【正文】 Z2,HAc。 F12 混合 1 計(jì)算出： F1。 F8 產(chǎn)品塔 計(jì)算出： Z11,HAc。 (3) (3) (3) (4) (2) (2) (2) (2) (4) (2) (2) (2) 11 循環(huán)流 E 7% HAc H2O H2SO4 產(chǎn)品精餾塔 溶劑提餾塔 E 99% H2O 1% 廢料 E % HAc H2O H2SO4 E % H2O % 產(chǎn)品 HAc 99% H2O HAc 60% H2O 40% 6 7 9 10 12 萃取塔 溶劑回收塔 進(jìn)料 HAc 30% H2O % H2SO4 % 混合 1 混合 2 E % H2O % 1 2 3 4 5 8 HAc 24% H2O E HAc H2O 計(jì)算過(guò)程分析 項(xiàng)目 混1 萃取塔 回收塔 提餾塔 精餾塔 混2 過(guò)程 整體 自由度 2 5 0 3 1 3 0 2 基準(zhǔn) F3=100kg/h 回收塔 計(jì)算出 Z3,E。 0 2 0 1 0 0 0 1 4 18 2 2 4 3 4 3 5 10 3 2 3 3 2 2 11 31 8 6 10 7 12 8 2 1 3 1 3 1 6 2 流股數(shù)量 已知附加關(guān)系數(shù) 衡算方程數(shù) 已知單元變量數(shù) 單元變量數(shù) 4 12 4 3 3 3 4 3 整體 過(guò)程 混合器 2 產(chǎn)品精餾塔 溶劑提餾塔 溶劑回收塔 萃取塔 混合器 1 項(xiàng)目 自由度 (3) (3) (3) (4) (2) (2) (2) (2) (4) (2) (2) (2) 11 循環(huán)流 E 7% HAc H2O H2SO4 產(chǎn)品精餾塔 溶劑提餾塔 E 99% H2O 1% 廢料 E % HAc H2O H2SO4 E % H2O % 產(chǎn)品 HAc 99% H2O HAc 60% H2O 40% 6 7 9 10 12 萃取塔 溶劑回收塔 進(jìn)料 HAc 30% H2O % H2SO4 % 混合 1 混合 2 E % H2O % 1 2 3 4 5 8 HAc 24% H2O E HAc H2O E代表某中溶劑。 要求： 1. 試做物料衡算時(shí)的自由度分析，列出自由度分析表； 2. 指出完整的物料衡算計(jì)算順序； 3. 求解出 9號(hào)（廢料流股）的組成及 F2 /F7 萃取塔 溶劑回收塔 產(chǎn)品精餾塔 溶劑提餾塔 進(jìn)料 HAc 30% H2O % H2SO4 % E 7% HAc H2O H2SO4 HAc 24% H2O E E 99% H2O 1% 廢料 E % HAc H2O H2SO4 E % H2O % 循環(huán)流 產(chǎn)品 HAc 99% H2O HAc 60% H2O 40% 混合器 (1) 混合器 (2) E % H2O % 1 (3) 2 (3) 3 (3) 4 (4) 5 (2) 6 (2) 7 (2) 8 (2) 9 (4) 10 (2) 11 (2) 12 (2) 2 11 12 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 2 2 4 2 2 2 2 4 3 3 3 流股 組分?jǐn)?shù)量 (3) (3) (3) (4) (2) (2) (2) (2) (4) (2) (2) (2) 11 循環(huán)流 E 7% HAc H2O H2SO4 題 各股組分?jǐn)?shù)量 產(chǎn)品精餾塔 溶劑提餾塔 E 99% H2O 1% 廢料 E % HAc H2O H2SO4 E % H2O % 產(chǎn)品 HAc 99% H2O HAc 60% H2O 40% 6 7 9 10 12 萃取塔 溶劑回收塔 進(jìn)料 HAc 30% H2O % H2SO4 % 混合 1 混合 2 E % H2O % 1 2 3 4 5 8 HAc 24% H2O E HAc H2O E代表某中溶劑。 F1=換熱器 (2)能量衡算： dQ/dt=F1[HL(飽和 ,P2)HL(T3,P2)]+F7[Hv(T2,P1)Hv(T,P1)]=0 CpvdT=()/100= kJ/mol Cpm= CpdT/(500200)= 104/300=() 初值 T8: (T8 200)= 104 T8 =200+=℃ = 迭代： T8=℃ 換熱器 (1)能量衡算： dQ/dt=F7[Hv(T,P1)Hv(T1,P1)]+12F1[Hm(飽和 ,P2)HL (飽和 ,P2)]=0 Hm(飽和 ,P2)= HL(飽和 ,P2)]+100 CpvdT/12()=1154+100 ()=蒸汽分率： =x()+(1x) x= xF6= 12 = kg/h 汽液分離器 :F3=F6+F5=12F1+F1=13() dQ/dt=F5Hv(飽和 ,P2)+F6HL(飽和 ,P2)]F3[Hm(飽和 ,P2)=0 13()Hm=1()Hv(飽和 )+12()HL(飽和 ) Hm=(1/13)HV(飽和 )+(12/13)HL(飽和 )=xHV(飽和 )+(1x)HL(飽和 ) x=1/13= 求解順序： 整體 物料衡算 汽液 分離器 換熱器 (2) 換熱器 (1) 能量衡算 物料衡算 能量衡算 能量衡算 能量衡算 ?500200物料衡算習(xí)題 — 題 有如下一個(gè)連續(xù)流程，用于稀釋乙酸的濃度處理， 圖中 E代表某中溶劑。 