L2
x2i
T1
P1
T2
P2
4-1 如何理解 T-H 图中横坐标 H（焓）的物理意义？ T-H 图上横坐标 H 的物理意义不同于物理化学中的焓，其物理意 义为每秒钟流过管横截面（与流体流动的方向垂直的截面）的流体所 具有的焓（热量） 。 4-2 当一过程流股的比热容随其温度变化较大时， 如何在 T-H 图上标 绘该流股，试举例说明。 ∆H Q C W T T ∆H 10 T W=1 10 9.5T 9.5T 100 100 Ts=10 Cp=10
9
8
A
1 5
Loop Matrix:
B
2 3 4 7
C
6
S2 S3 S4 S5 S6 S7 S8 S9 S10 R A B C f 1 1 1 1 1 1 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 3 3 4
S2, S7 包含于 S8 S9, S10, S3, S5, S6 包含于 S4 所以断开 S4，B,C 回路打开，断开 S8，A 回路打开。 计算顺序用单元串搜索法： （1）1,2,3,4,6,2---------1， （2,3,4,6） （2）1， （2,3,4,6） ，9,1-----（1， （2,3,4,6） ，9） （3） （1， （2,3,4,6） ，9） ，8,3-----（1， （2,（3,4,8） ，6） ，9） 在 （1,2,3,4,6,8,9） 中有 3 个回路分别是 （1,2,9） ， （3,4,8） ， （2,3,4,6） （4）5 不在任何回路中，可首先计算。 所以计算顺序为：5， （1,2,3,4,6,8,9） ，7 2.
6
S2，S6，S7，S8，S9，S10 包含于 S3 S5 包含于 S4 断开 S3,A,B 回路打开，断开 S4,C 回路打开。 2 系统的邻接矩阵：
0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 1 0 1 0 R= 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 1 0 1 1 0 1 0 0 0 0 0 1 0 1 2 R = 1 0 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 1 0 1 0 0 1 0 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 3 R = 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 1 0 1 01 1,2,3,4 看做一个拟节点，所得的邻接矩阵为： 0 0 1 1 1 0 0 0 R= 0 1 0 0 1 0 0 0 7 为一步循环回路，去掉，则邻接矩阵为： 0 0 1 R= 1 0 0 0 1 0 0 1 0 2 R = 0 0 1 1 0 0 1 0 0 3 R = 0 1 0 0 0 1 所以计算顺序表为：
ω5
F1
F2
F3
F4
F5
F6
F7
ω1
x1 ω2
Hale Waihona Puke x2 ω3x3 ω4
x4 x5
t
p
s
局部度为 1：x1，t，p，s （2） 消去 x1，t，s，F2, F4, F7 F1 F3 F5 F6
ω1
ω2
x2 ω3
x3 ω4
x4 x5 p
局部度为 1：ω1 ，x3 ，x4 ，x5 （3）消去ω1 ，x3 ， F3 F5
d= c+N+M+15 2-5 2-6 2-7 简捷算法：Reflex Ratio：-1.3 Light Key：Methanol 0.95 Heavy Key：Ethanol 0.1585 Pressure：Condenser：1.9 公斤 Reboiler：1.8 公斤 最小回流比为：3.529 实际回流比：4.588 最小理论板数：14.47 实际板数：26.18 进料板：10.47 逐板计算：27 块塔板，11 板进料，塔顶采出：31.67kmol/hr，回流比：4.6
ω2
x2
ω3
ω4
x4
x5
p
局部度为 1：ω2 ，ω4 （4）消去ω2 ，ω4 x2 ，ω3，x4 ，x5，p 求解顺序如下： ω4 ω3 F5 F6 F3 局部度均为 0，选为设计变量。
X4
F4
t
F1
ω1
F2
X1
F7 3-6
S
描述过程系统的独立方程有： 物料平衡：V1y1i= V2y2i+ L2x2i F1（V1，V2，L2，y1i，y2i，x2i）=0 V1= V2+ L2 F2（V1，V2，L2）=0 能量平衡：V1H1= V2H2+ L2H3+Qc F3（V1，V2，L2，Qc，T1，P1，T2，P2）=0 相平衡：y2i=kx2i F4（y2i，x2i,T2，P2）=0 （1） 该系统的双图层为： F1 F2 F3 F4
