn)在是73頁(yè)\一共有116頁(yè)\編輯于星期五為了便于電子計(jì)算機(jī)的計(jì)算過程，有人將Gilliand關(guān)聯(lián)圖經(jīng)數(shù)學(xué)處理變成公式形式，比如將曲線分為三段，兩端為直線，中間用曲線關(guān)聯(lián)。有一定的不合理性：Gilliand關(guān)聯(lián)圖本身已有7%的誤差，把對(duì)數(shù)圖上的曲線關(guān)聯(lián)成公式還會(huì)引起一定誤差，使計(jì)算精度下降。簡(jiǎn)捷計(jì)算法用計(jì)算器算不一定比計(jì)算機(jī)計(jì)算慢?，F(xiàn)在是74頁(yè)\一共有116頁(yè)\編輯于星期五6、確定進(jìn)料板位置FD,xDW,xWZF以進(jìn)料板為分界線使得：ZFxD為精餾段，設(shè)理論板數(shù)為n.ZFxW為提餾段，設(shè)理論板數(shù)為m.n/m=????什么是最佳進(jìn)料板位置？？現(xiàn)在是75頁(yè)\一共有116頁(yè)\編輯于星期五Fenske公式Nm=n+m-1,N=n+mKirkbride指出了對(duì)于泡點(diǎn)進(jìn)料時(shí)的經(jīng)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式：思考題：此時(shí)求得的為精餾段和提餾段最少理論板數(shù)。能否用于適宜回流比時(shí)的理論板數(shù)？此時(shí)的n，m是否包括塔頂分凝器和再沸器？現(xiàn)在是76頁(yè)\一共有116頁(yè)\編輯于星期五①根據(jù)工藝條件及工藝要求，找出一對(duì)關(guān)鍵組分；②由清晰分割估算塔頂、塔釜產(chǎn)物的量及組成；③根據(jù)塔頂塔釜組成計(jì)算相應(yīng)的溫度（泡點(diǎn)溫度和露點(diǎn)溫度的計(jì)算）、求出平均相對(duì)揮發(fā)度；④用Fenske公式計(jì)算Nm；⑤用Underwood法計(jì)算Rm，并選適宜的操作回流比R；

⑥確定適宜的進(jìn)料位置。⑦根據(jù)Rm、R、Nm，用Gilliland圖求理論板數(shù)N。7、簡(jiǎn)捷法計(jì)算理論板數(shù)步驟數(shù)現(xiàn)在是77頁(yè)\一共有116頁(yè)\編輯于星期五三、逐級(jí)計(jì)算法P169簡(jiǎn)捷計(jì)算法的局限性：①當(dāng)含有非關(guān)鍵組分的揮發(fā)度與關(guān)鍵組分揮發(fā)度接近，即接近于1，非關(guān)鍵組分的量比較多時(shí)，清晰分割的物料衡算會(huì)引起較大誤差。②當(dāng)在全塔范圍內(nèi)變化較大時(shí)，誤差較大。不能算出各板的溫度，組成和流率分布情況。嚴(yán)格的多元逐板計(jì)算的優(yōu)點(diǎn)（計(jì)算內(nèi)容）：①可以算出各板的溫度、組分變化，有的還可以算出各板流率變化。②較準(zhǔn)確地確定加料板的位置。③可以為塔設(shè)備設(shè)計(jì)提供必要數(shù)據(jù)。④可以大致確定靈敏板位置，便于精餾操作和控制。現(xiàn)在是78頁(yè)\一共有116頁(yè)\編輯于星期五2、逐級(jí)計(jì)算法（LM法）1932年，lewis–matheson提出的方法，化工原理已經(jīng)學(xué)過?；仡櫋，F(xiàn)在是79頁(yè)\一共有116頁(yè)\編輯于星期五起點(diǎn)選擇應(yīng)從組成較精確的一端算起①兩個(gè)易揮發(fā)組分作關(guān)鍵組分，則以塔釜作起點(diǎn)向上逐級(jí)計(jì)算，各板的溫度由泡點(diǎn)溫度決定②兩個(gè)難揮發(fā)組分作關(guān)鍵組分時(shí)，則以塔頂為起點(diǎn)向下逐板計(jì)算，各板的溫度由露點(diǎn)溫度決定③關(guān)鍵組分是中間組分，可以從兩端同時(shí)算起在加料板處契合已知塔頂和塔釜產(chǎn)品的組成是逐級(jí)計(jì)算法的前提清晰分割物料衡算非清晰分割物料衡算計(jì)算起點(diǎn)現(xiàn)在是80頁(yè)\一共有116頁(yè)\編輯于星期五基本原理：交替使用操作線方程和相平衡方程，分別由塔頂向下，塔釜向上計(jì)算，在加料板處契合。現(xiàn)在是81頁(yè)\一共有116頁(yè)\編輯于星期五⒈從塔頂向下計(jì)算，塔序從塔頂向下①M(fèi)ES方程

