三级闪蒸得数学模拟.ppt

三级闪蒸的数学模拟 什么是闪蒸？ 物质的沸点是随压力增大而升高，而压力越低，沸点就越低。 闪蒸就是高压的饱和水进入比较低压的容器中后由于压力的突然降低使这些饱和水变成一部分的容器压力下的饱和水蒸气和饱和水。 面向方程法又称联立方程法，是将描述整个过程系统的数学方程式联立求解，从而得出模拟计算结果。 建立方程的具体过程 以n=3为例 求 解 优点：解算模型快速有效，对设计、优化问题灵活方便，效率较高。 缺点：缺乏实际流程的直观联系；计算失败之后难于诊断错误所在；对初值的要求比较苛刻；计算技术难度较大等。 1.序贯模块法的基本思想 序贯模块法对过程系统的模拟，是以单元模块的模拟计算为基础。依据单元模块入口的物流信息，以及足够的定义单元特性的信息，可以计算出单元出口物流的特性的信息，以及计算出单元出口物流的信息。序贯模块法就是按照由各种单元模块组成的过程系统的结构，序贯的对各单元模块进行计算，从而完成该过程系统的模拟计算 等温闪蒸和部分冷凝过程 一、气液平衡常数与组成无关 对于理想溶液， 由于已知闪蒸温度 为简化求解步骤，首先用 F2X2i =L4X4i +V3Y3i F2=L4+V3 i=1,2,···n 解得： 将L=F-V带入该方程，得 推导至此，两个总和方程尚未应用。若将式（1-4）和（1-5）分别代入 该两方程均能用于求解相分率，他们是C级多项式，当C3时可用试差法和数值法求根，但收敛性不佳。因此，用式（1-7）减去式（1-6）得更通用的闪蒸方程式： 当确定ψ值确定后，由式（1-4）和（1-5）分别计算X4i和Y3i,，并用(1-2)总物料守恒式求得V3和L4 并分别将（1-10）和（1-11）其代入下式牛顿迭代式 若X2i为收敛，则以得出的X2i进行全程迭代，直到收敛，确定X2i值，继而能确定气相产物流率V7和摩尔分数Y7i与液相产物流率L8和摩尔分数X8i 联立模块法模拟三级闪蒸 联立模块法可以定义为利用黑箱过程模块，灵活求解模拟问题的方法。 联立模块法与序贯模块法的共同之处在于面向模块；与面向方程法共同之处在于联立求解过程系统模型方程 。联立模块发利用严格模块产生的简化模型方程的参数，然后把所有简化模型方程汇集到一起进行联解，得到系统的一组状态变量。由于简化模型是严格模块的近似，所以计算结果往往不是问题的解，必须用严格模块对这组解进行计算，修正简化模型系数，重复这一过程，直到收敛到原问题的解。 （1）建立简化模型 严格单元模块的输入流股变量向量x与输出流股变量y之间有严格模型：y=G(x) 一阶泰勒展开式为 即 令 Δy=y-y0 A=G(x0) Δx=x-x0 使可得到严格模型的简化模型 （2） 将图1 改画为图2 图2 可直观看出，S2为最佳切料物流，因为它可同时切断两个再循环流，使迭代计算具有最少的切流变量 将虚线框内部看作虚拟单元，则将图2简化为图3 由于混合器的严格模型为线性模型，且系统入料流股变量为给定值 用y=G(x)对每个单元写出其简化模型 （2） （3） 将（2）（3）合并得 将线性简化模型写成矩阵形式的迭代格式 上式第一行独立求解，得到 ΔS2 。一旦解出，分别代入第二、三行则得到 ΔS7 ΔS8 。 即得到第一组状态变量，之后用严格模块对这组解进行计算，修正简化模型系数，直至收敛。 联立模块法的优缺点： 计算效率高； 对初值要求较低； 迭代循环圈较少； 计算出错时诊断较容易； 能利用大量原有的软件。 相应的，其缺点是： 将严格模块做成简化模型时，需要花费机时； 用简化模型来寻求优化时，其解与严格模型优化解是否一致，有争论。 参考文献 化工过程分析与合成 /麻德贤 李成岳 张卫东 编著.—北京：化学工业出版社 分离过程的基础和模型化 /[美] C.D霍兰 编著. 1975 庄震万 译.—北京：原子能出版社，1980.11 化工系统过程理论与实践/王健红，冯树波，杜增智 编著.—北京：化学工业出版社，2009.8 化工分离过程/陈洪钫，刘家祺 编著.—北京：化学工业出版社，1995.9 化工过程分析与计算机模拟/张建侯，许锡恩 编著.—北京：化学工业出版社，1989 闪蒸器3 气液平衡关系为：