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1、.,1,传,质,分,离,过,程,第二章,传质分离过程的热力学基础,2.2,泡、露点计算,.,2,课内作业,（,1,）写出泡点方程、露点方程,（,2,）列出泡点温度计算步骤框图和露点温度,计算步骤框图。,熟悉其计算过程,。,（,3,）根据,p12,的轻烃,K,图，当系统温度升高,时，,K,值如何变化？当系统压力增加时，,K,值如何变化？,（,4,）根据（,3,）题总结的,K,值变化特点，在泡、,露点计算中，如何适当的调整试差的温度,（或压力）？,.,3,本节内容,?,气液平衡系统的设计变量,?,泡露点计算的重点、难点,?,泡点温度计算,?,露点温度计算,.,4,2.2,多组分物系的泡点和露点计算
2、,Bubble-point and Dew-point Calculation for,Multicomponent Systems,分离过程设计中最基本的气液平衡计算。,例如：,精馏计算：,各塔板温度,-,泡点计算,操作压力,-,泡露点压力计算,等温闪蒸计算：,估计闪蒸过程是否可行,-,泡露点温度计算,.,5,一、气液平衡系统设计变量,气液平衡系统,气相,液相,请分析一下上图气液平衡系统的,总变量,、,独立约,束方程,和,设计变量,（,10min,）,.,6,气液平衡系统,气相,液相,？,定义哪些变量,称为设计变量,.,7,一、气液平衡系统设计,变量,多组分泡点、露点,计算的类型,.,8,二
3、、泡露点计算重点、难点,相平衡常数,K,i,?,与系统,T,、,p,有关,?,对非理想体系，还与气液相组,成,x,y,有关,?,计算的重点、难点：,K,i,的计算,.,9,(1),列线图,法求,K,值,p12,?,部分轻烃,?,忽略组成变化,对,K,值的影响,T,升高，,K,如何变化？,P,增加，,K,如何变化？,.,10,（,2,）活度系数、逸度系数法计算,K,值,Liquid,Gas,Ideal solution,Real solution,Ideal gas,Ideal solution,Real gas,not exist,P,P,K,s,i,i,?,P,P,K,s,i,i,i,?,?
4、,V,i,L,i,i,f,f,K,0,?,V,i,L,i,i,i,f,f,K,0,?,?,P,f,K,V,i,L,i,i,i,?,?,?,0,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,RT,p,p,V,exp,p,p,x,y,K,s,i,L,i,V,i,s,i,s,i,i,i,i,),(,?,?,.,11,三、泡点温度的计算,Calculation for bubble-point temperature and pressure,.,12,三、泡点温度的计算,Bubble-point Temperature(T,b,)Calculation,1.,K,i,与组成无关：,if,),(,P
5、,T,f,K,i,?,泡点方程：,?,?,0,1,1,?,?,?,?,?,C,i,i,i,x,K,T,f,计算过程：,已知,p,设,T,计算或查图,得,K,i,计算,1,),(,1,?,?,?,?,C,i,i,i,x,K,T,f,?,?,),(,T,f,结束,输出,T,，,y,调整,T,是,否,.,13,例题,2-3,?,例,2-3,?,三种组分含量,相差不大，取,分子量居中的,正戊烷在该压,力下的沸点为,初值,?,从,p-T-K,图上,查得,T0=62C,戊烷,K=1,.,14,例,2,?,求含正戊烷,(1)0.15,、正己烷,(2)0.45,、正庚,烷,(3)0.2,、正辛烷,(4)0.2
6、,（摩尔百分比）的,烃类混合物在,150kPa,时的泡点温度,?,取正己烷纯物质的沸点为初始温度,?,查,p-T-K,图，可得,T0=86C,?,计算过程见,Excel,.,15,（,1,）设定温度,T,初值,取液相含量最大、或分子量约等于平均分子量的组分,的纯物质沸点作为温度的迭代初值。,（,2,）,计算或查图得,K,i,值,1,）,p-T-K,图（烃类物系）,2,）简化表达式：,P,P,K,s,i,i,/,?,3,）经验关系式,三、泡点温度的计算（小结）,.,16,（,3,）调整温度,T,T,设高了，降低,T,。,0,1,),(,?,?,?,?,i,i,x,K,T,f,0,1,),(,?,
7、?,?,?,i,i,x,K,T,f,T,设低了，提高,T,。,三、泡点温度的计算,.,17,练习,1,?,求含乙烷,(1)0.15,、丙烯,(2)0.4,、丙烷,(3)0.35,、,异丁烷,(4)0.1,（摩尔百分比）的烃类混合物,在,300kPa,时的泡点温度,.,18,什么样的情况下可认为,K,与组成无关？,问题,:,答：,1,）汽相为理想气体，液相为理想溶液。,2,）汽相为理想溶液，液相为理想溶液,p,p,K,s,i,i,/,?,v,i,L,i,i,/f,f,K,?,.,19,例,2-4,?,用安托因公式计算饱和蒸汽压,?,设定初始温度：用含量最大的,1,3-,二氯丙烯,饱和温度为初始温