M方程：精餾段

恒摩爾流：

計(jì)算方法提留段E方程S方程現(xiàn)在是82頁(yè)\一共有116頁(yè)\編輯于星期五1）由塔頂向下，用精餾段操作線方程和相平衡進(jìn)料級(jí)的確定和計(jì)算結(jié)束的判斷要求輕、重關(guān)鍵組分汽相濃度比值降低的越快越好且則第j級(jí)是適宜進(jìn)料級(jí)，j+1級(jí)轉(zhuǎn)換成提餾段操作線計(jì)算當(dāng)計(jì)算結(jié)束判據(jù)：現(xiàn)在是83頁(yè)\一共有116頁(yè)\編輯于星期五2）由塔釜向上，用提餾段操作線方程和相平衡進(jìn)料級(jí)的確定和計(jì)算結(jié)束的判斷要求輕、重關(guān)鍵組分液相濃度比值增加的越快越好且則第j級(jí)是適宜進(jìn)料級(jí)，j+1級(jí)轉(zhuǎn)換成提餾段操作線計(jì)算當(dāng)計(jì)算結(jié)束判據(jù)：現(xiàn)在是84頁(yè)\一共有116頁(yè)\編輯于星期五3）由塔頂向下，塔釜向上，在進(jìn)料板處契合現(xiàn)在是85頁(yè)\一共有116頁(yè)\編輯于星期五由塔釜向上，由塔頂向下計(jì)算至進(jìn)料板處，很難達(dá)到完全吻合，一般用下式作為契合判據(jù)：取第n+1塊板為進(jìn)料板取第m+1板為進(jìn)料板

現(xiàn)在是86頁(yè)\一共有116頁(yè)\編輯于星期五LM逐板法優(yōu)點(diǎn)：比簡(jiǎn)捷法準(zhǔn)確，能算出塔內(nèi)的溫度斷面和組成斷面。缺點(diǎn)：計(jì)算試差比較繁瑣，而且算不出塔內(nèi)的汽-液流量斷面?，F(xiàn)在是87頁(yè)\一共有116頁(yè)\編輯于星期五3、比流量法（Thiese-Geddes法）1933年，Thiese-Geddes提出比流量法，解決斷面流量問題。1959年，lyster等改進(jìn)了Thiese-Geddes法。（ThetaMethod）比流量---流量比?。。。?！數(shù)學(xué)表達(dá)式：精餾段，第n板的比流量值，提餾段，第m板的比流量值，所謂流量之比：指i組分在第n(m)板上的液體（或氣體）流量與塔頂餾出物（塔釜采出量）中i組分的流量之比值。現(xiàn)在是88頁(yè)\一共有116頁(yè)\編輯于星期五(1)獨(dú)立變量的指定及比流量計(jì)算的必要數(shù)據(jù)：3、比流量法（Thiese-Geddes法）獨(dú)立變量C+6個(gè)獨(dú)立變量名稱變量數(shù)進(jìn)料狀態(tài)q進(jìn)料(或進(jìn)料溫度TJ)1進(jìn)料組成ZiC-1進(jìn)料量F1塔操作壓力P1進(jìn)料板位置JF1回流比R1總理論板數(shù)N(含塔釜再沸器)1塔頂產(chǎn)品量D1ΣC+6現(xiàn)在是89頁(yè)\一共有116頁(yè)\編輯于星期五3、比流量法（Thiese-Geddes法）假設(shè)tn,Vn,Ln，注意：他們不是獨(dú)立變量，是所求的變量。N,R,D,由簡(jiǎn)捷法求得，繼而知道W,xDi,xWi,t頂,t釜。由上面得到了比流量的必要數(shù)據(jù)①

