利用Excel进行多组分闪蒸计算

利用Excel进行多组分闪蒸计算

2 理论模型

闪蒸计算涉及质量衡算、热量衡算和相平衡关系[1]。对于任意组分 i 的质量衡算式为:

${{x}_{i}}L+{{y}_{i}}V={{Z}_{i}}F$

(1)

总质量衡算式为:

$L+V=F$

(2)

产品中任一组分的平衡关系为:

${{y}_{i}}={{k}_{i}}{{x}_{i}}~$

(3)

把式(2) 中的F和式(3) 中的 yi 分别代入式(1) ,可得:

${{x}_{i}}={{z}_{i}}~\frac{1+\text{ }\frac{V}{L}}{1+\text{ }\frac{{{K}_{i}}V}{L}\text{ }}$

(4a)

把式(1) 中的 L 和 yi 分别用式(2) 和式(3) 表示,可得:

${{x}_{i}}=\text{ }\frac{{{z}_{i}}}{({{K}_{i}}-1)\text{ }\left( V/F \right)+1}~$

(4b)

把式(1) 中的 F 和 xi 分别用式(2) 和式(3) 表示,可得:

${{y}_{i}}=\text{ }\frac{{{z}_{i}}\left( 1+\text{ }\frac{V}{L}\text{ } \right)\text{ }}{1+\text{ }\frac{{{K}_{i}}V}{L}}$

(5)

把式(4) 等号两边同乘以 L ,可得组分 i 的液相流率 li 为:

${{l}_{i}}=\text{ }\frac{{{f}_{i}}}{1+\text{ }\frac{{{K}_{i}}V}{L}}~$

(6)

把式(5) 等号两边同乘以 V ,可得组分 i 的气相流率 vi 为:

${{v}_{i}}=\frac{\text{ }{{f}_{i}}~}{1+\text{ }\frac{{{K}_{i}}V}{L}}$

(7)

组分 i 和 j 的 f / v 分别用式(7) 表示,得:

$\frac{{{f}_{i}}~}{{{v}_{i}}}~=1+\text{ }\frac{{{K}_{i}}V}{L}$

(7a)

$\text{ }\frac{{{f}_{j}}}{{{v}_{j}}}~~=1+\text{ }\frac{{{K}_{j}}V}{L}$

(7b)

把式(7a)和式(7b)等式两边同减1后相除,化简可得:

$\frac{{{f}_{i}}~}{{{v}_{i}}}~={{\alpha }_{ij}}(\text{ }\frac{{{f}_{i}}~}{{{v}_{i}}}~-1)\text{ }+1$

(8)

其中:

${{\alpha }_{ij}}=\text{ }\frac{{{K}_{i}}~}{{{K}_{j}}}$

(9)

对于理想溶液或接近理想溶液,组分 i 的平衡常数 Ki 的计算式为:

${{K}_{i}}=\text{ }\frac{{{p}_{i}}{{~}^{0}}}{p}$

(10)

其中: pi 0 是组分 i 的饱和蒸气压,通过Antonine公式求解。Antonine系数来自文献[1]。

归一方程为:

$\sum {{y}_{i}}-\sum {{x}_{i}}=0$

(11)

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