(１)给定各级温度 ｔｊ 和各级气相流率 Ｖｊ 的初值
别为:ｚ１ ＝ ０. ３ꎬｚ２ ＝ ０. ３ꎬｚ３ ＝ ０. ４ꎬ塔压为 Ｐ ＝ ６８９������ ４
假设 ｔ１ ＝ １５ ℃ ꎬｔ２０ ＝ １１０ ℃ ꎬ其他各级温度线性
ｋＰａꎬ塔顶饱和液体回流( 即 Ｖ１ ＝ ０) ꎬ回流比 Ｒ ＝ ２ꎬ塔
士ꎬ研究方向:杂环超分子化合物设计、合成及应用的研究ꎮ Ｅ － ｍａｉｌ:ｌｉｕｈｕｉｊｕｎ＠ ｕｓｃ. ｅｄｕ. ｃｎꎮ
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贺楚华 等 Ｅｘｃｅｌ 在化工分离工程教学中的应用 ２０１８. Ｖｏｌ. ３２ꎬＮｏ. ８ 化工时刊
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第２０３１２８卷年第８８月期
化工时刊 Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ
Ｔｉｍｅｓ
Ｖｏｌ. ３２ꎬＮｏ. ８ Ａｕｇ. ８. ２０１８
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需编程便可进行非线性单变量求解[２ꎬ３] 、多变量规划
＋ ２３１. ３６１) ) ) ꎬ各组分的气相及液相摩尔焓采用文
求解[４] 等复杂计算ꎮ 笔者根据多年的教学实践ꎬ采 献[１] 的Байду номын сангаас式及参数计算ꎬ假设气相为理想气体ꎬ液相
用 Ｅｘｃｅｌ 软件的多变量规划求解功能便可以简捷、快 速地完成多组分多级分离的严格计算ꎮ 本文以多组 分精馏过程的严格计算为例介绍 Ｅｘｃｅｌ 软件在化工 分离工程教学中的应用ꎮ
化工分离工程是是化工类专业一门重要的专业 课程ꎬ该课程中多组分多级分离的严格计算公式多且 复杂[１] ꎬ而且变量之间的关系往往是非线性ꎬ需要迭 代计算ꎬ手工计算很难完成ꎬ虽然采用 Ｃ 语言等编写 程序能够解决这些问题ꎬ但是目前学生的编程水平普
顶馏出液的流率为 Ｄ ＝ ５００ ｍｏｌ / ｈ( 即 Ｕ１ ＝ ５００ ｍｏｌ /
器ꎬ从塔顶往下计级序号) ꎬ进料级 ＮＦ ＝ １０ꎬ进料量为 内层迭代计算 ｔｊꎬ而是利用 Ｅｘｃｅｌ 多变量规划求解同
Ｆ ＝ １ ０００ ｍｏｌ / ｈꎬ进料温度为 ３２３. ３ Ｋ( 即饱和液体) ꎬ 时求解 ｔｊ、Ｖｊꎬ具体计算步骤如下:
丙烷(１) 、正丁烷(２) 和正戊烷(３) 的进料摩尔组成分
ｈ)ꎬ无气相侧线采出(Ｇｊ ＝ ０ꎬｊ ＝ １ ~ Ｎꎬｊ 为级序号) 和
液相侧线采出(Ｕｊ ＝ ０ꎬｊ ＝ ２ ~ Ｎ)ꎬ各级的传热速率 Ｑｊ
为
０( ｊ≠１ꎬＮ) ꎬ组分
１、２、３
的饱和蒸汽压
Ｐ
Ｓ ｉ
(
ｋＰａꎬ
ｔ
为℃ ꎬｉ 为组分) 分别 １. ３３２９∗(１０＾(５. ８２９ ７３ － ８１３.
ｍｏｌ / ｈꎮ
(２)计算各级液相流率 Ｌｊ
ｊ
ｊ
ｊ
Ｌｊ
＝ Ｖｊ ＋１
＋
Σ
ｍ＝
Ｆ
１
ｍ
－
ΣＵ
ｍ ＝１
ｍ
－
ΣＧ
ｍ ＝１
ｍ
－
Ｖ１
(３) 计算各级各组分的饱和蒸汽压
ｐＳ ｉꎬｊ
( ａｉ 、ｂｉ 、ｃｉ
内插ꎻＶ１ ＝ ０ꎬＶ２ ＝ １ ５００ ｍｏｌ / ｈꎬＶ３ ~ ＶＮ 假设为 １ ５００
收稿日期:２０１８ － ０３ － ２８
基金项目:南华大学教改课题(２０１７ＸＪＧ － ＺＷ０７)
作者简介:贺楚华(１９６６—) ꎬ男ꎬ高工ꎬ硕士ꎬ研究方向:有机合成及分离ꎮ Ｅ － ｍａｉｌ:ｈｅｃｈｕｈｕａ６６＠ ａｌｉｙｕｎ. ｃｏｍꎻ通讯作者:刘慧君(１９６７—) ꎬ教授ꎬ硕
遍不高ꎬ影响了学生对课程知识的掌握ꎮ
２ / ( ｔ ＋ ２４８) ) ) 、１. ３３２ ９∗(１０ ＾(５. ８３０ ２９ － ９４５. ９ / ( ｔ
Ｅｘｃｅｌ 软件具有强大的图表及数值处理功能ꎬ无 ＋ ２４０) ) ) 、１. ３３２ ９∗ (１０＾(５. ８８６ ７６ － １ １２４. １６２ / ( ｔ
１ 原始问题
为理想溶液ꎬ计算每级温度 ｔｊ、液相和气相流率( Ｌｊ、 Ｖｊ ) 、组成( ｘｉꎬｊ 、ｙｉꎬｊ ) 、全凝器和再沸器的热负荷( Ｑ１ 、 ＱＮ)ꎮ
２ 计算流程
该题可采用文献[１] 所述 Ｗａｎｇ － Ｈｅｎｋｅ 的 ＢＰ 法
已知:全塔 Ｎ ＝ ２０ 个平衡级( 包括全凝器和再沸 计算ꎬ即内层迭代计算 ｔｊꎬ外层迭代计算 Ｖｊꎬ本文取消
教 改 论 坛
ｄｏｉ:１０. １６５９７ / ｊ. ｃｎｋｉ. ｉｓｓｎ. １００２ － １５４ｘ. ２０１８. ０８. ０１２
Ｅｘｃｅｌ 在化工分离工程教学中的应用
贺楚华 阳鹏飞 刘慧君 王延飞 杜可杰
( 南华大学 化学化工学院ꎬ湖南 衡阳 ４２１００１)
摘 要 在化工分离工程教学中ꎬ利用 Ｅｘｃｅｌ 软件进行多组分精馏严格计算ꎬ快捷、简便、准确ꎬ加深了学生对化工分 离工程中公式、概念的理解ꎬ提高了学生解决复杂工程问题的能力ꎮ 关键词 化工分离工程 Ｅｘｃｅｌ 多组分精馏 严格计算