Ввод
исходных данных:
X1, с11, c12, c13, c14, c21, c22, c23, c24, c31, c32, c33, c34, g12, g21, g13, g21, g32, g31, g23, pобщ, tнач, t, , ij
T=TНАЧ
Расчет
параметров модели НРТЛ:
i=i+1
Расчет
коэффициентов активности:
Проверка
условия:
нет i=3
Расчет
парциальных давлений (упругостей паров)
чистых компонентов: Pi0=exp(C1i
+ C2i/T
+ C3iT
+ C4ilnT).
Расчет
состава пара: yi
=
iPi0xi/P
Проверка
нет да
Т=Т+Т Вывод
результатов: yi*,
i,
ТКИП
-13-
б.) Программа расчета равновесия и температуры кипения с использованием уравнения модели НРТЛ.
uses crt;
var
G, tau : array [1..3,1..3] of real;
razn, h, d, t1, t : real;
x, y : array [1..21] of real;
C1, C2, C3, C4 : array [1..3] of real;
yir : array [1..21,1..2] of real;
gamma : array [1..3] of real;
summayi, EPS, ysum, deltag12, deltag21, shag12, shag21 : real;
deltag13, deltag23, deltag31, deltag32, deltag11 : real;
deltag22, deltag33 : real;
r, rr, chis1, chis2, chis3, znam, slag2, temp, alfa : real;
k, i, j, z, n, l, f, p : integer;
lymbda12, lymbda21, Pi0, Pi1, nach, kon, rnew : real;
sum1, sum2, sum3, sum4, sum5, sum6, slag1 : real;
function poisk(temp : real) : real;
begin
summayi:=0;
tau[1,1]:=0; tau[2,2]:=0; tau[3,3]:=0;
tau[2,1]:=deltag21/(1.987*(temp+273.15));
tau[3,1]:=deltag31/(1.987*(temp+273.15));
tau[1,2]:=deltag12/(1.987*(temp+273.15));
tau[1,3]:=deltag13/(1.987*(temp+273.15));
tau[2,3]:=deltag23/(1.987*(temp+273.15));
tau[3,2]:=deltag32/(1.987*(temp+273.15));
alfa:=0.2;
G[1,1]:=exp(-alfa*tau[1,1]); G[1,2]:=exp(-alfa*tau[1,2]);
G[2,1]:=exp(-alfa*tau[2,1]); G[2,2]:=exp(-alfa*tau[2,2]);
G[1,3]:=exp(-alfa*tau[1,3]); G[2,3]:=exp(-alfa*tau[2,3]);
G[3,1]:=exp(-alfa*tau[3,1]); G[3,2]:=exp(-alfa*tau[3,2]);
G[3,3]:=exp(-alfa*tau[3,3]);
for i:=1 to 3 do
begin
sum1:=0;
for j:=1 to 3 do
begin
if j=1 then
sum1:=sum1+tau[j,i]*G[j,i]*x[1];
if j=2 then
sum1:=sum1+tau[j,i]*G[j,i]*x[2];
if j=3 then
sum1:=sum1+tau[j,i]*G[j,i]*x[3];
end;
sum2:=0;
for l:=1 to 3 do
begin
if l=1 then
sum2:=sum2+G[l,i]*x[1];
if l=2 then
sum2:=sum2+G[l,i]*x[2];
if l=3 then
sum2:=sum2+G[l,i]*x[3];
end;
slag1:=sum1/sum2;
sum3:=0;
slag2:=0;
for j:=1 to 3 do
begin
if j=1 then
sum3:=sum3+x[1]*G[i,j];
if j=2 then
sum3:=sum3+G[i,j]*x[2];
if j=3 then
sum3:=sum3+G[i,j]*x[3];
sum4:=0;
for l:=1 to 3 do
begin
-14-
sum4:=sum4+G[l,j]*x[1];
if l=2 then
sum4:=sum4+G[l,j]*x[2];
if l=3 then
sum4:=sum4+G[l,j]*x[3];
end;
sum5:=0;
for n:=1 to 3 do
begin
