4) 热量平衡式(每一级有一个,共有N个) Heat Balance Equ。 Hji(Xji,Vj,Tj)=Lj-1Hj-1+Vj+1Hj+1+FjHFj–(Vj+Gj)H j–(Lj+Uj)H j–Qj =0
矩阵法计算原理在初步假定的沿塔高温度T、汽、液流量V、L的情况下逐板的用物料平衡(M)和汽液平衡(E)方程联立求得一组方程。并用矩阵求解各板上组成XIJ。用S方程求各板上新的温度T。用H方程求各板上新的汽液流量V、L。如此循环计算直到稳定为止。
BP法用于非线性较强的物系,往往不收敛,除对初值有要求外,最主要是由M方程得到的液相组成在没有收敛前,不满足的关系式,如果将这些组成直接返回第二步运算,结果会发散。
(4) 三对角矩阵法(泡点法)的计算原理和计算框图,并简单说明该法在应用上的局限性,即如何改进。
矩阵法计算原理在初步假定的沿塔高温度T、汽、液流量V、L的情况下逐板的用物料平衡(M)和汽液平衡(E)方程联立求得一组方程。并用矩阵求解各板上组成XIJ。用S方程求各板上新的温度T。用H方程求各板上新的汽液流量V、L。如此循环计算直到稳定为止。
BP法用于非线性较强的物系,往往不收敛,除对初值有要求外,最主要是由M方程得到的液相组成在没有收敛前,不满足的关系式,如果将这些组成直接返回第二步运算,结果会发散。如果将得到的这些值圆整,则已不再满足M方程,将这些不满足物料衡算得到的值作为下次迭代的初值,对非理想物系必然不收敛。仲,高松提出用物料衡算来矫正圆整后的液相组成,使之不仅满足M方程,也满足S方程。该法成为CMB法。
(5) 计一个操作型精馏塔,分离含苯0.35(摩尔分率)甲苯0.35及乙苯0.30的混合液,该塔为一板式塔,,共有五块理论板,以第三块为进料板,叙述怎样用三对角矩阵法计算馏出液,釜液的浓度及沿各理论板的浓度及温度分布。
(6) 开发精馏过程的新算法需对那几点作出选择和安排,以三对角矩阵法为例说明,并指出该法的缺陷与改进。 1/迭代变量的选择。 2/迭代变量的组织。
3/一些变量的圆整和归一的方法以及迭代的加速方法。
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BP法用于非线性较强的物系,往往不收敛,除对初值有要求外,最主要是由M方程得到的液相组成在没有收敛前,不满足的关系式,如果将这些组成直接返回第二步运算,结果会发散。如果将得到的这些值圆整,则已不再满足M方程,将这些不满足物料衡算得到的值作为下次迭代的初值,对非理想物系必然不收敛。仲,高松提出用物料衡算来矫正圆整后的液相组成,使之不仅满足M方程,也满足S方程。该法成为CMB法。
(7) 松弛法的开发思路是什么?具有何种物理意义?其基本方程式什么? Rose的松弛法的原则是仿照精馏过程由不稳态趋向稳态的进程来求解,它用非稳态的物料衡算方程,计算时各板的起始组成可以采用进料组成,也可选择其他认为便于计算的组成,选好起始组成后,用物料衡算方法对每块板进行计算,每一时间间隔计算一次,每一次计算得到一组塔板上的液相组成,每一次得到的结果与上一次得到的组成稍有不同,重复这种计算将给出一组又一组的板上组成,当两次三次接连计算的结果不再变化时,表示板上的组成达到了稳定态,迭代次数代表计算过程时间。
(xji)k?1?(xji)k????Lx?Vj?1yj?1,i?Vjyji?Ljxji?k Ejj?1j?1,i(8) 逐板计算法的计算起点如何选择,怎样确定适宜的加料位置,叙述从塔釜向上逐板计算的步骤。
① 若A,B,C,D进料,A为L ,B为H ,即有两个易挥发组分作关键组分,则以塔釜作起点向上逐级计算,其计算误差较小。
② C为L,B为H ,即两个难挥发组分作关键组分时,则以塔顶为起点向下逐板计算,其计算误差较小。
③ 若B为L ,C为H,即关键组分是中间组分,则无论从哪一端算起都有较大的误差,则可以从两端同时算起,在加料板上会合。
计算方法
① 按工艺要求用非清晰分割进行物料分布,求得XD,I及XWI,
并用UNDERWOOD计算RM并选R,根据操作条件(P,T,G)确定精馏段和提馏段的气液流量,写出操作线方程。 ② 找出各组分的相平衡关系YI=KIXI
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③ 由XWI试差塔釜泡点温度TW,并同时得到与釜液组成相平衡的气液组成YWI,通过提馏段操作线方程求得与塔釜相邻的第一块板上的液相组成XWI,根据XIJ设温度T,由相平衡式得YIJ,依次向上计算,直到与进料组成相近时,则改用精馏段操作线方程,依次逐板并列到塔顶为止。 1. 填空题
(1) 今有一股进料且无侧线出料和中间换热设备的塔型称为()。 (2) 描述多级分离过程的数学模型为()。
