[发明专利]一种用Excel求解传质单元数的方法

说明书

发明领域

本方法涉及传质单元数的计算，特别适用于化学工程中求解萃取塔、吸收塔、解吸塔等单元操作设备工程设计、设备工作过程中传质单元数的方便求解、检验。

背景技术

随着现代科学技术的发展和计算机的广泛应用，化工领域对计算机的依赖程度也越来越高，广大工程技术人员可以充分利用Excel强大的图表与数据处理功能为化工生产和科研服务。

Excel作为功能极强的电子表格管理软件，将较复杂的编程简化为方便的菜单和工具栏操作，使数据处理及分析问题变得简单直观；Excel具有丰富的库函数和强大的计算功能以及卓越的图表功能，灵活运用Excel，可极大地提高公式解决问题的能力。

化学工程计算涉及面广，内容庞杂，采集的数据多、处理复杂、计算量大。从实验数据中找出相关量之间的关系以及服从的规律，需要对数据进行正确的整理分析和归纳计算，常用的处理方法有“列表法”、“作图法”等。传统的传质单元数计算方法是图解积分法，即在坐标纸作图，手工计算量大、繁杂且不够精确。将Excel应用于化学工程分析与计算，设计好数学模型，只要在工作表的单元格中直接输入公式，求解变得方便快捷；思路清晰；准确度高。

该方法可应用于萃取塔、吸收塔、解吸塔等工程设计、实际操作中传质单元数的求解，也可适用于学生实验过程中萃取塔、吸收塔、解吸塔的传质单元数的设计、求解、验证，极大地减少重复计算的工作量，提高工作效率。

发明内容

本方法的目的是为了克服化学工程计算涉及面广，内容庞杂，采集的数据多、计算量大、且不够精确的特点利用强大的电子表格处理程序——Excel设计数学模型，在相应工作表的单元格中输入相关数据，即可得到相应的优化计算结果和图形。

以萃取塔传质单元数为例，选择不同的等份数n，实现图解积分法的Excel计算。允许精度范围内得到计算量最小的等份数n值及相应的萃取塔传质单元数和图形。

求解萃取过程中萃取塔传质单元数，具体方法如下：

1建立数学模型

在求解萃取过程中萃取塔传质单元数，需建立如下方程。

1.1分配曲线回归方程

在缺少现成公式的情况下，分配曲线可由实验测定得出，并进行数学回归得到分配曲线方程Y^*＝f(X)。

1.2操作线方程

实验过程中，通过分析得出：轻相入口、轻相出口、重相入口、重相出口的组分浓度分别为X₁、X₂、Y₂、Y₁。在直角坐标系中，操作线必然通过两点(X₁，Y₁)、(X₂，Y₂)，连接这两点生成的线段即为操作线。

1.3传质单元数

萃取过程的推动力有不同的表示方法，所以传质单元数的表达形式有多种，在此采用萃取相计算的传质单元数，以N_OG表示，即NOG=∫Y2Y1dYY-Y*.]]>

表达式中，有Y与Y^*两个变量，Y^*与X之间存在平衡关系，在萃取塔任一横截面上的Y与X存在操作平衡关系。因此，在确定分配曲线和操作线方程基础上，就可由任一Y求出相应截面上的推动力Y-Y^*值，进而求出的值。在直角坐标系中，将与Y的对应数值进行标绘，所得函数曲线与Y＝Y₁、Y＝Y₂及Y＝0三条直线之间所包围的面积，即为定积分(传质单元数N_OG)的值，如图1所示。2用Excel计算萃取传质单元数