多组分传质过程模拟研究进展.pdfVIP

·10· 福建化工 2005年第6期 多组分传质过程模拟研究进展 王维德，晋正茂，朱维军 (华侨大学化工系，福建泉州362021) 摘要：在传质过程的模拟研究中。传统上长期使用的平衡级模型存在不少缺 点。Taylor等人在上世纪80年代中期提出了非平衡级模型，该模型适用于所有 可能情况，又可以根据实际的物系和分离条件作相适应的简化，比较符合实际 情况。自该模型提出以来，得到了越来越广泛的研究和应用，多组分物系传质 过程的模拟研究也进入了一个新阶段。本文综述多组分物系传质过程的模拟研 究进展，并着重介绍非平衡级模型及其应用。 关键词：多组分传质过程 非平衡级模型 引言 设，因而也摒弃了带有近似和经验性质的级效率因 子，用全新的观念来建立多组分传质过程的物理和 传质过程是实现物质分离的基本过程，而物质 分离过程在化工生产中占主要地位，在化工企业 数学模型，并考虑了所有可能影响因素。该模型适 用于所有可能情况，又可以根据实际的物系和分离 中，分离过程所需的投资和操作费用占全部费用的 条件作相适应的简化，自该模型提出以来，得到了 大半，因此，开展传质过程具有重要意义。 越来越广泛研究和应用，多组分物系传质过程的模 由于传质过程的复杂性，长期以来，有关传质 拟研究也进入了一个新阶段。本文综述多组分物系 过程研究所针对的物系多为二组分物系，但是，对 传质过程的模拟研究进展。并着重介绍非平衡级模 于实际分离的物系，严格说来大多数都属于多组分 型及其应用。 物系，因而开展多组分物系传质过程研究具有很重 要的实际意义。 1平衡级模型【2,3】 多组分物系传质过程远比二组分物系复杂。近 早期的传质过程研究所建立的模型都是平衡级 年来，计算机以及计算软件的快速发展推动了包括 模型。平衡级模型假设各分离级均处于气(对蒸馏 化学工程在内的众多学科研究的发展，对于化学工 操作严格说来应称为“汽”，下文统称为“气”)液 程学科而言，其实例之一即为计算传质学以及多组 平衡状态，而且级内的液相和气相完全混合，据此 分传质过程模拟研究的发展。 列出每一平衡级的MESH方程，MESH分别代表： 在传质过程的模拟研究中，传统上长期使用平 M一质量衡算方程，E一相平衡方程，s一摩尔分 衡级模型。平衡级模型假设各分离级均处于气液平 数加和归一化方程，H一能量衡算方程。平衡级数 衡状态，而且级内的液相和气相完全混合，与实际 学模型的具体方程形式和求解方法可参见文献【3]。 情况不符。为修正两者的差距，应用上引入一个用 平衡级模型定义简单，易于进行数学分析，是 于校正实际状态与平衡状态的偏差的效率因子，且 进行塔的模拟计算的基础。然而，化学工程师早就 假设各组分的效率相等，在经验范围之外，可能产 注意到，在流体离开某一实际的分离级时，气液相 生较大的误差。Taylor等人【1】在美国国家科学基金并没有达到平衡状态。换句话说，流体离开某一实 资助下，于上世纪80年代中期提出了非平衡级模 际分离级的实际组成并非平衡组成，解决这一问题