F,Zi,q,HF②D,W,xDi,xWi,N,R,

t頂,t釜③假設(shè)的各板tn,Vn,Ln,tm,Vm,Lm,④根據(jù)假設(shè)算出的Hni,hni,Hmi,hmi⑤各板的汽-液平衡關(guān)系現(xiàn)在是90頁(yè)\一共有116頁(yè)\編輯于星期五(2)比流量公式的推導(dǎo)：3、比流量法（Thiese-Geddes法）①精餾段：由相平衡關(guān)系對(duì)第n板i組分，得：F,ZiD,xDiW,xWi1m2m+1M+1MM+2n+1nNN+1VnLn+1Vnn+1nxn+1iyn現(xiàn)在是91頁(yè)\一共有116頁(yè)\編輯于星期五令（吸收因子）精餾段第n板的比流量值用比流量值關(guān)聯(lián)的第n塊板上i組分的相平衡方程式現(xiàn)在是92頁(yè)\一共有116頁(yè)\編輯于星期五對(duì)塔頂至精餾段任意一塊板n，對(duì)于i組分做物料衡算，有：用比流量值關(guān)聯(lián)表示的i

組分的物料平衡關(guān)系方程式

此二式為用比流量值關(guān)聯(lián)的i

組分的物料平衡關(guān)系方程式和相平衡相結(jié)合的方程式?，F(xiàn)在是93頁(yè)\一共有116頁(yè)\編輯于星期五塔頂：即第N塊板，有：若采用全凝器，則塔頂餾出物和回流液組成相同，xD=xN+1R為指定獨(dú)立變量，LN,VN,TN是開始假設(shè)的初值，所以由上式即可算出lN/d的值。現(xiàn)在是94頁(yè)\一共有116頁(yè)\編輯于星期五F,ZiD,xDiW,xWi1m2m+1M+1MM+2n+1nNN+1Vn對(duì)于N-1塊板，有：lN/d已知，LN-1,VN-1,TN-1為初設(shè)值，即可求出lN-1/d的值。此過程為一遞推方程，可一直計(jì)算到lM+2/d為止。現(xiàn)在是95頁(yè)\一共有116頁(yè)\編輯于星期五②提餾段：與精餾段的比流量公式的推導(dǎo)相同，可以得到：相平衡關(guān)系：物料平衡關(guān)系：（蒸出因子）為提餾段用比流量值關(guān)聯(lián)的物料平衡關(guān)系方程式和相平衡相結(jié)合的方程式。可一直向上算，一直計(jì)算到進(jìn)料板上面一塊板lM+2/d為止?，F(xiàn)在是96頁(yè)\一共有116頁(yè)\編輯于星期五算塔釜：上式變?yōu)椋阂阎篖1,V1,T1是開始假設(shè)的初值，可算出s1，進(jìn)而算出l2/w的值。對(duì)于第二塊板：L2,V2,T2同樣是假設(shè)的初值，由算出了l2/w

，進(jìn)而算出l3/w的值?，F(xiàn)在是97頁(yè)\一共有116頁(yè)\編輯于星期五(3)計(jì)算各組分的wi/di值3、比流量法（Thiese-Geddes法）由塔頂向下，由塔釜向上均可算至第M+2板：FF=FV+FLFVFLVM+1VM+1LM+2LM+2M+1M+2①若飽和蒸汽進(jìn)料:FL=0

