精餾是在化工和石化行業(yè)中應(yīng)用最廣泛的分離過程。精餾塔構(gòu)造了一個巨大的三維空間,在其中分布的蒸汽和液體流股和板上積液之間發(fā)生復(fù)雜的質(zhì)量傳遞,熱量交換和水力學(xué)現(xiàn)象。精餾塔的設(shè)計和操作需要非常豐富的工程經(jīng)驗,精餾塔的建模和仿真也一直是一個重要的、極具挑戰(zhàn)性的研究課題。本文提出了一種簡化的精餾塔板模型,通過將從下層塔板進入的氣體分為短路氣體和浸入氣體,并由短路氣體來解釋真實場景與平衡級模型之間的偏差,得到了一種針對傳統(tǒng)平衡級模型的改進模型。對于鼓泡板,由Stefan-Maxwell方程導(dǎo)出浸入氣體流量分率的計算公式,該流量分率與塔板操作條件和氣液相物理性質(zhì)直接相關(guān)。作為此模型的衍生物,Murphree板效率可被解釋為離開該塔板的相平衡蒸發(fā)氣相與總氣相的流量之比。這種新的物理含義自然地將Murphree板效率的應(yīng)用場景擴展到多組分流體、平衡級(例如通常認(rèn)為的再沸器)以及蒸發(fā)和冷凝受取熱或汽提等外部因素影響顯著的特殊塔板。本模型的預(yù)測性在于,對于給定幾何結(jié)構(gòu)和物質(zhì)種類的塔板,模型唯一可調(diào)參數(shù)在一定的操作條件范圍內(nèi)可視為常數(shù)。通過對環(huán)己烷/正庚烷精餾塔、乙醇/水精餾塔等7個精餾塔進行仿真實驗,并與三...

【文章頁數(shù)】：85 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
學(xué)位論文數(shù)據(jù)集
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 課題研究背景及意義
    1.2 平衡級模型
    1.3 塔板效率模型
    1.4 非平衡級模型
    1.5 計算流體力學(xué)
    1.6 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模
    1.7 本文提出的模型概述
    1.8 本文的組織結(jié)構(gòu)
第二章 精餾塔板簡化模型的構(gòu)建與求解
    2.1 流股和積液的數(shù)學(xué)表示
    2.2 帶有短路氣體的精餾塔板簡化模型
    2.3 帶有汽提氣的精餾塔板簡化模型
    2.4 混合物的物性求解方法
        2.4.1 焓
        2.4.2 溫度
        2.4.3 摩爾質(zhì)量
        2.4.4 液體摩爾體積
        2.4.5 表面張力
        2.4.6 液位
        2.4.7 泡點物性
    2.5 塔板流體力學(xué)的計算
        2.5.1 塔板壓降
        2.5.2 液相溢流
        2.5.3 漏液
        2.5.4 霧沫夾帶
    2.6 浸入氣體占比
    2.7 從本模型導(dǎo)出的Murphree板效率
        2.7.1 情況1: 體系無汽提氣
        2.7.2 情況2: 體系有汽提氣
        2.7.3 情況3: 循環(huán)回流板/換熱板
    2.8 數(shù)值積分法求解常微分方程
        2.8.1 歐拉(Euler)法
        2.8.2 改進的歐拉法(梯形法)
        2.8.3 龍格-庫塔(Runge-Kutta)法
第三章 精餾塔仿真實驗
    3.1 塔1: 環(huán)己烷/正庚烷精餾塔
    3.2 塔2: 乙醇/水精餾塔
    3.3 塔3: 環(huán)己烷/正庚烷/甲苯精餾塔
    3.4 塔4: 乙醇/水/丙酮精餾塔
    3.5 塔5: 帶有過冷回流的環(huán)己烷/正庚烷/甲苯精餾塔
    3.6 塔6: 環(huán)己烷/正庚烷/甲苯/氮氣精餾塔
    3.7 塔7: 環(huán)己烷/正庚烷全回流精餾塔
第四章 結(jié)論與展望
參考文獻
附錄計算程序
    A1 程序結(jié)構(gòu)
    A2 主程序: ccdistSim
    A3 混合物的物性求解方法
        A3.1 焓: idsEnth
        A3.2 溫度: idsTemp
        A3.3 表面張力: surften
    A4 泡點物性: meNormalb
    A5 塔板平衡蒸汽與上升氣相的計算
        A5.1 頂層塔板: gasflowTop
        A5.2 中段塔板: gasflowMid
        A5.3 再沸器: gasflowBot
    A6 塔板流體力學(xué)的計算
        A6.1 液相溢流: liqoverflow
        A6.2 漏液: weepflow
        A6.3 霧沫夾帶: entrainedliqflow
    A7 平衡方程: meBalance
    A8 浸入氣體占比: immergegasfrac
致謝
研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文
作者和導(dǎo)師簡介
附件



本文編號：3830711