第1页共16页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第1页共16页化工过程分析与合成（三级闪蒸的模拟）第2页共16页第1页共16页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第2页共16页组员：0815010115尹小莉0815010114杨秋静0815010113张志莉0815010119罗浩0815010130李家翔0815010131杜秦一、序贯模块法简介：1.序贯模块法的基本原理序贯模块法的基础是单元模块（子程序），通常单元模块与过程单元是一一对应的。过程单元的输入物流变量即为单元模块的输入，单元模块的输出即为过程单元的输出物流变量，单元模块是依据相应过程单元的数学模型和求解算法编制而成的子程序。单元模块具有单向性特点，给定其输入物流变量及参数可计算出相应的输出物流变量，但不能由输出变量计算输入变量，也不能由输入、输出变量计算模块参数。2.序贯模块法的基本思想第3页共16页第2页共16页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第3页共16页从系统入口物流开始，经过接受该物流变量的单元模块的计算得到输出物流变量，这个输出物流变量就是下一个相邻单元的输入物流变量。依次逐个的计算过程系统中的各个单元，最终计算出系统的输出物流。3.序贯模块法的优点：与实际过程的直观联系强；模拟系统软件的建立、维护和扩充都很方便，易于通用化；计算出错时易于诊断出错位置。其主要缺点是计算效率较低，尤其是解决设计和优化问题时计算效率更低。计算效率低是由于序贯模块法本身的特点所决定的。对于单元模块来说，信息的流动方向是固定的，只能根据模块的输入物流信息计算输出物流信息，而且在进行系统模拟过程中，对物料、单元模块计算、断裂物流收敛计算等，将进行三重嵌套迭代。虽然如此，序贯模块法仍不失为一种优秀的方法。但在处理过程中设计和优化问题时，由于其循环迭代嵌套甚至可高达五层，以至其求解效率就太低了。二、三级闪蒸模拟1、三级闪蒸过程如下图：图1第4页共16页第3页共16页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第4页共16页图中入料流量为453.6mol/h，入料组成为丁烷30%，戊烷40%,己烷30%。入料温度为121.1℃，压力位1723.7kPa。三个闪蒸器的压力均为709.5kPa。当闪蒸器温度分别为以下值时（1）闪蒸器1:106.9℃闪蒸器2:98.9℃闪蒸器3:114℃（2）闪蒸器1:107.2℃闪蒸器2:94.0℃闪蒸器3:119.2℃分别用直接迭代法和阻尼直接迭代法计算气相和液相产品的流量和组成。阻尼因子分别取值为0.5,0.3，-0.2，-0.3，-0.7，-0.9。依据闪蒸条件设该闪蒸过程为理想体系，三个闪蒸器均为等温闪蒸过程，建成相应的单元模块并将图1绘成图2的三级闪蒸过程模拟模块流程。第5页共16页第4页共16页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第5页共16页按图2所示的模拟流程，对俩组闪蒸条件进行模拟计算三级闪蒸过程图2a.流量/（kmol/h）组分流股丁烷戊烷己烷气相产品液相产品110.725.382.099.219.3116.8阻尼因子0.50.30.0-0.2-0.3-0.5-0.7-0.9计算时间s60402518162335发散b.流量(kmol/h)组分流股丁烷戊烷己烷气相产品液相产品120.615.779.9101.211.0125.2第6页共16页第5页共16页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第6页共16页阻尼因子0.50.30.0-0.2-0.3-0.5-0.7-0.9计算时间s188132947870615145从上例可见，阻尼因子q值的选取具有较大的任意性和经验性。1958年Wegstien提出了一种简便的方法，可以弥补这种阻尼因子取值困难的弱点。用联立模块法对三级闪蒸过程进行稳态模拟一、建立简化模型第7页共16页第6页共16页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第7页共16页严格单元模块的输入流股变量向量x与输出流股变量y之间有严格模型：y=G(x)上式的一阶台劳展开式为：y=y0+G'(x0)(x−x0)即y−y0=G'(x0)(x−x0）令A=G'(x0)，Δy=y−y0，Δx=x−x0，便可得到严格模型的线性增量简化模型：Δy=AΔx利用上式分别对每个过程单元写出其简化模型：混合器闪蒸器1：闪蒸器2：ΔS7=A73ΔS3ΔS5=A53ΔS3闪蒸器3：由于混合器的严格模型为线性模型，...