整體能量衡算： dQ/dt=0→( F7H7F9H9)+(F1H1F5H5)=0 F1=100 CpvdT/()=100 104/ 106=換熱器 (2)能量衡算： dQ/dt=0→ F1[HL(飽和 ,5MPa)HL(75℃ ,5MPa)]=F7[Hv(200 ℃ ,)Hv(T,)] CpvdT=()/100= kJ/mol Cpm= CpdT/(500200)= 104/300=() ?500200圖 例 流程框圖 換熱器 (1) 換熱器 (2) 飽和蒸汽 混合器 分離器 飽和液體 500℃ 2 105Pa 苯蒸汽 75℃ 50 105Pa 鍋爐進(jìn)水 50 105Pa 飽和液體 200℃ 2 105Pa 苯蒸汽 5 3 2 9 8 6 7 4 1 整體 物料衡算 能量衡算 換熱器 (1) 能量衡算 汽液 分離器 物料衡算 能量衡算 換熱器 (2) 能量衡算 求解順序 初值 T: (T200)= 104 T=200+=℃ = 迭代： T=T8=℃ 換熱器 (1)能量衡算： dQ/dt=F7[Hv(T8,P7)Hv(T7,P7)]+12F1[Hm(飽和 ,P2)HL (飽和 ,P2)]=0 Hm(飽和 ,P2)= HL(飽和 ,P2)]+100 CpvdT/12()=1154+100 ()=蒸汽分率： =x()+(1x) x= xF6= 12 = kg/h 汽液分離器 :F3=F6+F5=12F1+F1=13() dQ/dt=F5Hv(飽和 ,P2)+F6HL(飽和 ,P2)]F3[Hm(飽和 ,P2)=0 13()Hm=1()Hv(飽和 )+12()HL(飽和 ) Hm=(1/13)HV(飽和 )+(12/13)HL(飽和 )=xHV(飽和 )+(1x)HL(飽和 ) x=1/13= 求解順序： 圖 例 流程框圖 換熱器 (1) 換熱器 (2) 飽和蒸汽 混合器 分離器 飽和液體 500℃ 2 105Pa 苯蒸汽 75℃ 50 105Pa 鍋爐進(jìn)水 50 105Pa 飽和液體 200℃ 2 105Pa 苯蒸汽 5 3 2 9 8 6 7 4 1 整體 物料衡算 能量衡算 換熱器 (1) 能量衡算 汽液 分離器 物料衡算 能量衡算 換熱器 (2) 能量衡算 整體衡算式： F1=F5；汽液分離器： F3=F5+F6；混合器： F3=F4+F2=F6+F1； 計(jì)算基準(zhǔn)： F7=100 mol/h。兩換熱器出口流在混合器內(nèi)混合，經(jīng)分汽液離器分離出水汽，液體進(jìn)入換熱器 (1)，已知換熱器 (1)冷卻水量是換熱器 (2)的 12倍，求換熱器 (1)能生產(chǎn)多少 kg/h的蒸汽量？蒸汽的摩爾分率為多少？ 圖 例 流程框圖 (1) (2) 飽和蒸汽 混合 分離器 飽和液體 500℃ 苯蒸汽 75℃ 5MPa 鍋爐進(jìn)水 5 MPa 飽和液體 200℃ 苯蒸汽 5 3 2 9 8 6 7 4 1 自由度分析表 圖 例 流程框圖 換熱器 (1) 換熱器 (2) 飽和蒸汽 混合器 分離器 飽和液體 F=100 500℃ 2 105Pa 苯蒸汽 75℃ 50 105Pa 鍋爐進(jìn)水 50 105Pa 飽和液體 200℃ 2 105Pa 苯蒸汽 5 3 2 9 8 6 7 4 1 0 1 0 0 0+1 4+2 0+1 1 1+4 1+4 1+3 1+2 2+4 7+5 2+4 4+3 11 11 1+0 3+0 0 0 2+0 2+0 0+1 0+1 5+1 4+1 3+0 2+0 自由度 已知變量 方程數(shù) 項(xiàng) 目 換熱器 (1) 換熱器 (2) 汽液分離器 混合器 過(guò)程 整 體 變量數(shù) 附加方程 例 自由度分析 項(xiàng) 目 換熱器 (1) 換熱器 (2) 汽液分離器 混合器 過(guò)程 整 體 MB CB MB CB 變量數(shù)目 流 (物料、熱 ) 蒸汽分率 T 變量 dQ/dt 2 1 3 1 2 4 1 3 1 3 1 2 1 3 2 3 2 1 1 5 2 7 4/18 2 4 1 平衡式數(shù)目 物料平衡數(shù) 能量平衡數(shù) 1 1 1 1 1 1 1 1 2 4 1 條件數(shù)目 dQ/dt=0 溫度 流 7 流 9 流 2 流 1 流 5 流 6 循環(huán)比 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 4 1 1 1 1 1 1 1/17 1 1 1 1 1 自由度 基準(zhǔn) 3 2 3 2 3 2 1 1/0 1 MB—物料衡算 ； CB—物料與熱量衡算的總體衡算 。 P1= MPa， T1=500℃ 苯蒸汽在換熱器 (1)、 (2)內(nèi)進(jìn)行恒壓冷卻至 T2=200℃ 。 解：查得有關(guān)氣體熱容數(shù)據(jù)： 組分 C2H4 O2 CO2 水蒸氣 C2H4O N2 Cp/[kJ/(kmolK)] 出口流 FjCp /[MJ/(kmolK Cp,N2= kJ/kmolK Cp,H2O= kJ/kmol 甲烷和 100%過(guò)?？諝馔耆紵?。K