天津大學(xué)化工設(shè)計(jì)3-(編輯修改稿)
2024-08-31 15:26 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 的更新自由度分析表 3 +1 5 0 2 4 +1 +1 分析結(jié)果：接著解反應(yīng)器 2的 CB，完全求解。 換熱器 CB 流股變量 9 單元變量 1 MB方程數(shù) HB方程 1 已知流股變量數(shù) 已知單元變量數(shù) 1 已知附加式數(shù) 0 自由度 N2 H2 50℃ NH3 N2 H2 50℃ 425℃ 進(jìn)料 1 50℃ N2 H2 反應(yīng)器 2 反應(yīng)器 1 混合器 換熱器 分 離 器 2 8 3 7 425℃ 6 4 dQ/dt 5 535℃ (3) (3) (3) (3) (3) (2) (2) (2) 解完反應(yīng)器 2后，應(yīng)該接著解哪個(gè)單元？ 換熱器的更新自由度分析表 8 0 分析結(jié)果：接著解換熱器的 CB（即 HB），完全求解。 分離器 MB CB 流股變量 8 11 單元變量 0 1 MB方程數(shù) 3 3 HB方程 1 已知流股變量數(shù) 已知單元變量數(shù) 0 0 已知附加式數(shù) 0 0 自由度 N2 H2 50℃ NH3 N2 H2 50℃ 425℃ 進(jìn)料 1 50℃ N2 H2 反應(yīng)器 2 反應(yīng)器 1 混合器 換熱器 分 離 器 2 8 3 7 425℃ 6 4 dQ/dt 5 535℃ (3) (3) (3) (3) (3) (2) (2) (2) 解完換熱器后，應(yīng)該接著解哪個(gè)單元？ 分離器的更新自由度分析表 5 0 分析結(jié)果：接著解分離器的 MB，最后解其HB，完全求解。 只剩分離器和整體 OB，二者解其一即可。 8 0 綜上分析結(jié)果，得到一個(gè)完全求解的衡算序列： 反應(yīng)器 1MB N2 H2 50℃ NH3 N2 H2 50℃ 425℃ 進(jìn)料 1 50℃ N2 H2 反應(yīng)器 2 反應(yīng)器 1 混合器 換熱器 分 離 器 2 8 3 7 425℃ 6 4 dQ/dt 5 535℃ (3) (3) (3) (3) (3) (2) (2) (2) 反應(yīng)器 1HB 混合器 CB 反應(yīng)器 2CB 換熱器 HB 分離器 MB 分離器 HB 具體求解：略 例題 ：一個(gè)甲烷生產(chǎn)流程初步設(shè)計(jì)的流程草圖如下，試作流程的自由度分析，并指出物料及熱量衡算計(jì)算順序。 設(shè)計(jì)已知及要求為： 除了換熱器 1和分離器外，其它單元均為絕熱操作； 8號(hào)流股為純水液相流股，其余流股均為氣相流股； 整個(gè)流程處于 100psia壓力狀態(tài)，壓力對(duì)焓計(jì)算的影響可忽略； 產(chǎn)品流中甲烷的分摩爾流量為 1000kmol/h, 圖中組成均為摩爾分率； 反應(yīng)器中只有： CO + 3H2 ? CH4 + H2O； 1號(hào)流股中只含 3個(gè)組份，且 CO和 H2的摩爾比為 1： 。 注： psia（英制壓力單位） 混合器 反應(yīng)器 換熱器 1 換熱器 2 分離器 分配器 dQ1/dt dQ2/dt 1 2 進(jìn)料 200℃ CO H2 H2O 3 1000℃ 4 500℃ 5 200℃ 6 CO H2 CH4 H2O 200℃ 7 200℃ H2O 100℃ 8 H2O 100℃ 9 10 (1) (4) (4) (4) (4) (4) (4) (4) (4) (3) 解： 混合器 反應(yīng)器 換熱器 1 換熱器 2 分離器 分配器 dQ1/dt dQ2/dt 1 2 進(jìn)料 200℃ CO H2 H2O 3 1000℃ 4 500℃ 5 200℃ 6 CO H2 CH4 H2O 200℃ 7 200℃ H2O 100℃ 8 H2O 100℃ 9 10 (1) (4) (4) (4) (4) (4) (4) (4) (4) (3) （一）混合器和反應(yīng)器的自由度分析 +3 +3 +6 +5 自由度 0 0 1 1 已知附加式數(shù) 1 0 1 0 已知單元變量數(shù) 3 2 2 1 已知流股變量數(shù) 1 1 HB方程 4 4 4 4 MB方程數(shù) 2 1 1 0 單元變量數(shù) 10 8 14 11 流股變量數(shù) CB MB CB MB 反應(yīng)器 混合器 混合器 反應(yīng)器 換熱器 1 換熱器 2 分離器 分配器 dQ1/dt dQ2/dt 1 2 進(jìn)料 200℃ CO H2 H2O 3 1000℃ 4 500℃ 5 200℃ 6 CO H2 CH4 H2O 200℃ 7 200℃ H2O 100℃ 8 H2O 100℃ 9 10 (1) (4) (4) (4) (4) (4) (4) (4) (4) (3) （二）換熱器 1和換熱器 2的自由度分析 +2 0 0 4 1 1 6 CB 換熱器 1 +5 自由度 0 已知附加式數(shù) 1 已知單元變量數(shù) 6 已知流股變量數(shù) 1 HB方程 MB方程數(shù) 1 單元變量數(shù) 12 流股變量數(shù) CB 換熱器 2 混合器 反應(yīng)器 換熱器 1 換熱器 2 分離器 分配器 dQ1/dt dQ2/dt 1 2 進(jìn)料 200℃ CO H2 H2O 3 1000℃ 4 500℃ 5 200℃ 6 CO H2 CH4 H2O 200℃ 7 200℃ H2O
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