多组分物系的泡点和露点计算.pdf

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12.22.22.22.2多组分物系的泡点和露点计算多组分物系的泡点和露点计算多组分物系的泡点和露点计算多组分物系的泡点和露点计算BubblePointandDewPointCalculationsThislecturewillmainlycover:

BubblepointandDewPointtemperatureandpressurecalculationmethodsSomeexamplesofBubblepointandDewpointtemperaturecalculations22.2.1泡点温度和压力的计算泡点温度和压力的计算一、泡点温度的计算一、泡点温度的计算

（1）平衡常数与组成无关的泡点温度计算）平衡常数与组成无关的泡点温度计算

（2）平衡常数与组成有关的泡点温度计算二、泡点压力的计算（自学为主）平衡常数与组成有关的泡点温度计算二、泡点压力的计算（自学为主）2.2.2露点温度和压力的计算（自学为主）露点温度和压力的计算（自学为主）一、平衡常数与组成无关的露点温度和压力的计算二、平衡常数与组成有关的露点温度和压力的计算一、平衡常数与组成无关的露点温度和压力的计算二、平衡常数与组成有关的露点温度和压力的计算教学内容教学内容3重点：

重点：

泡点温度的计算，特别是平衡常数与组成无关的泡点温度计算泡点温度的计算，特别是平衡常数与组成无关的泡点温度计算难点：

难点：

平衡常数与组成有关的泡点温度计算平衡常数与组成有关的泡点温度计算教学重点和难点教学重点和难点4如果将一个液体混合物在恒压下加热到某一温度时，液体中出现第一个微小的气泡，并且该气泡的产生并不改变液相的组成，则该温度称为该液体混合物在该压力下的泡点温度；如果将一个液体混合物在恒压下加热到某一温度时，液体中出现第一个微小的气泡，并且该气泡的产生并不改变液相的组成，则该温度称为该液体混合物在该压力下的泡点温度；如果将一个气体混合物在恒压下冷却到某一温度时，气体中出现第一个微小的液滴，并且该液滴的产生并不改变气相的组成，则该温度称为该混合物在该压力下的露点温度。

如果将一个气体混合物在恒压下冷却到某一温度时，气体中出现第一个微小的液滴，并且该液滴的产生并不改变气相的组成，则该温度称为该混合物在该压力下的露点温度。

在泡点下，液体与气泡形成两相；在露点下，气体和液滴亦形成两相。

只是气泡和液滴均为无穷小，故不会对组成产生任何影响。

在泡点下，液体与气泡形成两相；在露点下，气体和液滴亦形成两相。

只是气泡和液滴均为无穷小，故不会对组成产生任何影响。

泡点温度和露点温度泡点温度和露点温度5Bubblepointtemperature?

BubblePointistheverystateatwhichvaporizationisabouttooccur.?

BubblePointTemperatureCalculationataGivenPressure?

BubblePointPressureCalculationataGivenTemperature?

VaporFractionis0atBubblePoint6Dewpointtemperature?

DewPointistheverystateatwhichcondensationisabouttooccur.?

DewPointTemperatureCalculationataGivenPressure?

DewPointPressureCalculationataGivenTemperature?

VaporFractionis1atDewPoint从过冷液体至过热气体的变化过程从过冷液体至过热气体的变化过程8DifferencebetweenGasandVapor?

Forgas,TTc?

Forvapor,TTc?

T:

Systemtemperature,Tc:

Criticaltemperature?

“MethaneGas”butnot“MethaneVapor”?

“WaterVapor”butnot“WaterGas”9泡露点计算是分离过程设计中最基本的汽液平衡计算。

例如在精馏过程的严格计算中,为确定各塔板的温度，要多次反复进行泡点温度的运算。

为了确定适宜的精馏塔操作压力，就要进行泡露点压力的计算。

在给定温度下作闪蒸计算时，也是从泡露点温度计算开始，以估计闪蒸过程是否可行。

泡露点计算是分离过程设计中最基本的汽液平衡计算。

例如在精馏过程的严格计算中,为确定各塔板的温度，要多次反复进行泡点温度的运算。

为了确定适宜的精馏塔操作压力，就要进行泡露点压力的计算。

在给定温度下作闪蒸计算时，也是从泡露点温度计算开始，以估计闪蒸过程是否可行。

10分离过程设计中最基本的气液平衡计算。

分离过程设计中最基本的气液平衡计算。

例如：

例如：

精馏计算：

各塔板温度-泡点计算精馏计算：

各塔板温度-泡点计算操作压力-泡露点压力计算操作压力-泡露点压力计算等温闪蒸计算：

等温闪蒸计算：

估计闪蒸过程是否可行-泡露点温度计算估计闪蒸过程是否可行-泡露点温度计算泡露点计算泡露点计算11泡点和露点计算类型泡点和露点计算类型露点压力露点温度泡点压力泡点温度求解量规定量（C个）计算类型121,cxxxPLcyyyTL21,121,cxxxTLcxxxTL21,cxxxPL21,cyyyPL21,121,cyyyPL121,cyyyTL计算使用的方程主要有：

