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化工过程分析与综合习题答案


绘该流股,试举例说明。
∆H Q C W T T
W=1 Ts=10 Cp=10
若 Cp 不随 T 变化 ∆H 10 T 10
若C 10 0.05T 则∆H 0.05T 9.5T 100
若C 10 0.05T 则∆H 0.05T 9.5T 100
可见,若 Cp 不随 T 变化,图形为一直线; 若 Cp 随 T 增大,图形
进料变量数 c+2
合计
c+N+M+5
Nau 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
Nvu= c+N+M+5+10= c+N+M+15
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
(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。
00101 10000 R3= 0 1 0 1 0 10001 01100
10001 01010 R4= 0 1 1 0 0 11010 00101
计算顺序为:(3,4),(1,2,3,5,6)
3-5
变量数:ω1——ω5,x1——x5,s, t, p 13 个变量。
方程数:7 个
自由度 d=13-7=6 个
V1
L2 x2i
计算顺序如下:
F2 V2
F3
Qc
F4
X2i
F1
Y1i
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
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
所以计算顺序为:5,(1,2,3,4,6,8,9),7
2.
6
B
1
2C 3 A 4
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
11
2
B1 1
1 14
C
11111 16
f1 1 1 2 1 1 1 2 2
S9 和 S10 之间断开 S10(考虑权因子 2<5),回路 B,C 打开
0011
R=
1000 0100
1000
7 为一步循环回路,去掉,则邻接矩阵为:
001 R= 1 0 0
010 010 R2= 0 0 1 100 100 R3= 0 1 0 001
所以计算顺序表为:
计算顺序 1 2 3
A
1
2
C
5
7
B
节点 (1,2,3,4)
7 6,5
3
4
6
Loop Matrix:
S2 S3 S4 S5 S6 S7 S8 S9 S10 S11 R
础,逐步调优。 (2) 夹点技术法:以热力学原理和分析方法为基础,以最小能耗为
化物流工艺参数,得工程负荷,达到节能的目的。确定各物流适宜的传热温差贡
献值,从而改善夹点。
具有一个热阱(或热源)和多个热源(或热阱),满足:
Ui ai
Ti
i— 第 i 台换热器。
多个热源与多个热阱匹配换热:
hj aj
T j
j— 第 j 个物流
找到一参照物流 r,则:T j
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:
010010
001000
R=
000101 001000
010100
100000
将 3.4 看做一个节点:
01010 00100 R= 0 0 0 0 1 01100 10000
01100 00001 R2= 1 0 0 0 0 00101 01010
A1
1
13
B
1
11
3
C
1
111
4
f1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
S2,S8 包含于 S11
S4,S10 包含于 S9
S3,S5,S6 包含于 S7
断开 S11,S9,S7 则回路 A,B,C 打开。
3-4
1.
9
A
8
B
1
2
3
4
C
5
6
7
Loop Matrix:
S2 S3 S4 S5 S6 S7 S8 S9 S10 R
0010001 1011010 0000101 R2= 1 0 1 0 0 0 0 0010001 0100000 0101010
1011010 0101111 1110000 R3= 0 1 0 1 0 1 0 1011010 0010001 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:
工艺给出ω5,还需五个设计变量。
(1) 该系统的双层图为:
ω5
F1
F2
F3
F4
F5
F6
F7
ω1 x1 ω2 x2 ω3 x3 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
3-1 8
6
5
7
16
1
2
15
17
3
4
13
14
10
11
12 9
3-2
2
4
5
12
11
6
1
3
7
8
9
10
3-3 1.单元串搜索法 (1)1,2,3,4,3---合并 3,4---1,2,(3,4)
(2)1,2,(3,4),6,5,2---合并 2,3,4,5,6---1,(2,
3 4
,6,5)
(3)1,(2,
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。
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:
A1 1
11 4
B
1
111
4
C
11
2
f1 2 1 1 1 1 1 1 1
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:
0100000 0010001 0001010 R= 0 0 0 0 0 0 1 0100000 0000100 1010000
F1
F2
F3
F4
V1 y1i V2 y2i L2 x2i Qc T1 P1 T2 P2
局部度为 1:y1i ,T1,P1,y1i
(2)消去 y1i,Qc,F1,F3
F2
F4
V1
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