if n=1 then
sum5:=sum5+tau[n,j]*G[n,j]*x[1];
if n=2 then
sum5:=sum5+tau[n,j]*G[n,j]*x[2];
if n=3 then
sum5:=sum5+tau[n,j]*G[n,j]*x[3];
end;
sum6:=0;
for l:=1 to 3 do
begin
if l=1 then
sum6:=sum6+G[l,j]*x[1];
if l=2 then
sum6:=sum6+G[l,j]*x[2];
if l=3 then
sum6:=sum6+G[l,j]*x[3];
slag2:=slag2+(sum3/sum4)*(tau[i,j]-sum5/sum6);
end;
gamma[i]:=exp(slag1+slag2);
Pi0:=exp(C1[i]+C2[i]/(temp+273.15)+C3[i]*(temp+273.15)+C4[i]*ln(temp+273.15));
y[i]:=gamma[i]*Pi0*x[i];
summayi:=summayi+y[i];
end;
poisk:=summayi;
end;
begin
C1[1]:=0.3461307*100; C2[1]:=-0.4873446*10000; C3[1]:=-0.3249502E-8;
C1[2]:=0.5070924*100; C2[2]:=-0.6784604*10000; C3[2]:=-0.1042392E-8;
C1[3]:=0.3079802*100; C2[3]:=-0.5966069*10000; C3[3]:=0.1030134E-8;
C4[1]:=-0.3422*10;
C4[2]:=-0.5360*10;
C4[3]:=-0.2500*10;
clrscr;
{Заданный состав смеси в мольных долях:}
x[1]:=0.15; x[2]:=0.25; x[3]:=0.60;
{Параметры уравнения Вильсона для данной смеси:}
deltag11:=0; deltag12:=-272.30; deltag13:=75.90;
deltag21:=704.90; deltag22:=0; deltag23:=70.98;
deltag31:=1556.324; deltag32:=1055.08; deltag33:=0;
{Точность определения параметров равновесия:}
EPS:=0.001;
t:=0;
repeat
h:=h+1;
t:=t+0.001;
gotoxy(4,1);
if h=1 then writeln('Подождите, идет процесс расчета |');
if h=2 then writeln('Подождите, идет процесс расчета |');
if h=3 then writeln('Подождите, идет процесс расчета |');
if h=4 then writeln('Подождите, идет процесс расчета /');
if h=5 then writeln('Подождите, идет процесс расчета /');
if h=6 then writeln('Подождите, идет процесс расчета /');
if h=7 then writeln('Подождите, идет процесс расчета -');
if h=8 then writeln('Подождите, идет процесс расчета -');
if h=9 then writeln('Подождите, идет процесс расчета -');
if h=10 then writeln('Подождите, идет процесс расчета \');
if h=11 then writeln('Подождите, идет процесс расчета \');
if h=12 then writeln('Подождите, идет процесс расчета \');
d:=h/12;
if d=1 then h:=0;
-15-
writeln('tкип=',t:2:3);
razn:=poisk(t);
until (abs(razn-1)<EPS);
clrscr;
writeln;
writeln('Результаты расчета равновесия с использованием ур-ния НРТЛ:');
writeln('Температура кипения смеси t=',t:2:3);
writeln('Компоненты смеси: ацетон этанол вода');
writeln('Состав паровой фазы: ',y[1]:2:6,' ', y[2]:2:6,' ',y[3]:2:6);
readln;
end.
По заданию преподавателя были оценены параметры уравнения модели НРТЛ для бинарной пары ацетон-вода. В результате, имеем:
gА-В=75,90;
gВ-А=1556,324.
