结构推理
闪蒸进料组成为:甲烷(1)20/%,正戊烷(2)45%,正己烷(3)35%(摩尔分数);进料流率1500kmol/h,进料温度42℃。已知闪蒸罐操作压力是206.84kPa,求闪蒸温度、汽相分率、汽液相组成和流率(见图)。
【正确答案】解:该物系为理想溶液,K值由查p-T-K图或用公式计算得到。作热量衡算需要的摩尔定压热容数据和汽化潜热数据如下:
组 分 汽化潜热/ (J/mol) 正常沸点/℃ 液体摩尔定压热容/
1.甲烷 8185.2 161.18 46.05
2.正戊烷 25790 36.08 166.05
3.正己烷 28872 68.75 190.83
气体摩尔定压热容公式:
式中的单位为;T的单位为℃。
首先确定是宽沸程闪蒸还是窄沸程闪蒸问题?由上表正常沸点数据可看出,沸点差远远大于80~100℃,属宽沸程闪蒸。
采用牛顿法迭代,规定收敛精度;
假设迭代变量的初值和,用式
迭代v。
第一个完整的内层循环中间结果为:
可见,v的收敛是单调的。由收敛的v值和式
分别计算和。第一次计算结果为:
;;
;;
当确定各股物料的焓值后,通过式
计算闪蒸温度。并重新开始内层迭代。整个迭代过程汇总于表。值得注意的是:①由于内层v的收敛值振荡,造成外层温度值的振荡;②随外层迭代次数的增加,内层收敛v的迭代次数减少。
迭代过程汇总
迭代次数 估计温度/℃ v的迭代次数 v 计算温度/℃
1 15.00 16 0.2361 27.903
2 27.903 13 0.2677 21.385
3 21.385 14 0.2496 25.149
4 25.149 7 0.2567 23.277
5 23.277 3 0.2551 24.128
6 24.128 2 0.2551 23.930
7 23.786 2 0.2550 23.875
8 23.930 2 0.2550 23.895
9 23.875 2 0.2540 23.900
10 23.900 2 0.2549 23.892
最终组成和流率
;;
;;
【答案解析】