闪蒸过程的计算

闪蒸计算

过程，说明可按气化公式计算气液两相平衡
相当于一块理论板
不同点：产生气化的原因不同部分气化或部分冷凝：外界交换热绝热闪蒸：不与外界换热，焓变为零
可调设计变量不同
气化：除P外还要已知一个条件
绝热闪蒸：给定P，体系就固定了
闪蒸过程的计算方程
（1）物料衡算—M方程： C个
先设定一个e值，代入下式分别计算出G(e)和G`(e)
z (K 1) G(e) (y i x i ) i i e1 i i (K i 1)
2 z ( K 1 ) i i G、 (e) e 1]2 i [(K i 1)
若G(e)偏离0，用牛顿迭代法的计算迭代式迭代修正e
Fzi Lx i Vy i
（2）相平衡—E方程： FH F 此外还有能量衡算
i 1, 2,...C
i 1,2,...C
zi i
1
yi K i xi
Q VH V LH L
3C＋3
C个
（3）摩尔分率加和式归一方程： 3个
x
i 1
C
i
1
yi i
1
C
1
C
1
⑤ 利用下式计算汽、液相组成y和x：
yi
成分
K izi
(K i 1) e1
乙烷(1) 0.1512 0.0315
zi xi (K i 1)e 1
丙烷(2) 0.3105 0.1584 丁烷(3) 0.4613 0.5768 戊烷(4) 0.0770 0.2333
汽相组成yi 液相组成xi
XX大学
我们毕业啦
其实是答辩的标题地方
闪蒸计算
作者：XX

闪蒸过程计算课件

随着计算机技术和人工智能的不断发展，闪蒸过程计算技术将更加智能化和自动化。
闪蒸过程计算技术将与工业互联网、大数据等技术相结合，实现更加精细化的生产控制和管理。
技术发展展望
未来，闪蒸过程计算技术将更加注重基础理论研究，推动技术的创新和发展。
未来，闪蒸过程计算技术将更加注重与实际生产相结合，提高生产效率和经济效益。
模型验证
实验数据采集
通过实验手段获取实际闪蒸过程的各项数据，用于验证模型的准
确性。
模型验证方法
选择合适的验证方法，如对比法、回归分析法等，对模型进行验证。
结果评估
对比模型计算结果与实验数据，评估模型的准确性和可靠性。
04
闪蒸过程计算实例
实例一：简单闪蒸罐的计算
总结词
单级闪蒸的计算
详细描述
闪蒸过程计算课件
目录
• 闪蒸过程简介 • 闪蒸过程计算基础 • 闪蒸过程计算模型 • 闪蒸过程计算实例 • 闪蒸过程计算软件介绍 • 闪蒸过程计算的发展趋势与展望
01
闪蒸过程简介
闪蒸过程的定义
• 闪蒸过程的定义：闪蒸过程是指高温高压的水在瞬间减压至常压或较低压力时，部分水蒸气闪蒸成气体的过程。
实时数据采集
软件能够实时采集现场数据，包括温度、压力、流量等参数，确保数据的准确性和实时性。
计算模型
软件内置多种计算模型，如闪蒸计算模型、热力学计算模型等，可根据实际需求选择合适的模型进行计算。
数据处理与可视化
报告生成
软件能够对采集的数据进行实时处理，并以图表、曲线等形式展示数据，便于用户分析和理解。
02
闪蒸过程计算基础
热力学基础
01

第二章 2.3 闪蒸

内层循环
图2-7 宽沸程绝热闪蒸的计算框图图2-8 窄沸程绝热闪蒸的计算框图
Rachford-Rice方程推导过程
将E－方程：
yi Ki xi i 1,2,...C
代入M-方程：
Fzi Lxi Vyi 消去yi ,得到：
i 1,2,...C
Fzi Lxi VK i xi i 1,2,...C
P32 例［2-7］
待求变量有哪些？计算步骤？（1）核实闪蒸问题是否成立；（2）求气相分率（解Rachford-Rice方程）；（3）计算xi,yi,V,L；（4）归一化方程校核xi,yi计算结果（5）计算Q
summary Rachford-Rice procedure for Isothermal flash Calculation
• 泡点方程 • 泡点温度计算过程
已知p 设T
计算或查图得Ki
计算
C
f (T ) Ki xi 1 i 1
调整T
• 露点方程 • 露点温度计算
已知p 设T
计算或查图得Ki
计算
C
f (T ) yi / Ki 1 i1
调整T
f (T )
是
结束输出T，y
否
f (T )
(0) T TB
TD TB
（2-61）
可采用Newton-Raphson法迭代：
(k1) (k ) f (k) f (k)
（2-62）
f
(
(k)
)

