化工分離工程_設(shè)計(jì)變量

1、1.4 1.4 設(shè)計(jì)變量設(shè)計(jì)變量 1.4.1 單元的設(shè)計(jì)變量單元的設(shè)計(jì)變量 1.4.2 裝置的設(shè)計(jì)變量裝置的設(shè)計(jì)變量u設(shè)計(jì)變量設(shè)計(jì)變量：確定設(shè)計(jì)中已知變量確定設(shè)計(jì)中已知變量u例如二元精餾：例如二元精餾： 可解出：可解出：N； , ,44FWADBF xq PxxR固固有有的的個(gè)個(gè)變變量量， ，進(jìn)進(jìn)料料位位置置規(guī)規(guī)定定個(gè)個(gè)變變量量 對于復(fù)雜體系變量如何確定？確定變量數(shù)目確定變量數(shù)目設(shè)計(jì)變量設(shè)計(jì)變量約束條件約束條件系統(tǒng)中的變量數(shù)系統(tǒng)中的變量數(shù)設(shè)：設(shè)：CViCVNNNNN iCVNNN，如何確定如何確定u約束條件數(shù)約束條件數(shù) ： 物料平衡式物料平衡式 能量平衡式能量平衡式 化學(xué)平衡式化學(xué)平衡式 其它

2、相等條件其它相等條件CN如何確定？CVNN ,u變量數(shù)變量數(shù) ：數(shù)數(shù)出出能進(jìn)能進(jìn)數(shù)數(shù)出出功進(jìn)功進(jìn)）（換：換：股物流，且有功、能交股物流，且有功、能交若若物流數(shù)（一股）物流數(shù)（一股）自由度數(shù)（自由度數(shù)（單相）：單相）：任意單股物流（一股、任意單股物流（一股、)()(2212+ + + + + + + + + + + CNNNCCfNVVp pVN返回1.4.1 1.4.1 單元的設(shè)計(jì)變量單元的設(shè)計(jì)變量 u將復(fù)雜化工裝置分解成簡單單元，求將復(fù)雜化工裝置分解成簡單單元，求 ： 42263221216300233+ + + + + + + + + + + + + + CCCeiNCCxxPPTTCeN

3、CCeNNLiFiFFCV）（）（個(gè)個(gè)個(gè)個(gè)個(gè)個(gè)等等量量關(guān)關(guān)系系：個(gè)個(gè)能能量量衡衡算算式式：個(gè)個(gè)物物料料衡衡算算式式：）（物物流流數(shù)數(shù)：eiNeiN例1.分配器FFFPTxF,PTxLL,11PTxLL,2213431211 + + + + + + + + + ）（）（）（中分配器：中分配器：例例CCexNeiNeaNCCexN設(shè)計(jì)變量分：設(shè)計(jì)變量分： 固定設(shè)計(jì)變量固定設(shè)計(jì)變量 ： 進(jìn)料物流變量和系統(tǒng)壓力進(jìn)料物流變量和系統(tǒng)壓力 可調(diào)設(shè)計(jì)變量可調(diào)設(shè)計(jì)變量 ： 除除 的其他變量的其他變量eaNexNexN往往對此感興趣！例例2.產(chǎn)物為兩相的全凝器產(chǎn)物為兩相的全凝器1343124)32()73( +

4、+ + + + + + + + + + + + + + ）（）（）（其其中中：CCeaNCCexNCCCNeiLBFLAQ73123)()2(+ + + + + + + + CCCeNV）（數(shù)數(shù)出出熱進(jìn)熱進(jìn)物流數(shù)物流數(shù)方程方程數(shù)數(shù)物料衡算物料衡算C熱量衡算熱量衡算1相平衡相平衡C二相二相T，P相等相等22C+3:eNC 可指定為平衡單元溫度可指定為平衡單元溫度例例3.簡單絕熱操作理論板簡單絕熱操作理論板05212252)32()84( + + + + + + + + + + + eaNCCexNCCCNei）（其其中中：OViVOLiL84)2(4)2(+ + + + + + CCCeNV物流

