泡点和露点计算

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）？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2.2多组分物系的泡点和露点计算Bubble-pointandDew-pointCalculationforMulticomponentSystems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）气液平衡系统气相液相？定义哪些变量称为设计变量一、气液平衡系统设计变量多组分泡点、露点计算的类型二、泡露点计算重点、难点相平衡常数Ki•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：Ki的计算(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？（2）活度系数、逸度系数法计算K值LiquidGasIdealsolutionRealsolutionIdealgasIdealsolutionRealgasnotexistPPKsiiPPKsiiiViLiiffK0,ViLiiiffK0,PfKViLiiiˆ0,RTppVexpppxyKsiLiVisisiiii)(ˆ三、泡点温度的计算Calculationforbubble-pointtemperatureandpressure三、泡点温度的计算Bubble-pointTemperature(Tb)Calculation1.Ki与组成无关：if),(PTfKi泡点方程：011CiiixKTf计算过程：已知p设T计算或查图得Ki计算1)(1CiiixKTf)(Tf结束输出T，y调整T是否例题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=62’C戊烷,K=1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（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=86’C•计算过程见Excel（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Ki值1）p-T-K图（烃类物系）2）简化表达式：PPKsii/3）经验关系式三、泡点温度的计算（小结）（3）调整温度TT设高了，降低T。01)(iixKTf01)(iixKTfT设低了，提高T。三、泡点温度的计算练习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ppKsii/viLii/ffK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度•ln（101.3)=16.0842-4328.4/(t0+273.2)•t0=104.3’C2.Ki与组成有关：由状态方程法或活度系数法求取Ki：yxPTfKi,,,ViLiiKˆˆRTPPvPPxyKsiLiVisisiiiii)(expˆ（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iV＝1，作第一次迭代计算pis、ViL、is、i计算Ki和yi计算yi是否第一次迭代圆整yi，计算iVYyi有无变化YNNLnyiN调整TY输出T，y结束活度系数法计算泡点温度的框图If:c,,TpfKiNNYYWhetherfirstiterationornotStartInputp,xSetTand1ˆViasfirstiterationCalculateisiLisivp,,,CalculateiiyK,CalculateiyRoundiyCalculateViˆiyChangeornotiynOutputT,yEndAdjustTWhetherfirstiterationornot几点说明：（1）内、外循环的安排：当压力不大时（2MPa以下），Ki对yi不敏感，而对温度较为敏感，因此将yi放在内层循环。（2）圆整yi：oldioldinewiyyy（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［2－5］四、露点温度计算四、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Ki计算1/)(1CiiiKyTf)(Tf结束输出T，x调整T是否例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=86’C练习2•求含乙烷(1)0.1、丙烯(2)0.35、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（一）泡点压力的计算仍然依据的是泡点方程：011CiiixKpf当汽相为理想气体，液相为理想溶液时：ciisibxpp1当汽相为理想气体，液相为非理想溶液时：ciisiibxpp1当Ki=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。开始输入T，x及有关参数估计p,并令iV＝1，作第一次迭代计算pis、ViL、is、i计算Ki和yi计算yi是否第一次迭代圆整yi，计算iVYyi有无变化YNNLnyiN调整pY输出p，y结束活度系数法计算泡点压力的框图NNYYWhetherfirstiterationornotStartInputT,xEstimatepand1ˆViasfirstiterationCalculateisiLisivp,,,CalculateiiyK,CalculateiyRoundiyCalculateViˆiyChangeornotiynOutputp,yEndAdjustpWhetherfirstiterationornot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iV和iL计算Ki计算Kixi第一次迭代归一化yiKixi是否变化YY调整pNNNY输出p和yKixi=1参见例［2－6］（二）露点压力计算•类似泡点压力计算，仅泡点压力方程不同本章总结•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Ki计算1)(1CiiixKTf)(Tf结束输出T，y调整T是否已知p设T计算或查图得Ki计算1/)(1CiiiKyTf)(Tf结束输出T，x调整T是否