C i1
(Ki 1)2
[1 (k) (Ki
zi 1)]2
Iteration equation

lng闪蒸量计算

lng闪蒸量计算
"LNG闪蒸量"是液化天然气（LNG）在一定条件下发生的液化气体的蒸发量，通常是在储存或输送LNG的过程中考虑的参数之一。

计算LNG闪蒸量需要考虑温度、压力等因素，可以使用一些基本的物性和热力学公式。

下面是简化的计算LNG闪蒸量的步骤：
1.计算初始液相体积：确定初始的LNG液相体积（V_initial）。

2.确定储存或输送过程中的温度和压力：确定在储存或输送LNG的过程中的温度（T）和压力（P）。

3.使用物性数据计算饱和蒸汽压：利用LNG的物性数据，如饱和蒸汽压的相关数据，计算在给定温度下LNG的饱和蒸汽压。

4.根据蒸汽压计算蒸发量：使用饱和蒸汽压等数据，可以利用相应的热力学公式计算LNG在给定条件下的闪蒸量。

请注意，具体的计算需要考虑到LNG的具体物性，以及在实际运输和储存中可能存在的各种因素。

理论上，闪蒸量的计算可能涉及到热力学方程、物性数据以及具体系统的工程参数。

在实际应用中，可能需要借助专业软件或者实验数据来进行更准确的计算。

闪蒸过程计算

宽沸程绝热闪蒸过程计算
所谓宽沸程混合物指的是构成混合物各组分的挥发度相差悬殊，其中一些很容易挥发，而另一些很难挥发，它的特点就是离开闪蒸罐时各相的量几乎完全决定于相平衡常数。
对这类体系，在很宽的温度范围内，易挥发组分主
要集中在汽相中，而液相中则主要集中了难挥发组分。进
料焓值的增加将使温度提高，但是对汽液两相的流率的影
窄沸程绝热闪蒸过程计算框图
选择ψ初值
选择T初值
f(T) 1 (K i(K1i) zi1)0 计算f(T)
ABS(f(T))≤ε Y 计算G (ψ)
G () H v ( 1 ) H L H F 0
ABS(G(ψ)) ≤ε
Y 输出
重新估计T N
重新估计ψ
N
(k1)
HF HV
HL HL
k
(k 1 )(k ) d (计 (k ))
宽沸程绝热闪蒸过程计算框图
选择T初值
选择ψ初值
计算函数 f(ψ)
ABS(f(ψ)) ＜ε
Y
计算G(T)i) zi1)0
(k1) (k)
f((k)) f'((k))
N
重新估计ψ
T(k1) T(k) G(T(k) )
G(T(k) )
丁烷(3) 0.4613 0.5768
戊烷(4) 0.0770 0.2333
绝热闪蒸过程计算
已知流率、组成、压力、温度（或焓）的液体进料节流膨胀到较低压力便产生部分汽化。绝热闪蒸计算的目的是确定闪蒸温度、汽液相组成及流率。绝热闪蒸问题的计算问题，原则上还是利用物料平衡、相平衡和热量衡算和组成总和方程联立求解。目前工程计算中均选择温度和汽化率为迭代变量。根据物性的差别，又分三种具体的算法。

闪蒸过程的计算-分离工程

2.3.1 等温闪蒸
规定： p 、T 计算：Q, V, L, yi, xi
一、汽液平衡常数与组成无关已知闪蒸温度和压力，Ki值容易确定，所以联立求解上述（2C+3）个方程比较简单。具体步骤如下：
将E－方程：
代入M-方程：
消去yi ,得到：
将 L= F -V 代入上式： =
令：
汽化率
代入(2-66)式，得到：
汽液相平衡及其计算
B、Margules Equ
C、Wilson Equ.
汽液相平衡及其计算
汽液相平衡及其计算
三元溶液的活度系数 A、Margules Equ.
1 2 3
B、Wilson Equation
汽液相平衡及其计算
自学例题2-1,2-2
根据其余2个变量的规定方法可将闪蒸计算分为如下五类：
表2-4 闪蒸计算类型
规定变量 p,T
闪蒸形式
输出变量 Q, V, L, yi, xi
√* 等温
绝热√
非绝热部分冷凝部分汽化
p,Q=0
p,Q≠0 p,L(或ψ) p(或T),V(或ψ)
T, V, L, yi, xi
T, V, L, yi, xi Q, T, V, yi, xi Q,T(或p),L,yi,xi
14、曾健，胡文励，一种新的泡点计算方法，天然气化工，1995，（1）：52
15、曾健，胡文励，露点计算的一种改进[J]. 天然气化工(C1化学与化工),1999,(5)
16、汪萍，项曙光，一种改进的泡露点计算方法.化工时刊, 2004年 05期
17、李谦,魏奇业,华贲，基于神经网络的多组分混合物泡露点.计算机及应用.化学工程 ,2004,

天然气工程-闪蒸计算

3、气、液相组成yi,xi的计算
y1 0.9959
x1 0.5820
y2 3.89103 x2 0.2670
y3 4.72105 x3 0.1504
3、气、液相组成yi,xi的计算
气相、液相组成归一化处理：
y1 0.9959 y2 3.89103 y3 4.72105
Vci 99.0 255.0 431.920
烃类相态闪蒸计算
二元交互作用系数kij计算
kij

1

2Vc1i/ 6
Vc1j/ 6
Vc1i/ 3 Vc1j/ 3
e

k ji
kii

1

2Vc1i/ Vc1i/ 3
6 Vc1i/ 6 Vc1i/ 3

3、气、液相组成yi,xi的计算
液相组成归一化处理：
xi xi / xi
x1 0.5820 x2 0.2670 x3 0.1504
4、计算PR状态方程参数
1)各单组分的引力系数ai、斥力系数bi：
ai

0.45724 R 2Tc2i pci
bi

0.07780 RTci pci
2、气相摩尔分量V 的计算
判断：
abs (Vj1 Vj ) /Vj1 0.001
若满足上述条件，取V=Vj+1；若不满足，重复迭代计算，直到满足上述条件。
V 0.745
3、气、液相组成yi,xi的计算
气、液相的组成方程：
yi

1
zi
K
Ki
i 1V
xi

1

2-4闪蒸过程计算(ppt,课件)

宽沸程绝热闪蒸过程计算
所谓宽沸程混合物指的是构成混合物各组分的挥发度相
差悬殊，其中一些很容易挥发，而另一些很难挥发，它的
特点就是离开闪蒸罐时各相的量几乎完全决定于相平衡常数。

对这类体系，在很宽的温度范围内，易挥发组分主
要集中在汽相中，而液相中则主要集中了难挥发组分。进
料焓值的增加将使温度提高，但是对汽液两相的流率的影
闪蒸计算类型的异同点
相同点：
都是气化过程，说明可按气化公式计算
气液两相平衡
相当于一块理论板
不同点：
产生气化的原因不同
部分气化或部分冷凝：外界交换热绝热闪蒸：不与外界换热，焓变为零
可调设计变量不同
气化：除P外还要已知一个条件绝热闪蒸：给定P，体系就固定了
2.3.1 等温闪蒸和部分冷凝过程规定：Ｐ、T 计算：Q, V, L, yi, xi
第四节闪蒸过程计算
主要内容
闪蒸过程简介闪蒸过程类型闪蒸过程计算方程等温闪蒸过程计算绝热闪蒸过程计算
闪蒸（ Flash Vaporization）
闪蒸过程实质是一种连续单级蒸馏：液体进料流过阀门等装置，由于压力的突然降低而引起急剧蒸发，产生部分汽化，形成互成平衡的汽液两相，（也可以通过汽相部分冷凝或液相的部分汽化产生平衡的两相）。
在混合物的T-X相图上，闪蒸的状态位于混合物的泡点线和露点线之间。
通过闪蒸过程可以使易挥发组分在汽相中的浓度提高、难挥发组分在液相中的浓度相应提高，从而达到分离提浓的目的。
除非混合物的相对挥发度很大，闪蒸过程获得的分离程度不高，因此，在工业生产实践中，闪蒸通常是作为进一步分离的辅助操作。
f ( (k) ) f ' ( (k) )

