[發明專利]一種用Excel求解傳質單元數的方法

無效

• 申請號: 200810019247.2
• 申請日: 2008-01-17
• 公開（公告）號: CN101295330A
• 公開（公告）日: 2008-10-29
• 發明（設計）人: 周愛東;楊紅曉
• 申請（專利權）人: 南京大學
• 主分類號: G06F19/00
• 分類號: G06F19/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

發明領域

本方法涉及傳質單元數的計算，特別適用于化學工程中求解萃取塔、吸收塔、解吸塔等單元操作設備工程設計、設備工作過程中傳質單元數的方便求解、檢驗。

背景技術

隨著現代科學技術的發展和計算機的廣泛應用，化工領域對計算機的依賴程度也越來越高，廣大工程技術人員可以充分利用Excel強大的圖表與數據處理功能為化工生產和科研服務。

Excel作為功能極強的電子表格管理軟件，將較復雜的編程簡化為方便的菜單和工具欄操作，使數據處理及分析問題變得簡單直觀；Excel具有豐富的庫函數和強大的計算功能以及卓越的圖表功能，靈活運用Excel，可極大地提高公式解決問題的能力。

化學工程計算涉及面廣，內容龐雜，采集的數據多、處理復雜、計算量大。從實驗數據中找出相關量之間的關系以及服從的規律，需要對數據進行正確的整理分析和歸納計算，常用的處理方法有“列表法”、“作圖法”等。傳統的傳質單元數計算方法是圖解積分法，即在坐標紙作圖，手工計算量大、繁雜且不夠精確。將Excel應用于化學工程分析與計算，設計好數學模型，只要在工作表的單元格中直接輸入公式，求解變得方便快捷；思路清晰；準確度高。

該方法可應用于萃取塔、吸收塔、解吸塔等工程設計、實際操作中傳質單元數的求解，也可適用于學生實驗過程中萃取塔、吸收塔、解吸塔的傳質單元數的設計、求解、驗證，極大地減少重復計算的工作量，提高工作效率。

發明內容

本方法的目的是為了克服化學工程計算涉及面廣，內容龐雜，采集的數據多、計算量大、且不夠精確的特點利用強大的電子表格處理程序——Excel設計數學模型，在相應工作表的單元格中輸入相關數據，即可得到相應的優化計算結果和圖形。

以萃取塔傳質單元數為例，選擇不同的等份數n，實現圖解積分法的Excel計算。允許精度范圍內得到計算量最小的等份數n值及相應的萃取塔傳質單元數和圖形。

求解萃取過程中萃取塔傳質單元數，具體方法如下：

1建立數學模型

在求解萃取過程中萃取塔傳質單元數，需建立如下方程。

1.1分配曲線回歸方程

在缺少現成公式的情況下，分配曲線可由實驗測定得出，并進行數學回歸得到分配曲線方程Y^*＝f(X)。

1.2操作線方程

實驗過程中，通過分析得出：輕相入口、輕相出口、重相入口、重相出口的組分濃度分別為X₁、X₂、Y₂、Y₁。在直角坐標系中，操作線必然通過兩點(X₁，Y₁)、(X₂，Y₂)，連接這兩點生成的線段即為操作線。

1.3傳質單元數

萃取過程的推動力有不同的表示方法，所以傳質單元數的表達形式有多種，在此采用萃取相計算的傳質單元數，以N_OG表示，即NOG=∫Y2Y1dYY-Y*.]]>

表達式中，有Y與Y^*兩個變量，Y^*與X之間存在平衡關系，在萃取塔任一橫截面上的Y與X存在操作平衡關系。因此，在確定分配曲線和操作線方程基礎上，就可由任一Y求出相應截面上的推動力Y-Y^*值，進而求出的值。在直角坐標系中，將與Y的對應數值進行標繪，所得函數曲線與Y＝Y₁、Y＝Y₂及Y＝0三條直線之間所包圍的面積，即為定積分(傳質單元數N_OG)的值，如圖1所示。2用Excel計算萃取傳質單元數