第三节 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：

1

1

=∑=C

i i

x

1

1

=∑=C

i i

y

,...C

,i Vy Lx Fz i i i 21 =+=C

i x K y i i i ,...2,1 ==L

V 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：

C

i V K V F Fz x i

i

i ,...2,1 =+-=

(2-66)

)

1(1-+=

i i

i K z x ψ

（2-67）

（2-68）

)1(1-+=

=i i

i i i i K z K x K y ψC

i 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 =+=F

V /=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 i

i K z K f ψψ--------------------------闪蒸方程

0)

1(1)1()(=-+-=∑i i

i K z K f ψψ （2-71）

)

1(1-+=

i i

i 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. Q 的计算

L V F LH VH Q FH +=+

1

)

1(11

=-+∑=C

i i i

K z ψ

（2-69）

（2-70）

1)1

(11=-+∑=C

i i i

i K z K ψ0)1(1)1()(1

=-+-=

∑=C

i i i

i K z K f ψψ（2-71）

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：

∑==-=C

i i i B Z K T f 101)( 试差泡点B T

对i Z 进行露点计算：

∑=⎪⎪⎭⎫

⎝⎛

=-=C

i i i D K Z T f 1

01)( 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：

判断：

若 同时成立，闪蒸问题有解

闪蒸过程计算框图：

—i C

i P T Li i

L C

i P T Vi i

V H H

x H H

y H ∑∑===

=1

)

,(1)

,(纯组分摩尔焓

开始打印 B

D B

T 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−→−

计算露点D T []

2

2

)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 ,,,=

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

)

,(p T F k i =打印过冷液体−→−>Y

B T T 过热蒸汽

−→−

D T T 不收

敛 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(+

收敛

输出