2.3.1 等温闪蒸和部分冷凝过程

0 .8785
f()i c11 (K i( K 1 i) zi1 )0.......2 .. .(7 .).1 .
2020/8/3
19
第
二章
例2-8
2.3 闪蒸过程的计算
因f (0.1)＞0，应增大Ψ值。因为每一项的分母中仅有一项变化，所以可以写出仅含未知数Ψ的一个方程。
f()1 1 .6 8 1 0 1 .1 .4 4 1 0 0 ..0 2 3 1 0 0 .3 .7 15
2.3 闪蒸过程的计算
核实闪蒸问题是否成立
T
Tb < T < Td ➢假设闪蒸温度为进料组成的泡点温度
Kizi 1
过冷液体
Td
P
Tb T--X
➢假设K闪izi蒸温1 度为进T料B 组T 成的露点温度
Xi, Yi
闪蒸问
TB T题TD
zi /Ki 1 zi /Ki 1
T D 过 T热蒸汽
2020/8/3
2 P,Q=0
绝热
T,V, yi, L, xi
3 P,Q≠0
非绝热 T,V, yi, L, xi
4 P,L（或ψ）
部分冷凝 Q,T,V, yi, xi
5 P（或T）,V（或ψ ）部分汽化 Q,T（或P）,yi, L, xi
求2C+3变量
2020/8/3
4
第二章
（3）计算方程
1) 物料衡算式
对每一组分i列出物料衡算式：
计算R-R方程导数的公式为：
迭代方程 (k 1)(k)d( ff( (k)()k/))d..........2 .. ..7 ...)2 (
导数方程
d(f(k)) c
(K i1)2zi ....(2 . .7 ..)3 ..

06化工分离工程-闪蒸计算

C
(T , P ) (T , P )
纯组分摩尔焓
2.3.3 等温闪蒸
一、K 与组成无关的计算
首先需判断闪蒸过程是否可行
方法一：已知P
对Z i 进行泡点计算： f (TB ) K i Z i 1 0 试差泡点TB
i 1 C
对Z i 进行露点计算： C Z f (TD ) （ i） 1 0 试差露点TD i 1 K i
K i Zi 1 Zi 若同时成立，闪蒸问题有解。 K 1 i
例液体混合物的汽化（烃类物系）
丙烷30 %，正丁烷10%，正戊烷15 %，正己烷及45 %的混合物（摩尔百分数） 1000kmol/h，在50℃，200kPa下闪蒸的汽液相组成及流率
例5 解：1.核实问题是否成立
对汽液平衡常数与组成有关的闪蒸计算
对 , x i , yi 分层迭代：
开始给定F，Z，P，T 估计初值x，y 由(2—57),(5—58) 计算x，y 比较 x，y的估计值和计算值不收敛收敛输出
如果不直接迭代，重新估计x，y值
计算 K i k i (T , P , x i , yi )
V 令汽相分率： F 有： VV 有： F F L (1 )F i 1, 2 , C FZ i L (1 ) F 试差 (1 ) Fx FK x FZ i i i i (1 ) Fx FK x 使 xi 1及 yi 1
c

( k 1) ( k )
f ( ( k ) ) f ( ( k ) )
Q 的计算
Q FH F VHV LH L
Q—吸热为正，移热为负 H—混合物的摩尔焓对于理想混合：

第三节闪蒸过程的计算2.3 等温闪蒸和部分冷凝过程流程示意图：闪蒸过程的计算方程（MESH ） ⑴物料衡算----M 方程： C 个⑵相平衡--------E 方程： C 个⑶摩尔分率加和式---S 方程： 2个⑷热量平衡式-------H 方程： 1个变量数：3C+8个 (F, F T ,F P ,T,P,V ,L,Q,i i i x y z ,,)方程总数：2C+3个需规定变量数：C+5个其中进料变量数：C+3个（F, F T ,F P ,i z ）根据其余2个变量的规定方法可将闪蒸计算分为如下五类：11=∑=Ci ix11=∑=Ci iy,...C,i Vy Lx Fz i i i 21 =+=Ci x K y i i i ,...2,1 ==LV F LH VH Q FH +=+表2-4闪蒸计算类型2.3.1 等温闪蒸规定：p 、T计算：Q, V , L,i i x y ,一、汽液平衡常数与组成无关 ()P T f K i ,=已知闪蒸温度和压力，i K 值容易确定，所以联立求解上述（2C+3）个方程比较简单。

具体步骤如下： 1. 输出变量求解将E---方程：代入M —方程：消去i y ，得到：将L=F-V 代入上式：汽化率代入（2-66）式，得到：Ci VK V F Fz x iii ,...2,1 =+-=(2-66))1(1-+=i ii K z x ψ（2-67） Ci x K y i i i ,...2,1 ==,...C ,i Vy Lx Fz i i i 21 =+=C i x VK Lx Fz i i i i ,...2,1 =+=FV /=ψ将（2-67）和（2-68）式代入S---方程，得到：两式相减，得：0)1(1)1()(=-+-=∑i ii K z K f ψψ--------------------------闪蒸方程0)1(1)1()(=-+-=∑i ii K z K f ψψ （2-71）)1(1-+=i ii K z x ψ i i i x K y = F=V+L L V F LH VH Q FH +=+通过闪蒸方程（2-71）求出汽化率ψ后，由（2-67）和（2-68）式可分别求出i i y x 和，进而由总物料衡算式（2-64）可求出V 和L,由热量衡算式（2-65）可求出Q汽化率ψ的迭代：设ψ初值，计算:)(ψf可采用Newton-Raphson 法迭代ψ：（2-68）)1(1-+==i ii i i i K z K x K y ψ1)1(11=-+∑=Ci i iK z ψ（2-69）（2-70）1)1(11=-+∑=Ci i ii K z K ψ0)1(1)1()(1=-+-=∑=Ci i ii K z K f ψψ（2-71）2. Q 的计算L V F LH VH Q FH +=+Q-----吸热为正，移热为负H-----混合物的摩尔焓对于理想混合：3. 判断闪蒸过程是否可行的方法方法一：已知T 、P对i Z 进行泡点计算：∑==-=Ci i i B Z K T f 101)( 试差泡点B T对i Z 进行露点计算：∑=⎪⎪⎭⎫⎝⎛=-=Ci i i D K Z T f 101)( 试差露点D T 判断：若D B T T T 闪蒸问题成立方法二：对i Z 在T 、P 下进行露点计算：对i Z 在T 、P 下进行泡点计算：—i Ci P T Li iL Ci P T Vi iV H Hx H Hy H ∑∑====1),(1),(纯组分摩尔焓判断：若同时成立，闪蒸问题有解闪蒸过程计算框图：开始打印 BD BT T T T --=ψ输入T,P,F,Z ()()∑-+-=)1(11i i i k k Z f ψψ计算计算泡点B T []打印，结束−→−<YF εψ)(计算露点D T []22)1(1)1()('-+-∑-=i i i k k Z f ψψ)(')(1ψψψψf f k k -=+汽液平衡常数与组成有关的闪蒸计算对i i y x ,,ψ分层迭代：开始给定F,Z,P,T估计初值x,y ψ计算()i i i i y x P T k K ,,,=),(p T F k i =打印过冷液体−→−>YB T T 过热蒸汽−→−<YD T T 由（2-67），（2-68）计算x,y 归一化i i y x ,比较：估计和归一化值比较：k k ψψ和)1(+如果不直接迭代，重新估计x,y 值由Rachford-Rice 方程迭代()1+k ψ思考题1、相平衡关系可用几种方法来表达。

