传质分离的严格模拟计算教学PPT.ppt

上节回顾,严格计算：逐板法，三对角矩阵法和松弛法逐板法三对角矩阵 平衡级的理论模型 MESH方程的推导,修正的M方程变换,三对角矩阵的托玛斯解法（追赶法）,5.1.4 非线性方程组的计算,Newton-Raphson法；松弛法；等,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,窄沸程,宽沸程,三对角矩阵法,宽沸程,窄沸程,5.2.1 泡点法（BP法）,所以用组分的摩尔分数加和式，即S-方程来检验平衡级温度Tj是否正确。,精馏系统内的热量传递主要由潜热的变化引起，由此也引起两相流率的变化，所以用热量衡算方程，即H-方程来检验流率Vj是否正确。,BP法适用于窄沸程混合物的分离计算，如一般精馏过程。,平衡级温度就是泡点温度或露点温度，它们主要取决于两相组成。,在此情况下，各平衡级上的传质过程主要依赖于两相流体的部分汽化和部分冷凝。,5.2.1.1 修正的H方程,Lj,Lj-1,所以，修正的H方程：,修正的H方程：,(5-12)对第2级-第N-1级，写出矩阵表达式：,2、收敛条件（任一种）,3、计算框图和方法,1、采用方程,修正的M方程(用三对角矩阵法解)求解xi,jS方程(泡点方程)求解Tj修正的H方程求解i,5.2.1.2 泡点法解题的思路,规定：进料：Fj,zi,j,TFj,PFj 压力：pj 侧采：Uj,Wj 热负荷：Qj（除Q1和QN）级数：N 回流量：L1 气相馏出量：V1,开 始,设定Tj、Vj初值,解三对角线矩阵方程，求xi,j,归一化xi,j,泡点计算，求新的Tj，Vj,计算冷凝器和再沸器的热负荷（Q1和QN）,H-eq.计算新的Vj：式（5-13）；计算Lj：式（5-6）,调整Tj和Vj,结 束,yes,no,规定设计变量,是否满足迭代收敛准则,根据塔顶、塔釜的温度线性分布。,设为恒摩尔流。,图中步骤：,塔顶：气相采出：露点温度液相采出：泡点温度气液采出：中间温度,塔釜：泡点温度,按指定的回流比，馏出量，进料量，侧线采出量，通过物料衡算假设出一组初值(如例题5-1)。,调整：,对Tj给出上下限；,当Vj为负值时，变为接近0的正值；,迭代过程中采用阻尼因子。,P=689.4kPa,U1,L1,=2.0,Q1,1,2,3,4,Q5,例5-1,Hj(hj)=f(T)：用例5-2中(2)(3)式计算。,Ki查P-T-K图,5.2.2 流率加和法（SR法）,SR法适用于宽沸程混合物的分离过程，如吸收、解吸、气提和萃取等过程的计算。,在此情况下，系统内的热量传递主要由显热的变化引起，热量平衡对级温度比对级间流率敏感的多。,用S-方程检验、计算流率；用H-方程检验、计算级温度。,规定：进料：Fj,zi,j,TFj,PFj 压力：pj 侧采：Uj,Wj 热负荷：Qj（除Q1和QN）级数：N 回流量：L1 气相馏出量：V1,开 始,设定Tj、Vj初值,解三对角线矩阵方程，求xi,j,归一化xi,j和yi,j,求新的Tj(k+1)=Tj(k)+Tj(k)Tj(k)通过托马斯法求解一偏导数矩阵方程(5-18),S-eq.(5-15)计算Lj；物料衡算(5-16)计算Vj）,调整Tj和Vj,结 束,yes,no,规定设计变量,是否满足迭代收敛准则,图中步骤：,Vj设为恒摩尔流。,塔顶：气相采出：露点温度液相采出：泡点温度气液采出：中间温度,塔釜：泡点温度,Tj根据塔顶、塔釜的温度线性分布。,按指定的回流比，馏出量，进料量，侧线采出量，通过物料衡算假设出一组初值(如例题5-1)。,相应的Vj+1(k1)由对级j到级N作总物料衡算得到：,相应的Lj(k)由物料衡算式5-6得：,对yi,j归一化:,对xi,j归一化:,计算yi,j:,式中，,这可以表示成一个由偏导数构成的三对角线矩阵（Jacobian矩阵），可用托马斯法求解。,6、迭代收敛的标准,或更简单的：,例5-2,谢谢！,本次课重点内容,1、BP法计算步骤。,