8、度,?,ln,（,101.3)=16.0842-4328.4/(t0+273.2),?,?,t0=104.3C,.,20,2.,K,i,与组成有关：,由状态方程法或活度系数法求取,K,i,：,?,?,y,x,P,T,f,K,i,?,V,i,L,i,i,K,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,RT,P,P,v,P,P,x,y,K,s,i,L,i,V,i,s,i,s,i,i,i,i,i,),(,exp,?,?,?,?,（,2-12,）,（,2-30,）,三、泡点温度的计算,开,始,输入,p,，,x,及有关参数,设,T,并令,?,i,V,1,，作第一次迭代,计算,p,i,s,、,
9、V,i,L,、,?,i,s,、,?,i,计算,K,i,和,y,i,计算,?,y,i,是否第一次迭代,圆整,y,i,，计算,?,i,V,Y,?,y,i,有无变化,Y,N,N,Ln,?,y,i,?,?,N,调整,T,Y,输出,T,，,y,结,束,活,度,系,数,法,计,算,泡,点,温,度,的,框,图,If:,?,?,c,T,p,f,K,i,?,N,N,Y,Y,Whether,Start,Input,p,x,Set T and,1,?,?,?,V,i,as first iteration,Calculate,i,s,i,L,i,s,i,v,p,?,?,Calculate,i,i,y,K,Calcul
10、ate,?,i,y,Round,i,y,Calculate,V,i,?,?,?,i,y,Change,or not,?,?,?,i,y,n,?,Output,T,y,End,Adjust T,first,iteration or not,.,22,几点说明：,（,1,）内、外循环的安排：,当压力不大时（,2MPa,以下），,K,i,对,y,i,不敏感，而,对温度较为敏感，因此将,y,i,放在内层循环。,（,2,）圆整,y,i,：,?,?,?,?,?,?,?,?,old,i,old,i,new,i,y,y,y,（,3,）判断收敛的准则或者是温度的调节方案直接,关系到收敛速度和稳定性。,参见例,2
11、,5,.,23,四、露点温度计算,.,24,四、露点温度计算,?,类似于泡点温度计算,已知,p,设,T,计算或查图,得,K,i,计算,1,/,),(,1,?,?,?,?,C,i,i,i,K,y,T,f,?,?,),(,T,f,结束,输出,T,，,x,调整,T,是,否,.,25,例,3,?,求含正戊烷,(1)0.15,、正己烷,(2)0.45,、正庚,烷,(3)0.2,、正辛烷,(4)0.2,（摩尔百分比）的,烃类混合物在,150kPa,时的露点温度,?,取正己烷纯物质的沸点为初始温度,?,查,p-T-K,图，可得,T0=86C,.,26,练习,2,?,求含乙烷,(1)0.1,、丙烯,(2)0.
12、35,、丙烷,(3)0.4,、,异丁烷,(4)0.15,（摩尔百分比）的烃类混合,物在,400kPa,时的泡点温度,.,27,五、泡点、露点压力计算,?,与泡点、露点温度计算类似，只是矫正的,是压力,?,注意：用,p-T-K,图计算时，如果,p,增加，,Ki,值,减少，因此在试差计算过程中要注意,p,的调,整方向,.,28,（一）泡点压力的计算,仍然依据的是泡点方程：,?,?,0,1,1,?,?,?,?,?,C,i,i,i,x,K,p,f,当汽相为理想气体，液相为理想溶液时：,?,?,?,c,i,i,s,i,b,x,p,p,1,当汽相为理想气体，液相为非理想溶液时：,?,?,?,c,i,i,s
13、,i,i,b,x,p,p,1,?,当,K,i,=f(T,p,x,y),时，用活度系数法（压力不太高）或,状态方程法（压力较高）计算泡点压力。,.,29,开,始,输入,T,，,x,及有关参数,估计,p,并令,?,i,V,1,，作第一次迭代,计算,p,i,s,、,V,i,L,、,?,i,s,、,?,i,计算,K,i,和,y,i,计算,?,y,i,是否第一次迭代,圆整,y,i,，计算,?,i,V,Y,?,y,i,有无变化,Y,N,N,Ln,?,y,i,?,?,N,调整,p,Y,输出,p,，,y,结,束,活,度,系,数,法,计,算,泡,点,压,力,的,框,图,N,N,Y,Y,Whether,Start
14、,Input T,x,Estimate p and,1,?,?,?,V,i,as first iteration,Calculate,i,s,i,L,i,s,i,v,p,?,?,Calculate,i,i,y,K,Calculate,?,i,y,Round,i,y,Calculate,V,i,?,?,?,i,y,Change,or not,?,?,?,i,y,n,?,Output,p,y,End,Adjust p,first,iteration or not,.,30,状,态,方,程,法,计,算,泡,点,压,力,的,框,图,输入,T,x,及有关参数，,p,和,y,估计值,求,?,i,V,和,?
15、,i,L,计算,K,i,计算,?,K,i,x,i,第一次迭代,归一化,y,i,?,K,i,x,i,是否变化,Y,Y,调整,p,N,N,N,Y,输出,p,和,y,?,K,i,x,i,=1,参见例,2,6,.,31,（二）露点压力计算,?,类似泡点压力计算，仅泡点压力方程不同,.,32,本章总结,?,泡点方程,?,泡点温度计算过程,?,露点方程,?,露点温度计算,已知,p,设,T,计算或查图,得,K,i,计算,1,),(,1,?,?,?,?,C,i,i,i,x,K,T,f,?,?,),(,T,f,结束,输出,T,，,y,调整,T,是,否,已知,p,设,T,计算或查图,得,K,i,计算,1,/,),(,1,?,?,?,?,C,i,i,i,K,y,T,f,?,?,),(,T,f,结束,输出,T,，,x,调整,T,是,否,