闪蒸过程计算范文

闪蒸过程计算范文闪蒸过程是一种常见的汽化方式，其原理是通过降低液体的压力，使其在常温下迅速汽化。

闪蒸过程通常用于蒸发器、炉窑等设备中，可以通过瞬间释放液体中的挥发性成分，以提高产品的质量和产量。

下面将详细介绍闪蒸过程的计算方法。

在闪蒸过程中，液体从高压状态变成低压状态，即蒸发而不烧开。

首先，我们需要确定液体的性质，包括饱和蒸汽压、饱和温度等参数。

这些参数可以通过查阅相关的物性数据手册或者进行实验测定获得。

闪蒸过程的计算通常可以分为以下几个步骤：1.确定闪蒸前的液体状态：计算液体的焓和焓差。

液体的焓可以通过查表或者使用热力学软件计算得到。

焓差可以通过闪蒸前和闪蒸后的饱和蒸汽压和温度的差值计算得到。

2.确定闪蒸后的蒸汽质量：根据闪蒸前的液体状态和闪蒸后的压力条件，使用蒸汽表或者蒸发焓公式计算得到闪蒸后的蒸汽的温度和质量。

蒸汽质量也可以通过查表或者使用计算软件进行计算。

3.确定闪蒸过程中的液体和蒸汽的流量：根据设备的流量要求和液体的属性，可以通过质量守恒方程和能量守恒方程计算得到闪蒸过程中的液体流量和蒸汽流量。

液体流量可以通过闪蒸后的液体密度和闪蒸后的液体速度计算得到。

蒸汽流量可以通过闪蒸后的蒸汽密度和蒸汽速度计算得到。

4.确定闪蒸后的冷却效果：闪蒸后生成的蒸汽需要通过冷凝器进行冷却处理。

冷却效果取决于冷凝器的设计参数和冷却介质的属性。

可以通过热传导原理进行计算，确定冷却传热的速率和效果。

5.对闪蒸过程进行总体性能评估：可以通过计算液体和蒸汽的能量平衡，计算设备的热效率和质量效率，并分析各种因素对闪蒸过程的影响。

需要注意的是，闪蒸过程中液体的压力骤降会引起液体的蒸发，液体的温度也会随之降低。

在实际操作中，需要考虑设备的材料和结构强度，避免由于压力骤降引起的瞬间膨胀和爆炸事故的发生。

此外，在进行闪蒸过程计算时，还需要考虑实际操作中的一些细节，如设备的压力损失、管道的阻力、流体的黏性等因素。

这些因素会对闪蒸过程的计算结果产生一定的影响，因此在实际操作中需要进行精确的计算和合理的安全考虑。

lesson 5第二章闪蒸计算

简化计算步骤，方程变形： E方程代入M方程，消去yi ,将L=F-V带入，并设V/F=ψ，则有：
xi
结合S方程有：
zi Ki zi ； yi 1 Ki 1 1 Ki 1
（1）
zi Ki zi =1.0 ； 1.0 1 Ki 1 1 Ki 1

T T dG T dT （5）热量恒算求ψ时的迭代公式：
k 1 K
G T VHV LH L FH F 或 G T HV 1 H L H F G T
K k
K
G HV 1 H L H F 直接迭代法
c V 2 y B B p ln i j ij j 1 RT
3
2.5 闪蒸计算
求解方程组 1、M-物料恒算： Fzi =Lxi + V yi 2、E-相平衡方程： yi =Ki xi 3、S-归一方程： ∑xi =1 ；∑yi =1 4、H-热量恒算： FHF + Q = VHV + LHL 简称MEHS方程组其中 Ki =K(xi ,yi ,p,T) HF =HF (zi ,pF ,TF) HV =HV (yi ,p ,T) HL =HL (xi ,p ,T)
（2）
8
2.5.1等温闪蒸计算
M-eq. Fzi =Lxi + V yi E-eq. yi =Ki xi S-eq. ∑xi =1 ；∑yi =1 MEHS方程组的求解 H-eq. FHF + Q = VHV + LHL
假定一ψ值，就可用（1）式求出xi 、yi ，用（2）式作判别，但当组分数大于3时，收敛不佳，因此将（2）变化为通用的闪蒸方程式： K 1 z