(3) 对窄沸程的精馏过程,其各板的温度变化由()决定,故可由()计算各板的温度。
(4) 精馏塔计算中每块板由于()改变而引起的温度变化,可用()确定。 (5) 三对角矩阵法沿塔流率分布和温度的初值分别假定为()。 (6) 三对角矩阵法在求得xij后,由 Tj,由()方程求Vj 。
(7) 三对角矩阵法在用S方程计算新的温度分布,在未收敛前xij?1,则采用()的方法。
(8) 逐板计算起点选择应从组成()的一端算起。
(9) 逐板计算合适的进料位置定义为达到规定分离要求所需()的进料位置。 (10) CMB矩阵法用物料衡算来校正圆整后的液相组成,使之()。
(11) 松弛法的开发是仿照精馏过程由不稳态趋向稳态的进程来求解,故其中间计算结果可模拟精馏过程的()。 2. 选择题
(1) 当两个难挥发组分为关键组分时,则以何处为起点逐板计算 a.塔顶往下 b.塔釜往上 c.两端同时算起
(2) 从塔釜往上逐板计算时若要精馏段操作线方程计算的段操作线方程计算得更大,则加料板为 a. j板 b. j+1板 c. j+2板 (3) 流量加和法在求得
?XL/XH?j?1比由提馏
Xji后由什么方程来求各板的温度
a热量平衡方程 b.相平衡方程 c物料平衡方程 (4) 三对角矩阵法在求得
Xji后由什么方程来求各板的温度
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a热量平衡方程 b.相平衡方程 c物料平衡方程 (5) 简单精馏塔是指
a设有中间再沸或中间冷凝换热设备的分离装置 b有多股进料的分离装置
c仅有一股进料且无侧线出料和中间换热设备
当两个易挥发组分为关键组分时,则以何处为起点逐板计算 A塔顶往下 B塔顶往上 C 两端同时算起 (6) 三对角矩阵法在求得Xij后,若a直接用S方程计算温度 b硬性归一后用 S方程计算温度
c组分物料衡算校正后用S方程计算温度 (7) CMB矩阵法在求得Xij后,若a直接用S方程计算温度 b硬性归一后用 S方程计算温度
c组分物料衡算校正后用S方程计算温度 3. 简答题
(1) 在严格的精馏计算中,应采用何种方法进行物料预分布,其物料衡算的原理是什么?
(2) 简述从下往上对精馏塔进行逐板计算的步骤。
(3) 逐板计算法的计算起点如何选择,怎样确定适宜的加料位置,叙述从塔釜向上逐板计算的步骤。
(4) 逐板计算法应采用什么方法作物料预分布,叙述其原理并说明从塔顶向上逐级计算的步骤。
(5) 简述逐板的计算进料位置的确定原则。简述逐计算塔顶的判断原则。简述逐计算的计算起点的选择原则。
(6) 试指出逐级计算法计算起点的确定原则(按清晰分割处理,分只有轻非关键组分的物系、只有重非关键组分的物系两种情况论述)。
(7) 写出三对角矩阵法的方程及计算原理简单说明该法在应用上的局限性。44
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?Xij?1则;
?Xij?1,则:
(8) 三对角矩阵法(泡点法)的计算原理和计算框图,并简单说明该法在应用上的局限性,即如何改进。
(9) 写出三对角矩阵法的MESH方程,并说明流量加合法和三对角矩阵发有何不同。
(10) 三对角线矩阵法用于多组分多级分离过程严格计算时,以方程解离法为基础,将MESH 方程按类型分为哪三组。
(11) 设计一个操作型精馏塔,分离含苯0.35(摩尔分率)甲苯0.35及乙苯0.30的混合液,该塔为一板式塔,,共有五块理论板,以第三快位进料板,叙述怎样用三对角矩阵法计算馏出液,釜液的浓度及沿各理论板的浓度及温度分布。 (12) 开发精馏过程的新算法需对那几点作出选择和安排,以三对角矩阵法为例说明,并指出该法的缺陷与改进。
(13) 简述三对角矩阵泡点法和露点法两种严格计算方法的主要区别。 (14) 松弛法的开发思路是什么?具有何种物理意义?其基本方程式什么?
(15) 松弛法的基本思想是什么?列出松弛法的基本方程。
1. 填空题
(1) 精馏过程的不可逆性表现在三个方面,即(通过一定压力梯度的动量传递),(通过一定温度梯度的热量传递或不同温度物流的直接混合)和(通过一定浓度梯度的质量传递或者不同化学位物流的直接混合)。
(2) 通过精馏多级平衡过程的计算,可以决定完成一定分离任务所需的(理论板数),为表示塔实际传质效率的大小,则用(级效率)加以考虑。 (3) 为表示塔传质效率的大小,可用(级效率)表示。 2. 名次解释
(1) 理论板:离开板的气液两相处于平衡的板叫做理论板。 (2) 全塔效率:理论板数与实际板数的比值。 1. 填空题
(1) 可用()准数表示板上液体的混合情况,当板上完全不混合时,则该准数()。
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