6
B
1 2 C 5
注意：回路 C 是指回路（1,5,4,3,6） Loop Matrix： S2 S3 S4 S5 S6 S7 S8 S9 S10 R A B C f 1 1 1 1 1 1 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2 1 1 2 2 4 6
3 A
4
S9 和 S10 之间断开 S10（考虑权因子 2<5）,回路 B,C 打开 S4 和 S5 之间断开 S4（权因子 1<2）,回路 A 打开 用邻接矩阵法确定计算顺序： 0 1 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 0 1 R= 0 0 1 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 0 0 0 0 0 将 3.4 看做一个节点：
0 1 0 1 0 0 0 1 0 0 R= 0 0 0 0 1 0 1 1 0 0 1 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 1 2 R = 1 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 1 0 1 0 0 0 1 0 1 1 0 0 0 0 3 R = 0 1 0 1 0 1 0 0 0 1 0 1 1 0 0 1 0 0 0 1 0 1 0 1 0 4 R = 0 1 1 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 计算顺序为： （3,4） ， （1,2,3,5,6） 3-5 变量数：ω1——ω5，x1——x5，s, t, p 方程数：7 个 自由度 d=13-7=6 个 工艺给出ω5，还需五个设计变量。 （1） 该系统的双层图为： 13 个变量。
hj aj T j
（P115）
Ui ai
Ti
j— 第 j 个物流
找到一参照物流 r，则：T j
hr a j h j ar Tr
每一物流的传热温差贡献值都确定以后， 按确定夹点位置的两种方法，
确定改进后的夹点位置，进行热回收系统的设计。 4-7 过程系统总组合曲线的物理含义是什么？如何使计算结果符合 现场生产工况？ 总组合曲线表达了温位与热流量的关系。 形象的描述了需要补充热量 的温位以及可以回收热量的温位；夹点上方即热阱，只需要热公用工 程；夹点下方即热源，只需要冷公用工程。 可以确定出不同温位的共用工程用量的大小。 在实际工况中有指导意 义。 4-8 如何诊断一过程系统的用能状况？ 分析过程系统的夹点， 看现有的夹点位置与最优的夹点位置是不是在 同一个位置。绘制总组合曲线，确定不同温位的公用工程用量，与实 际所用的公用工程相比较，确定有没有用能的浪费。举例略。
若 Cp 不随 T 变化 若C 若C 10 10 0.05T 0.05T
则∆H 则∆H
0.05T 0.05T
可见，若 Cp 不随 T 变化，图形为一直线; 若 Cp 随 T 增大，图形 为一下弯曲线；若 Cp 随 T 减小，图形为一上弯曲线； 4-3 当一过程流股被加热时由液态变为气态，试举例说明如何在 T-H 图上标绘该流股？
习题解答 2-1 （1）d=n-m n=4(c+2) m=c+c+1+1=2c+2 d=4(c+2)-(2c+2)=2c+6 给定流入流股：2(c+2) 平衡级压力：1 所以没有唯一解 （2）存在热损失 n=4(c+2)+1 m= =2c+2 d=2c+7 给定 2c+5 所以没有唯一解 （3）n=2(c+2)+2+2+1=2c+9 m=1+c+2=c+3 d=c+6 给定进料：c+2 冷却水进口温度：1 所以没有唯一解 2-2（1）Nv=3(c+2) （2）物料衡算：FiZFi=VyFi+LxFi (i=1,2……c) 热量衡算：FHF=VHV+LHL 相平衡：yFi=kixFi (i=1,2……c) 温度平衡：TV=TL 压力平衡：PV=PL （3）Ne=2c+3 （4）d= Nv- Ne=c+3 （5）进料（c+2）和节流后的压力（1） 2-3 Nxu 压力等级数 1 进料变量数 2(c+2)=4+3=7 合计 9 u Na 串级单元数 1 回流分配器 2 侧线采出单元数 2 传热单元数 5 合计 15 u Nv =9+15=24 d=24 给定的不满足要求，还需给定入塔混合物的温度，两塔的操作压力，塔 2 的回流比。 2-4 Nxu 压力等级数 N+M+1+1+1(N 和 M 为两个塔的塔板数) 进料变量数 c+2 合计 c+N+M+5 u Na 串级单元数 4 回流分配器 4 侧线采出单元数 1 传热单元数 4 合计 10 u Nv = c+N+M+5+10= c+N+M+15