4.闪蒸计算

7
精馏
闪蒸计算
开始输入T，P，F，Z 计算泡点Tb Tb>T?
F
等温闪蒸计算框图
G (e) =
r +1
∑
r
( K i − 1) z i ( K i − 1) e + 1
T低于泡点温度
e
Gr =e − G ′( r )
= −∑
i c
计算露点Td T高于露点温度
2
G′
(r )
zi ( K i − 1) 2 ⎡( K i − 1) e + 1⎤ ⎣ ⎦
r
Td<T?
e =(T −T )/(Td −T ) b b
F
计算xi，yi并归一（2-97，98）计算Ki (2-85) 计算G (2-99)
G < ε ?(ε = 0.001)
T
切线法求e (2-100,101)
打印
8
结束
精馏
闪蒸计算
( Ki − 1) zi G(e) = ∑ ( yi − xi ) = ∑ ( Ki − 1)e + 1
(1) e = 0.5
T − Tb (2) e = Td − TB
5
精馏
闪蒸计算
闪蒸计算能否成立的判断
所设温度必须满足：温度 ∑zi／Ki＞1 和 ∑zi×Ki＞1 若∑zi／Ki≤1 所指定的温度高于露点温度；若∑zi×Ki≤1 所指定的温度低于泡点温度。则所指定的温度下不可能实现闪蒸。
6
T、P 已知: z , F ⎯⎯⎯ x , y , L,V →
2
精馏
闪蒸计算
1）基本方程相平衡关系组分物料衡算归一方程相平衡常数式 2）变量分析变量数： F,V,L,T,P,xi,yi,zi,Ki 方程数：一般取（4C+5）（3C+3）自由度=变量数-方程数= C+2 F, T, P, zi (i=1,…,C-1)

闪蒸上机

专业班级化工三班学号09040403 指导教师刘瑾姓名实验日期化工分离工程上机题目一：等温闪蒸过程计算：1.闪蒸过程以及流程闪蒸是连续单级蒸馏过程。

该过程使进料混合物部分汽化或冷凝得到含易挥发组分较多的蒸汽和含难挥发组分较多的液体。

2.过程的数学描述（2C+3个方程）3.计算的分类4. 计算框图：1. 试问乙酸甲酯（1）0.33、丙酮（2）0.34和甲醇（3）0.33在50℃和85.46kPa 条件下是否存在闪蒸现象。

如果存在闪蒸，计算汽液组成和汽化分率。

已知参数：s s3),,,(y x P T f K i∑∑∑===ΛΛ-Λ-=ck cj kjj kjk c j ij j i x x x 111)(ln 1ln γ例如：⎥⎦⎤⎢⎣⎡+Λ+Λ+Λ++Λ+Λ+Λ+-Λ+Λ+-=33223113233221121331221113312211)ln(1ln x x x x x x x x x x x x x x x γ1.闪蒸问题核实：用安托尼公式计算P i s用wilson 公式计算γi用计算K i用 1>∑iiK z 判断闪蒸是否成立。