相平衡方程和摩尔分率方程计算使用的方程主要有：

相平衡方程和摩尔分率方程12CalculationtypesspecifiedTofindBubble-pointTBubble-pointpDew-pointTDew-pointpcxxxp,21KcxxxT,21Kcyyyp,21KcyyyT,21KcyyyT,21Kcyyyp,21KcxxxT,21Kcxxxp,21KForbubble-point,dew-pointandflashcalculations,onlyasingleequilibriumstageisconsidered（butawidespectrumofseparationoperationsisdescribed）.Inallcases,thecalculationaremadebycombiningmaterialbalanceswithphaseequilibriumBubble-pointandDew-pointCalculationforMulticomponent2.2多组分物系的泡点和露点计算多组分物系的泡点和露点计算Bubble-pointandDew-pointCalculationforMulticomponentSystems2.2.1泡点温度和压力的计算泡点温度和压力的计算2.2.2露点温度和压力的计算露点温度和压力的计算2.2.1泡点温度和压力的计算泡点温度和压力的计算Calculationforbubble-pointtemperatureandpressure规定液相组成规定液相组成xx和压力和压力pp（或温度（或温度TT），计算汽相组成），计算汽相组成yy和温度和温度TT（或压力（或压力pp）。

）。

已知：

已知：

x、px、p计算：

计算：

y、Ty、T泡点温度计算泡点温度计算已知：

已知：

x、Tx、T计算：

计算：

y、py、p泡点压力计算泡点压力计算关键在于求关键在于求Ki

（1）相平衡关系：

）相平衡关系：

C1,2,.,i=iiixKyC个个

（2）摩尔分率加和方程：

）摩尔分率加和方程：

1个个C1若系统包含若系统包含C个组分，则未知变量数为个组分，则未知变量数为C+1个，需要寻找个，需要寻找C+1个独立关系式。

个独立关系式。

01=iiixK泡点方程泡点方程Bubblepointequation1=iiy即即16TheK-valuesarenonlinearinpressureandtemperatureandarecompositiondependent.Therefore,iterationproceduresarerequiredtosolveforbubble-pointanddew-pointconditions.ThemostwidelyemployednumericalmethodisNewton-Raphson.17一、泡点温度的计算一、泡点温度的计算-平衡常数与组成无关平衡常数与组成无关VViifb32fTP.iiiiiiKK1iiiSbbb.23LLifKTTTTKTKPPKTPK=+=+=.321*）,（43数据回归计算获得图查得数据回归计算获得图查得iii采用泡点方程采用泡点方程偏低。

说明若偏高；说明计算中：

若偏低。

说明若偏高；说明计算中：

若TxKTxKiiii,1,1NOxKyTTYESTfxKyKKTPTxKTfiiiiiiiPiCii结束）（图查由设计算方法：

结束）（图查由设计算方法：

设给定设给定=）452（01）（1缺点是收敛速度较慢缺点是收敛速度较慢相平衡常数法相平衡常数法轻烃类物系轻烃类物系常取纯物质的沸点作为温度的迭代初值常取纯物质的沸点作为温度的迭代初值相平衡常数法相平衡常数法低压下理想混合物低压下理想混合物PpKsii=设设Tpisyi相平衡关系式：

相平衡关系式：

isiixPpy=摩尔分率加和方程：

摩尔分率加和方程：

1=iiyiiy1NY结束结束手算：

手算：

=10-2，机算：

，机算：

=10-4缺点是收敛速度较慢缺点是收敛速度较慢该情形下：

该情形下：

20Ingeneral,atrialanderrorprocedureisrequired.1.GuessaT2.DetermineKi3.CalculateKi（TBP）xiIfnot=1,thenguessanotherTIf=1,thenyi=Ki（TBP）xiTheyicalculatedarethemolefractionsofthefirstbubbleofgasformed.BubblePointCalculationBubblePointCalculation21SpecifiedpTKiiixK（）TfYesExitAdjustT22DewPointCalculationDewPointCalculationTrialanderrorprocedure1.GuessaT2.DetermineKi3.Calculateyi/Ki（TDP）Ifnot=1,thenguessanotherTIf=1,thenxi=yi/Ki（TDP）Thexicalculatedarethemolefractionsofthefirstdropofliquidformed相对挥发度法相对挥发度法与汽液平衡常数相比，相对挥发度对温度和压力的变化不敏感与汽液平衡常数相比，相对挥发度对温度和压力的变化不敏感sksikiikppKK=ikikixKy=1=iikikiixKy=iiikkxK1故=iiikiikxx设设Tpis,pksikKkpks=KkPTTTYyiN手算：

手算：

=0.5C优点：

收敛速度较快。

优点：

收敛速度较快。

1=iiSiixKPPK1.000.95131.3440.3791009811070T（设）iixK例例2-4：

计算塔釜温度：

计算塔釜温度（完全理想系）（完全理想系）已知：

已知：

1.2.、3.常