5、數(shù)物流數(shù)方程方程數(shù)數(shù)物料衡算物料衡算C熱量衡算熱量衡算1相平衡相平衡C二相二相T，P相等相等22C+3:eNC 我把各種單元的設(shè)計(jì)變我把各種單元的設(shè)計(jì)變量歸納在表量歸納在表12中，你中，你可以去查喲！可以去查喲！設(shè)計(jì)變量真難！返回1.4.2 1.4.2 裝置的設(shè)計(jì)變量裝置的設(shè)計(jì)變量由單元設(shè)計(jì)變量確定：由單元設(shè)計(jì)變量確定：ucNrNeiNuiN式式連連接接單單元元間間物物流流產(chǎn)產(chǎn)生生等等重重復(fù)復(fù)使使用用的的單單元元數(shù)數(shù) + + uiN重復(fù)使用一種為1前面進(jìn)等前面進(jìn)等于后面出于后面出例例4. 簡單吸收塔（簡單吸收塔（N塊理論板串級）塊理論板串級）VN1NLN+1L1V0122525()1:(1)e

6、ieiruCNCNNCNNN+查表：（）： 多次重復(fù)使用理論板 為股汽、液流量變量數(shù)相等吸收塔設(shè)計(jì)變量：吸收塔設(shè)計(jì)變量： 指定為理論板數(shù)指定為理論板數(shù)或關(guān)鍵組分吸收率或關(guān)鍵組分吸收率14222)2(52)2(2)1(1)52( + + + + + + + + + + + + + + + + + + + uxuiuauxNNNNCNCcNNCCNCNuCNrNeiNuiN）（每級壓力每級壓力進(jìn)料變量數(shù)進(jìn)料變量數(shù)其中：其中：例例5. 簡單精餾塔簡單精餾塔查表12：2MM+1M+2NFDW=L110C+N+27C+4再沸器再沸器2C+(M-1)+5(M-1)板平衡串板平衡串級級3C+7進(jìn)料板進(jìn)料板2

7、C+(N-M-1)+5N-(M+1)板平板平衡串級衡串級C+4回流分配器回流分配器C+4全凝器全凝器單元單元 eiN 9股單元物流數(shù)；股單元物流數(shù)；54229)189()2710(189)2(9 + + + + + + + + + + + + + + + + + + + uxuiuauxuiuCNNNNCNCNNCCNCNCCN）（其其中中：故故：:uxN進(jìn)料進(jìn)料C+2每級壓力每級壓力（包括再沸器）（包括再沸器）N全凝器壓力全凝器壓力1回流分配器壓力回流分配器壓力1合計(jì)合計(jì)C+N+45合計(jì)合計(jì)11（D/F）1進(jìn)料位置進(jìn)料位置1理論板數(shù)理論板數(shù)1回流溫度回流溫度）（DLN 1+ +:uaN 對精

8、餾塔歸納出簡便、可靠的對精餾塔歸納出簡便、可靠的 確定設(shè)計(jì)變量的方法：確定設(shè)計(jì)變量的方法： （1）按每一單相物流有（）按每一單相物流有（C+2）個(gè)變）個(gè)變 量，量， 計(jì)算由進(jìn)料物流所確定的固計(jì)算由進(jìn)料物流所確定的固 定設(shè)計(jì)變量數(shù)。定設(shè)計(jì)變量數(shù)。 （2）確定裝置中具有不同壓力的數(shù)目。）確定裝置中具有不同壓力的數(shù)目。 （3）上述兩項(xiàng)之和即為裝置的固定設(shè)）上述兩項(xiàng)之和即為裝置的固定設(shè)計(jì)變量數(shù)。計(jì)變量數(shù)。（4）將串級單元數(shù)目、分配器的數(shù)目、側(cè)線采出）將串級單元數(shù)目、分配器的數(shù)目、側(cè)線采出單元數(shù)目及傳熱單元數(shù)目相加，便是整個(gè)裝置的單元數(shù)目及傳熱單元數(shù)目相加，便是整個(gè)裝置的可調(diào)設(shè)計(jì)變量，可調(diào)設(shè)計(jì)變量，例例6. 帶一個(gè)側(cè)線采出口的精餾塔帶一個(gè)側(cè)線采出口的精餾塔 設(shè)塔內(nèi)與進(jìn)料壓力相等設(shè)塔內(nèi)與進(jìn)料壓力相等進(jìn)料變量數(shù)進(jìn)料變量數(shù)C+2壓力等