2.ψ的迭代公式：∑=-+--=ci ii i K z K d df 122)]1(1[)1()(ψψψ3. 计算x i 、y i :4.归一化x,y ： ∑==ci iii xx x 1∑==ci iii yy y 1核算温度Option Base 1Dim a(), b(), c(), v(3,3), l(3, 3), xy()Dim x(), y(), z(), k(), fq(), dq(), pis(), f, dPP K si i i γ=1>∑i i z K )()()()()1(/)()(k k k k k ΨΨf Ψf ΨΨd d -=+)1(1-+=i ii K Ψz x )1(1-+=i ii i K Ψz K yPrivate Sub Command1_Click()a(1) = 16.1295: a(2) = 16.6513: a(3) = 18.5875b(1) = 2601.92: b(2) = 2940.46: b(3) = 3626.55c(1) = -56.15: c(2) = -35.93: c(3) = -34.29z(1) = 0.33: z(2) = 0.34: z(3) = 0.33t = 323: p = 641v(1, 1) = 1: v(1, 2) = 1.1816: v(1, 3) = 0.52297: v(2, 1) = 0.71891: v(2, 2) = 1v(2, 3) = 0.50878: v(3, 1) = 0.57939: v(3, 2) = 0.97531: v(3, 3) = 1For i = 1 To 3pis(i) = Exp(a(i) - b(i) / (t + c(i)))l(i, 1) = (z(1) * v(1, i) / (z(1) + z(2) * v(1, 2) + z(3) * v(1, 3)))l(i, 2) = z(2) * v(2, i) / (z(1) * v(2, 1) + z(2) + z(3) * v(2, 3))l(i, 3) = z(3) * v(3, i) / (z(1) * v(3, 1) + z(2) * v(3, 2) + z(3))y(i) = Exp(1 - Log(z(1) * v(i, 1) + z(2) * v(i, 2) + z(3) * v(i, 3)) - (l(i, 1) + l(i, 2) + l(i, 3))) k(i) = y(i) * pis(i) / pNextIf z(1) * k(1) + z(2) * k(2) + z(3) * k(3) >1 and z(1) / k(1) + z(2) / k(2) + z(3) / k(3) >1 then Print “存在闪蒸现象，可继续计算”q = 0.5: o = 1While (q - o) / o >= 0.0001 Or (q - o) / o <= -0.0001For j = 1 To 3fq(j) = (k(j) - 1) * z(j) / (1 + q * (k(j) - 1))dq(j) = -((k(j) - 1) ^ 2 * z(j) / (1 + q * (k(j) - 1)) ^ 2)Nextf = fq(1) + fq(2) + fq(3)d = dq(1) + dq(2) + dq(3)o = qq = o - f / dWendFor h = 1 To 3x(h) = z(h) / (1 + q * (k(h) - 1))xy(h) = k(h) * z(h) / (1 + q * (k(h) - 1))NextFor m = 1 To 3x(m) = x(m) / (x(1) + x(2) + x(3))xy(m) = xy(m) / (xy(1) + xy(2) + xy(3))Nextn = (z(1) - x(1)) / (y(1) - x(1))Print”气化率分率为：”;nPrint "液相组成：乙酸甲酯："; x(1) ，"丙酮"; x(2) ，"甲醇：";x(3)Print "气相组成：乙酸甲酯:"; xy(1)，"丙酮:"; xy(2)，"甲醇:"; xy(3)ElsePrint “不存在闪蒸’EndEnd ifEnd Sub第二题：核实闪蒸温度Option Base 1Dim a(), b(), c(), xy()Dim x(), y(), z(), k(), fq(), dq(), pis(), f, dPrivate Sub Command1_Click()a(1) = 20.7936: a(2) = 20.7665b(1) = 2788.15: b(2) = 2911.32c(1) = -52.36: c(2) = -56.51z(1) = 0.5: z(2) =0.5t =333.15: p = 42500y(1) = Exp(0.315559 / (1 + 0.315559 * z(1) / 0.402295 / z(2)) ^ 2)y(2) = Exp(0.402295 / (1 + 0.402295 * z(2) / 0.315559 / z(1)) ^ 2)For i = 1 To 2k(i) = y(i) * pis(i) / pNext计算组成及汽化分率If z(1) * k(1) + z(2) * k(2) + z(3) * k(3) >1 and z(1) / k(1) + z(2) / k(2) + z(3) / k(3) >1 then Print “存在闪蒸，可继续计算”q = 0.5: o = 1While (q - o) / o >= 0.0001 Or (q - o) / o <= -0.0001For j = 1 To 2fq(j) = (k(j) - 1) * z(j) / (1 + q * (k(j) - 1))dq(j) = -((k(j) - 1) ^ 2 * z(j) / (1 + q * (k(j) - 1)) ^ 2)Nextf = fq(1) + fq(2)d = dq(1) + dq(2)o = qq = o - f / dWendFor h = 1 To 2x(h) = z(h) / (1 + q * (k(h) - 1))xy(h) = k(h) * z(h) / (1 + q * (k(h) - 1)) NextFor m = 1 To 2x(m) = x(m) / (x(1) + x(2))xy(m) = xy(m) / (xy(1) + xy(2))Nextn = (z(1) - x(1)) / (y(1) - x(1))Print "x1="; x(1): Print "x2="; x(2) ElsePrint “不存在闪蒸现象，不可再计算’EndEnd ifEnd Sub例2-5Dim x(1 To 3) As SingleDim p As SingleDim t As SinglePublic Function ln(q As Single) As Singleln = Log(q) / 0.434End FunctionPrivate Sub Command1_Click()For i = 1 To 3x(i) = InputBox("请输入" & i & "组分的液相摩尔含量", "数据输入")Next iEnd SubPrivate Sub Command2_Click()p = InputBox("混合气体总压", "数据输入")End SubPrivate Sub Command4_Click()t = InputBox("输入温度初始值（开尔文温度）", "数据输入")End SubPrivate Sub Command3_Click()Dim vml(1 To 3) As Singlevml(1) = 73.52: vml(2) = 89.57: vml(3) = 97.79Dim y1 As Single, y2 As SingleDoDim yd(1 To 3) As SingleFor i2 = 1 To 3yd(i2) = 1Next i2Dim y(1 To 3, 1 To 3) As SingleDim ym(1 To 3, 1 To 3) As Singley(1, 2) = 5741.401: y(2, 1) = -2722.056: y(1, 3) = -1226.628: y(3, 1) = 2698.313: y(2, 3) = -1696.533: y(3, 2) = 11322.895For i = 1 To 3For j = 1 To 3If i <> j Thenym(i, j) = (vml(j) / vml(i)) * Exp(-y(i, j) / (8.314 * t))End IfIf i = j Thenym(i, j) = 0End IfNext jNext iDim hd(1 To 3) As Singlehd(1) = Exp(1 - ln(ym(1, 2) * x(2) + ym(1, 3) * x(3)) - (ym(2, 1) * x(2) / (ym(2, 1) * x(1) + ym(2, 3) * x(3)) + ym(3, 1) * x(3) / (ym(3, 1) * x(1) + ym(3, 2) * x(2))))hd(2) = Exp(1 - ln(ym(2, 1) * x(1) + ym(2, 3) * x(3)) - (ym(1, 2) * x(1) / (ym(1, 2) * x(2) + ym(1, 3) * x(3)) + ym(3, 2) * x(3) / (ym(3, 1) * x(1) + ym(3, 2) * x(2))))hd(3) = Exp(1 - ln(ym(3, 1) * x(1) + ym(3, 2) * x(2)) - (ym(1, 3) * x(1) / (ym(1, 2) *x(2) + ym(1, 3) * x(3)) + ym(2, 3) * x(2) / (ym(2, 1) * x(1) + ym(2, 3) * x(3))))Dim pscs(1 To 3, 1 To 3) As SingleDim ps(1 To 3) As Singlepscs(1, 1) = 14.6363: pscs(1, 2) = 2940.46: pscs(1, 3) = -35.93pscs(2, 1) = 14.5836: pscs(2, 2) = 3150.42: pscs(2, 3) = -36.55pscs(3, 1) = 14.1366: pscs(3, 2) = 2790.5: pscs(3, 3) = -57.15For m = 1 To 3ps(m) = Exp(pscs(m, 1) - pscs(m, 2) / (pscs(m, 3) + t))Next mDim tc(1 To 3) As Single, tr(1 To 3) As SingleDim pc(1 To 3) As Single, pr(1 To 3) As SingleDim w(1 To 3) As Singletc(1) = 508.1: tc(2) = 535.6: tc(3) = 523.25pc(1) = 4701.5: pc(2) = 4154.33: pc(3) = 3830.09w(1) = 0.309: w(2) = 0.329: w(3) = 0.363Dim b(1 To 3) As Single, b0(1 To 3) As Single, b1(1 To 3) As SingleDim zd(1 To 3) As SingleDim yds(1 To 3) As SingleFor n = 1 To 3tr(n) = t / tc(n)b0(n) = 0.083 - 0.422 / ((tr(n)) ^ 1.6)b1(n) = 0.139 - 0.172 / ((tr(n)) ^ 4.2)b(n) = 8.314 * tc(n) * (b0(n) + w(n) * b1(n)) / pc(n)zd(n) = 1 + p * b(n) / (8.314 * t)yds(n) = Exp(2 * b(n) * ps(n) / (8.314 * t) - ln(zd(n)))Next nDim k(1 To 3) As SingleDim my(1 To 3) As Singley1 = 0For i1 = 1 To 3k(i1) = hd(i1) * ps(i1) * yds(i1) * Exp(vml(i1) * (p - ps(i1)) / (8.314 * t)) / (p * yd(i1))my(i1) = k(i1) * x(i1)y1 = y1 + my(i1)Next i1For i5 = 1 To 3my(i5) = my(i5) / y1yd(i5) = my(i5) * yds(i5)Next i5Do例2-9Option Base 1Dim a(3, 3), x(3), pis(3), vil(3), xi(3)Dim r, t, p1, p2, f1Private Sub Command1_Click()a(1, 1) = 1: a(2, 1) = 0.71891: a(3, 1) = 0.57939a(1, 2) = 1.1816: a(2, 2) = 1: a(3, 2) = 0.97513a(1, 3) = 0.52297: a(2, 3) = 0.50878: a(3, 3) = 1pis(1) = 78.049: pis(2) = 81.818: pis(3) = 55.581vil(1) = 83.77: vil(2) = 76.81: vil(3) = 42.05r = 8.314: t = 323.16x(1) = 0.33: x(2) = 0.34: x(3) = 0.33For i = 1 To 3xi(i) = x(i)Nextf1 = 0.5Doffirst = f1xi(1) = xxx(1)xi(2) = xxx(2)xi(3) = xxx(3)fend = f2()If Abs(ffirst - fend) < 0.001 ThenExit DoElsef1 = fendLoopx(1) = xi(1)x(2) = xi(2)x(3) = xi(3)Print x(1), x(2), x(3), fendEnd SubPublic Function ln(x)ln = Log(x) / Log(2.71828)End FunctionPublic Function gama(i)gama = Exp(1 - ln(ai(i)) - (xi(1) * a(1, i) / ai(1) + xi(2) * a(2, i) / ai(2) + xi(3) * a(3, i) / ai(3)))Print xi(1)End FunctionPublic Function ai(i)ai = xi(1) * a(i, 1) + xi(2) * a(i, 2) + xi(3) * a(i, 3)End FunctionPublic Function ki(i)ki = gama(i) * pis(i) * Exp(vil(i) * (p1 - pis(i)) / 1000 / r / t) / p()End FunctionPublic Function p()p = pis(1) * x(1) + pis(2) * x(2) + pis(3) * x(3)End FunctionPublic Function fai()fai = (ki(1) - 1) * xi(1) / (1 + f1 * (ki(1) - 1)) + (ki(2) - 1) * xi(2) / (1 + f1 * (ki(2) - 1)) + _(ki(3) - 1) * xi(3) / (1 + f1 * (ki(3) - 1))End FunctionPublic Function df1df()df1df = -((ki(1) - 1) ^ 2 * xi(1) / (1 + f1 * (ki(1) - 1)) + ki(2) - 1) ^ 2 * xi(2) / (1 + f1 * (ki(2) - 1))(ki(3) - 1) ^ 2 * xi(3) / (1 + f1 * (ki(3) - 1))End FunctionPublic Function f2()f2 = f1 - fai() / df1df()End FunctionPublic Function xxx(i)xxx = xi(i) / (1 + f1 * (ki(i) - 1))End Function。