則:LM+2=LM+2

即:lM+2=lM+2

則:現(xiàn)在是98頁(yè)\一共有116頁(yè)\編輯于星期五②若飽和液體進(jìn)料:FV=0

則:VM+1=VM+1

即:vM+2=vM+2

則:由式可知：由式可知：代入①式：①FF=FV+FLFVFLVM+1+1VM+1LM+2LM+2M+1M+2現(xiàn)在是99頁(yè)\一共有116頁(yè)\編輯于星期五③對(duì)于汽液混合進(jìn)料:則有:FF=FV+FLFVFLVM+1VM+1LM+2LM+2M+1M+2推導(dǎo)過程：對(duì)任意組分：

f=d+w根據(jù)物料平衡：

vM+1=lM+2+d由圖可知:①代入②式：②現(xiàn)在是100頁(yè)\一共有116頁(yè)\編輯于星期五③將①代入式③：將上式解出w/d的顯函數(shù)形式：將下式代入上式因?yàn)椋寒?dāng)飽和液體進(jìn)料時(shí)：當(dāng)飽和蒸汽進(jìn)料時(shí)：現(xiàn)在是101頁(yè)\一共有116頁(yè)\編輯于星期五4、θ法加速契合通過比流量法可以得到上面推導(dǎo)出的三個(gè)方程，求出w/d,令其為c。根據(jù)物料平衡：w/d=cf=w+d可解出：似乎我們的計(jì)算基本可以結(jié)束了?。。。?？？現(xiàn)在是102頁(yè)\一共有116頁(yè)\編輯于星期五計(jì)算到這里還遠(yuǎn)沒有結(jié)束?。。。∥找蜃樱篈ni，蒸出因子：SmiLn,Vn,tnLm,Vm,tm它們分別是的函數(shù)如何判斷它們的假設(shè)是正確的？？？滿足此二等式，則假設(shè)是正確的喂?。?！修正的工作量相當(dāng)?shù)拇蟀?！現(xiàn)在是103頁(yè)\一共有116頁(yè)\編輯于星期五1959年，lyster等人提出了θ法加速契合的方法，該法不是直接去修正初設(shè)值，而是修正計(jì)算出的還不正確的w/d值。原理:將上一次計(jì)算出的還不正確的w/d值乘一系數(shù)θ進(jìn)行修正。d’為修正后的值。同時(shí)θ的函數(shù)形式為θ的隱函數(shù)形式，難解析，需要試差法。現(xiàn)在是104頁(yè)\一共有116頁(yè)\編輯于星期五試分析其圖形：令：θg(θ)W-D0θ所求解θ=0為初值當(dāng)θ=0時(shí)，g(θ)=F-D=W當(dāng)θ=∞時(shí)，g(θ)=-Dg(θ)隨θ單調(diào)遞減,可用牛頓切線法來試差。試差一般從θ=0開始。現(xiàn)在是105頁(yè)\一共有116頁(yè)\編輯于星期五5、計(jì)算新的溫度分布和流量分布（t,V,L斷面）求出θ求出比較上次正確的d’,w’求出新的溫度及流量斷面(1)由di’和wi’求出各板的液相組成（物料平衡）Lnxni=lni精餾段：提餾段：現(xiàn)在是106頁(yè)\一共有116頁(yè)\編輯于星期五(3)計(jì)算新的流量斷面（熱平衡）求出各板的xni和xmi，可用試差法求各板的泡點(diǎn)溫度tn和tm，即為各板新的斷面溫度。(2)計(jì)算新的溫度斷面（相平衡）精餾段：進(jìn)入=流出nVNHNqcVnHnLn+1hn+1n+1VnHn=Ln+1hn+1+DhD+qcD①將Ln+1=Vn-D代入①式中現(xiàn)在是107頁(yè)\一共有116頁(yè)\編輯于星期五提餾段：與精餾段的處理方法相同，可得：qr=DhD+WhW+qc-FHF其中：用上式從塔頂逐板一直計(jì)算到進(jìn)料板，即得精餾段的新的流量斷面Vn,Ln。用上式從塔釜逐板向上一直計(jì)算到進(jìn)料板，即得精餾段的新的流量斷面Vn,Ln

?，F(xiàn)在是108頁(yè)\一共有116頁(yè)\編輯于星期五計(jì)算過程中常會(huì)發(fā)生震蕩現(xiàn)象怎么辦啊？？？Lyster提出很好的建議啦??！(1)取新舊兩次tn的平均值作為下次試差的溫度分布值。(2)最初兩輪的計(jì)算采用相同的Vn,Ln分布。(3)第3至第7輪試差，Vn的調(diào)整幅度