Bài giảng Phương pháp số trong công nghệ hóa học - Tuần 3 - Nguyễn Đặng Bình Thành

PHƢƠNG PHÁP SỐ TRONG CÔNG NGHỆ HÓA HỌC Mã học phần: CH3454 TS. Nguyễn Đặng Bình Thành BM:Máy & TBCN Hóa chất Numerical Methods in Chemical Engineering Tuần 3 Ứng dụng nội suy trong tính toán số đĩa lý thuyết và chiều cao tháp chƣng luyện Chương trình Program chungluyen_1; uses crt; type mX = array [1..50] of real; var X,Y:mX; F,P,W,xF,xP,xW,R:real; NLT,NLTC,NLTL,n,i,k:integer; {Các chương trình con} Ứng dụng nội suy trong tính toán số đĩa lý thuyết và chiều cao tháp chƣng luyện Chương trình Program chungluyen_1; {Các chương trình con} Procedure NOSUY(xs:real;VAR ys:real;Y,X:mX); Begin k:=0; Repeat k:=k+1; Until xs<x[k]; ys:=y[k-1]+ (y[k]-y[k-1])*(xs-x[k-1]) /(x[k]-x[k-1]); End; Ứng dụng nội suy trong tính toán số đĩa lý thuyết và chiều cao tháp chƣng luyện Chương trình Program chungluyen_1; {Các chương trình con} Function DLVL(xs:real):real; Begin DLVL:=R/(R+1)*xs+xP/(R+1); End; Function DLVC(xs:real):real; Begin DLVC:=(R+F/P)*xs/(R+1)+(1-F/P)/(R+1)*xW; End; Ứng dụng nội suy trong tính toán số đĩa lý thuyết và chiều cao tháp chƣng luyện Chương trình Program chungluyen_1; {Chương trình chính} BEGIN clrscr; {số liệu đầu} write (‘Nhập số điểm thực nghiệm n = ’); readln(n); {Nhập các giá trị thực nghiệm} Ứng dụng nội suy trong tính toán số đĩa lý thuyết và chiều cao tháp chƣng luyện Chương trình Program chungluyen_1; BEGIN {Nhập các giá trị thực nghiệm} For i:=1 to n do Begin write (‘X[’,i,‘] = ’);readln(x[i]); End; Ứng dụng nội suy trong tính toán số đĩa lý thuyết và chiều cao tháp chƣng luyện Chương trình Program chungluyen_1; BEGIN {Nhập các giá trị thực nghiệm} For i:=1 to n do Begin write (‘Y[’,i,‘] = ’);readln(Y[i]); End; Ứng dụng nội suy trong tính toán số đĩa lý thuyết và chiều cao tháp chƣng luyện Chương trình Program chungluyen_1; BEGIN {Nhập các số liệu yêu cầu} write (‘Nhập F = ’);readln(F); write (‘Nhập xF = ’);readln(xF); write (‘Nhập xP = ’);readln(xP); write (‘Nhập xW = ’);readln(xF); write (‘Nhập R = ’);readln(R); Ứng dụng nội suy trong tính toán số đĩa lý thuyết và chiều cao tháp chƣng luyện Chương trình Program chungluyen_1; BEGIN {Tính toán số đĩa lý thuyết đoạn luyện} ys:=xP; NLTL:=0; Repeat NOISUY(ys,xs,X,Y); ys:=DLVL(xs); NLTL:=NLTL+1; Until xs <= xF; Cần có cân bằng chất cho toàn tháp: F = P + W F.xF = P.xP + W.xW P:=F*(xP-xF)/(xP-xW); W:=F-P; Ứng dụng nội suy trong tính toán số đĩa lý thuyết và chiều cao tháp chƣng luyện Chương trình Program chungluyen_1; BEGIN {Tính toán số đĩa lý thuyết đoạn chưng} yf:=DLVC(xf); ys:=yf; NLTC:=0; Repeat NOISUY(ys,xs,X,Y); ys:=DLVC(xs); NLTC:=NLTC+1; Until xs <= xw; Ứng dụng nội suy trong tính toán số đĩa lý thuyết và chiều cao tháp chƣng luyện Chương trình Program chungluyen_1; BEGIN {Hiển thị kết quả} writeln (‘NLTL = ’,NLTL); writeln (‘NLTC = ’,NLTC); {Xác định số đĩa lý thuyết cho toàn tháp} NLT = NLTL + NLTC; writeln (‘NLT = ’,NLT); readln; END. Ứng dụng nội suy trong tính toán số đĩa lý thuyết và chiều cao tháp chƣng luyện Chương trình Trong một số chƣơng trình việc xác định số đĩa lý thuyết cần phải lặp đi lặp lại nhiều lần. Do đó: Nên xây dựng chƣơng trình con xác định số đĩa lý thuyết. Ứng dụng nội suy trong tính toán số đĩa lý thuyết và chiều cao tháp chƣng luyện Chương trình Procedure DiaLT(R:real; var NLT:integer); Begin {Xác định số đĩa lý thuyết đoạn luyện} {Xác định số đĩa lý thuyết đoạn chưng} NLT:= NLTL+NLTC; End; Ứng dụng nội suy trong tính toán số đĩa lý thuyết và chiều cao tháp chƣng luyện Phương pháp xác định chỉ số hồi lưu thích hợp 11 R x x R R y P L Phƣơng trình đƣờng làm việc đoạn luyện Điều gì xảy ra khi R  ? Ứng dụng nội suy trong tính toán số đĩa lý thuyết và chiều cao tháp chƣng luyện Phương pháp xác định chỉ số hồi lưu thích hợp Và khi nào thì R  min? FF FP xy yx R * * min Ứng dụng nội suy trong tính toán số đĩa lý thuyết và chiều cao tháp chƣng luyện Phương pháp xác định chỉ số hồi lưu thích hợp Source: Richardson & Coulson. Chemical Engineering, vol.2 Ứng dụng nội suy trong tính toán số đĩa lý thuyết và chiều cao tháp chƣng luyện Phương pháp xác định chỉ số hồi lưu thích hợp Source: Richardson & Coulson. Chemical Engineering, vol.2 Ứng dụng nội suy trong tính toán số đĩa lý thuyết và chiều cao tháp chƣng luyện Phương pháp xác định chỉ số hồi lưu thích hợp Source: Richardson & Coulson. Chemical Engineering, vol.2 Vậy: Xác định R thích hơp thế nào? Mối quan hệ thể tích tháp, NLt, và R: )1( RNV LT Tuy nhiên có thể lấy: )1( RNV LT Ứng dụng nội suy trong tính toán số đĩa lý thuyết và chiều cao tháp chƣng luyện Phương pháp xác định chỉ số hồi lưu thích hợp Thuật toán? Xác định Rmin: FF FP xy yx R * * min NOISUY(xF,yFCB,Y,X) Cho R tăng dần: R = Rmin + R Xác định NLT với R đã biết DiaLT(R,NLT) Xác định V: )1( RNV LT Tìm giá trị nhỏ nhất của V Trong khoảng (Rmin – 5Rmin) NLT và Reff Lặp lại nhiều lần Ứng dụng nội suy trong tính toán số đĩa lý thuyết và chiều cao tháp chƣng luyện Phương pháp xác định chỉ số hồi lưu thích hợp Chương trình NOISUY(xF,yFCB,Y,X); Rmin:=(xP-yFCB)/(yFCB-xF); deltaR:=0.05; R:=Rmin; P:=F*(xF-xW)/(xP-xW); W:=F-P; Vmin:=1e15; Repeat R:=R+deltaR; DiaLT(R,NLT); V:=NLT*(R+1); Ứng dụng nội suy trong tính toán số đĩa lý thuyết và chiều cao tháp chƣng luyện Phương pháp xác định chỉ số hồi lưu thích hợp Chương trình Repeat R:=R+deltaR; DiaLT(R,NLT); V:=NLT*(R+1); if V<=Vmin then Begin Vmin:=V; Ref:=R; NLTeff:=NLT; End; Until R>=5* min; Ứng dụng nội suy trong tính toán số đĩa lý thuyết và chiều cao tháp chƣng luyện Bài tập 1. Cho hỗn hợp Benzen – Toluen biết F = 300 kmol/h; xF = 0.79 Xác định số đĩa lý thuyết của tháp chƣng luyện liên tục để có đƣợc: xP = 0.99; xW = 0.01 tại các giá trị của R: 2. Xác định chỉ số hồi lƣu thích hợp Reff và số đĩa lý thuyết tƣơng ứng cho quá trình chƣng luyện trên.