闪蒸过程的计算

闪蒸后的压力；计算结果：闪蒸后气、液相的温度、流量、组成；过程特点：虽然通常节流后会降温，但热负荷为0。
a
6
3、闪蒸过程数学模型
3.1 等温闪蒸和部分冷凝过程
混合物在压力P，温度T下进行部分冷凝，或绝热闪蒸；求液化率，气、液相量及组成或闪蒸后温度；进料：F， Zi 出料：V， Yi； L，Xi
a
10
a
11
The end
a
12
p,Q=0 p,Q≠0 p,L(或 ψ) p(或 T),V(或 ψ)
闪蒸形式等温绝热
非绝热部分冷凝部分汽化
a
输出变量 Q, V, L, yi, xi T, , T, V, yi, xi Q, T(或 p), L, yi, xi
4
2、闪蒸过程计算
a
7
a
8
a
9
闪蒸计算能否成立的判断
（1）分别用泡点方程和露点方程计算在闪蒸压力下进料混合物的泡点温度和露点温度，然后核实闪蒸温度是否处于泡露点温度之间；（2）假设闪蒸温度为进料组成的泡点温度，则∑(Kizi) 应等于1。若∑(Kizi)＞1，说明TB＜T；再假设闪蒸温度为进料组成的露点温度，则∑(zi/Ki)应等于1。若∑(zi/Ki) ＞1，说明TD＞T。综合两种结果，当TB＜T＜TD 。才构成闪蒸问题。
2.2 等温闪蒸计算（Isothermal flash）中文名称：冷凝和气化。即计算一定温度和压力下的闪蒸过程；已知条件：进料温度、压力、流量及组成；
闪蒸的温度和压力；计算结果：闪蒸后气、液相的流量、组成；
闪蒸所需的热负荷；
a
5
2.3 绝热闪蒸计算（adiabatic flash）中文又称等焓节流。即计算物料节流到一定压力下的闪蒸过程；已知条件：进料温度、压力、流量及组成；

闪蒸过程计算

闪蒸形式等温绝热非绝热
部分冷凝部分汽化
输出变量 Q, V, L, yi, xi T, V, L, yi, xi T, V, L, yi, xi Q, T, V, yi, xi Q, T(或p), L, yi, xi
闪蒸计算类型的异同点
相同点：
都是气化过程，说明可按气化公式计算
气液两相平衡
相当于一块理论板
i 1
露点验证：
4 zi 0.0 80.2 20.5 30.1 71.3＞ 017
i 1K i 4.8 1.960.8 0.33
可见两者都大于1，说明料液的泡点Tb<82.5℃，露点Td>82.5 ℃，因此在给定温度和压力下，料液将分成汽、液两相，属于闪蒸计算
问题。
③ 迭代计算料液的汽化率ψ ：先设定一个ψ值，代入下式分别计算出ｆ和ｆ’
在混合物的T-X相图上，闪蒸的状态位于混合物的泡点线和露点线之间。
通过闪蒸过程可以使易挥发组分在汽相中的浓度提高、难挥发组分在液相中的浓度相应提高，从而达到分离提浓的目的。
除非混合物的相对挥发度很大，闪蒸过程获得的分离程度不高，因此，在工业生产实践中，闪蒸通常是作为进一步分离的辅助操作。
宽沸程绝热闪蒸过程计算
所谓宽沸程混合物指的是构成混合物各组分的挥发度相差悬殊，其中一些很容易挥发，而另一些很难挥发，它的特点就是离开闪蒸罐时各相的量几乎完全决定于相平衡常数。
对这类体系，在很宽的温度范围内，易挥发组分主
要集中在汽相中，而液相中则主要集中了难挥发组分。进
料焓值的增加将使温度提高，但是对汽液两相的流率的影
宽沸程绝热闪蒸过程计算框图
选择T初值
选择ψ初值
计算函数 f(ψ)

