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什么是分割器?
一个化工流程由很多设备组成,设备又可分解为多个进行简单过程的单元,分割器是一个简单的单元,用于将一股物料分成两股或多股组成相同的物流,例如,将径流塔顶全凝器的凝液分为回流和出料,即是分割器的应用实例[1],p56。实际上,任一将一股均相物流分配成两股物流的三通均为分割器。
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单元模型的变量分类与数目
无论是单元模块还是模拟系统,都是一个“信息变换器”,即根据输入信息,得到输出信息。输入和输出信息,都是代表某些变量或参数的信息。如果把参数统一按变量考虑,则与某模块或模拟系统相联系的全部变量,可以分为以下五类:输入物流变量,输出物流变量,设备参数(或单元模块参数),其他计算结果(如换热器的热负荷、泵和压缩机的功率等),寄存变量(如精馏塔计算中塔内各级的温度、物料组成和汽液平衡常数等,用于迭代计算,并不是用户直接需要的计算结果),参考[2],p16。
过程变量还有强度变量、容度变量和设备参数之分。组成、温度、压力等是强度变量,物料流率、传热速率等属容度变量;平衡级数、进料位置等为设备参数。但诸如热焓、平衡常数等物理性质则不属于过程变量之列,因为他们是强度变量的函数[1]
,p56,如H=H(T,P,xi),Ki=K(T,P,xi,yi)。
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单元过程的约束关系数目
五类:物料平衡式,能量平衡式,相平衡式,与设备结构相关的关系,内在关系[1]
,p56。
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一个独立流股的自由度
设流股的组分数为c,则其自由度为c+2,即:指定c+2个独立变量,即可确定一个独立流股,如,规定了流股中c个组分的摩尔流量以及流股的温度和压力,则该流股就确定了(如该流股在上述规定条件下,其密度、焓,自由能,熵等均确定了),也可以给定c-1个组分的摩尔分数和该流股的总流量、温度和压力。注意:以上是根据化工热力学中杜赫姆定理得出的一个独立流股的自由度,他考虑了流股的大小(流率),而相率中所说的自由度,只考虑了强度性质,并不涉及流股大小。如,对一常温纯水流股,按相率:d=C-P+2,自由度为2,如指定温度和压力,该纯水流股强度性质确定,如密度,摩尔焓、摩尔熵等,但并不知容量性质;而按照杜赫姆定律,d=C +2,该纯水流股的自由度为3,如指定温度、压力和流量,则该流股的所有强度和容量性质均确定了。
过程系统自由度即是过程系统模型方程组的自由度,d=n-m,n为描述过程系统的变量数,如“2
单元模型的变量分类与数目”所述,m为模型中的独立方程数目。