Таким образом, матрица параметров уравнения НРТЛ имеет вид:
0 -226,89 75,90
704,87 0 99,76
1556,324 1074,66 0
Таблица расчета равновесия и температуры кипения имеет вид:
-
Параметр
Модель Вильсона*
Модель НРТЛ
tКИП, C
64,840
69,836
yацетон*
0,4625
0,47073
yэтанол*
0,2858
0,2885
yвода*
0,2507
0,24077
* - по заданию преподавателя для модели Вильсона также были рассчитаны параметры для бинарной пары ацетон-вода, которые составили: а-в=41,11182; в-а=1880,67776.
В результате расчета коэффициентов активности по программам для моделей Вильсона и НРТЛ получи-ли сводную таблицу:
Таблица коэффициентов активности, полученных экспериментально и аналитически с использованием уравнений моделей Вильсона и НРТЛ
|
x, мол |
y, мол |
t, C |
1ЭКСП |
1Вильсон |
1НРТЛ |
2ЭКСП |
2Вильсон |
2НРТЛ |
|
1,15 |
27,91 |
92,0 |
8,216 |
9,388 |
8,773 |
0,978 |
0,993 |
1,000 |
|
2,21 |
44,88 |
85,2 |
8,253 |
8,676 |
8,522 |
0,981 |
1,001 |
1,002 |
|
6,38 |
68,09 |
72,1 |
6,362 |
6,466 |
7,043 |
1,014 |
1,002 |
1,014 |
|
11,64 |
77,77 |
65,3 |
4,930 |
4,769 |
5,370 |
1,008 |
1,017 |
1,045 |
|
17,27 |
80,73 |
62,7 |
3,744 |
3,669 |
4,079 |
1,050 |
1,050 |
1,097 |
|
30,85 |
83,09 |
60,9 |
2,297 |
2,326 |
2,406 |
1,197 |
1,099 |
1,294 |
|
44,39 |
84,21 |
60,3 |
1,653 |
1,710 |
1,677 |
1,429 |
1,268 |
1,600 |
|
50,96 |
85,24 |
59,8 |
1,477 |
1,523 |
1,475 |
1,551 |
1,526 |
1,793 |
|
52,28 |
85,12 |
59,8 |
1,434 |
1,491 |
1,442 |
1,607 |
1,697 |
1,835 |
|
62,32 |
86,03 |
59,4 |
1,237 |
1,294 |
1,247 |
1,946 |
1,736 |
2,205 |
|
68,29 |
87,23 |
58,8 |
1,168 |
1,208 |
1,169 |
2,174 |
2,102 |
2,470 |
|
72,57 |
87,90 |
58,75 |
1,110 |
1,154 |
1,124 |
2,393 |
2,339 |
2,689 |
|
76,29 |
88,71 |
58,35 |
1,083 |
1,118 |
1,095 |
2,632 |
2,674 |
2,880 |
|
82,08 |
90,37 |
58,2 |
1,031 |
1,069 |
1,057 |
2,998 |
2,939 |
3,220 |
|
86,55 |
92,08 |
57,7 |
1,011 |
1,040 |
1,035 |
3,349 |
3,486 |
3,514 |
|
90,04 |
93,53 |
57,6 |
0,988 |
1,023 |
1,022 |
3,777 |
4,051 |
3,761 |
|
92,37 |
94,72 |
57,7 |
0,973 |
1,014 |
1,015 |
4,034 |
4,610 |
3,933 |
|
93,83 |
95,62 |
57,0 |
0,990 |
1,009 |
1,011 |
4,278 |
5,058 |
4,052 |
|
96,38 |
97,15 |
56,8 |
0,989 |
1,003 |
1,006 |
4,665 |
5,401 |
4,259 |
|
97,47 |
97,93 |
56,6 |
0,992 |
1,002 |
1,004 |
4,900 |
6,068 |
4,351 |
|
98,40 |
98,44 |
56,5 |
0,996 |
1,001 |
1,002 |
4,212 |
6,403 |
4,431 |
-16-