闪蒸过程计算

闪蒸过程计算内容－3
等温闪蒸计算（Isothermal flash）中文名称：冷凝和气化即计算一定温度和压力下的闪蒸过程；已知条件：进料温度、压力、流量及组成；闪蒸的温度和压力；计算结果：闪蒸后气、液相的流量、组成；闪蒸所需的热负荷；
闪蒸过程计算内容－4
绝热闪蒸计算（adiabatic flash）中文又称等焓节流；即计算物料节流到一定压力下的闪蒸过程；已知条件：进料温度、压力、流量及组成；闪蒸后的压力；计算结果：闪蒸后气、液相的温度、流量、组成；过程特点：虽然通常节流后会降温，但热负荷为0；
泡点迭代计算步骤
已知P, Xi ; 泡点温度判据？达到泡点温度时，必有ΣYi=1; 若ΣYi>1，温度高于泡点温度；若ΣYi<1，温度低于泡点温度；（为什么？）
泡点迭代计算步骤
①假设温度初值T0 ; ②根据P, Xi, T0 计算Ki； ③由Yi=KiXi，计算Yi； ④判断ΣYi=1？若满足，则计算结束； ⑤判断式不满足，修改T0，得到T1，返回②继续迭代，直至满足 ΣYi=1 ；思考：如何修改T0，得到T1？
闪蒸过程计算内容－2
露点计算（dew point）什么是露点？气相混合物在一定压力下降温，当出现第一个微小的液滴，且该液滴的产生并不改变相的组成，该温度称为露点温度；已知条件：物料压力（或温度）、组成；计算结果：露点温度或压力；
闪蒸过程计算内容－2
思考：露点计算判据？判据 ΣXi=1; 若ΣXi>1，温度低于露点温度；若ΣXi<1，温度高于露点温度；
闪蒸过程数学模型
混合物在压力P, 温度T 下进行部分冷凝，或绝热闪蒸；求液化率，气、液相量及组成或闪蒸后温度；进料：F, Zi 出料：V, Yi; L, Xi;

闪蒸过程的计算

第三节闪蒸过程的计算2.3 等温闪蒸和部分冷凝过程流程示意图：闪蒸过程的计算方程（MESH ） ⑴物料衡算----M 方程： C 个⑵相平衡--------E 方程： C 个⑶摩尔分率加和式---S 方程： 2个⑷热量平衡式-------H 方程： 1个变量数：3C+8个 (F, F T ,F P ,T,P,V ,L,Q,i i i x y z ,,)方程总数：2C+3个需规定变量数：C+5个其中进料变量数：C+3个（F, F T ,F P ,i z ）根据其余2个变量的规定方法可将闪蒸计算分为如下五类：11=∑=Ci ix11=∑=Ci iy,...C,i Vy Lx Fz i i i 21 =+=Ci x K y i i i ,...2,1 ==LV F LH VH Q FH +=+表2-4闪蒸计算类型2.3.1 等温闪蒸规定：p 、T计算：Q, V , L,i i x y ,一、汽液平衡常数与组成无关 ()P T f K i ,=已知闪蒸温度和压力，i K 值容易确定，所以联立求解上述（2C+3）个方程比较简单。

具体步骤如下： 1. 输出变量求解将E---方程：代入M —方程：消去i y ，得到：将L=F-V 代入上式：汽化率代入（2-66）式，得到：Ci VK V F Fz x iii ,...2,1 =+-=(2-66))1(1-+=i ii K z x ψ（2-67） Ci x K y i i i ,...2,1 ==,...C ,i Vy Lx Fz i i i 21 =+=C i x VK Lx Fz i i i i ,...2,1 =+=FV /=ψ将（2-67）和（2-68）式代入S---方程，得到：两式相减，得：0)1(1)1()(=-+-=∑i ii K z K f ψψ--------------------------闪蒸方程0)1(1)1()(=-+-=∑i ii K z K f ψψ （2-71）)1(1-+=i ii K z x ψ i i i x K y = F=V+L L V F LH VH Q FH +=+通过闪蒸方程（2-71）求出汽化率ψ后，由（2-67）和（2-68）式可分别求出i i y x 和，进而由总物料衡算式（2-64）可求出V 和L,由热量衡算式（2-65）可求出Q汽化率ψ的迭代：设ψ初值，计算:)(ψf可采用Newton-Raphson 法迭代ψ：（2-68）)1(1-+==i ii i i i K z K x K y ψ1)1(11=-+∑=Ci i iK z ψ（2-69）（2-70）1)1(11=-+∑=Ci i ii K z K ψ0)1(1)1()(1=-+-=∑=Ci i ii K z K f ψψ（2-71）2. Q 的计算L V F LH VH Q FH +=+Q-----吸热为正，移热为负H-----混合物的摩尔焓对于理想混合：3. 判断闪蒸过程是否可行的方法方法一：已知T 、P对i Z 进行泡点计算：∑==-=Ci i i B Z K T f 101)( 试差泡点B T对i Z 进行露点计算：∑=⎪⎪⎭⎫⎝⎛=-=Ci i i D K Z T f 101)( 试差露点D T 判断：若D B T T T 闪蒸问题成立方法二：对i Z 在T 、P 下进行露点计算：对i Z 在T 、P 下进行泡点计算：—i Ci P T Li iL Ci P T Vi iV H Hx H Hy H ∑∑====1),(1),(纯组分摩尔焓判断：若同时成立，闪蒸问题有解闪蒸过程计算框图：开始打印 BD BT T T T --=ψ输入T,P,F,Z ()()∑-+-=)1(11i i i k k Z f ψψ计算计算泡点B T []打印，结束−→−<YF εψ)(计算露点D T []22)1(1)1()('-+-∑-=i i i k k Z f ψψ)(')(1ψψψψf f k k -=+汽液平衡常数与组成有关的闪蒸计算对i i y x ,,ψ分层迭代：开始给定F,Z,P,T估计初值x,y ψ计算()i i i i y x P T k K ,,,=),(p T F k i =打印过冷液体−→−>YB T T 过热蒸汽−→−<YD T T 由（2-67），（2-68）计算x,y 归一化i i y x ,比较：估计和归一化值比较：k k ψψ和)1(+如果不直接迭代，重新估计x,y 值由Rachford-Rice 方程迭代()1+k ψ思考题1、相平衡关系可用几种方法来表达。