16、基于MATLAB的气液平衡计算方法及应用

基于MATLAB的气液平衡计算方法及应用

1. 引言

在化学工程领域，气液平衡计算是一个重要的研究方向，它对于理解和设计许多化工过程，如蒸馏、吸收、萃取等具有关键意义。本文将详细介绍基于MATLAB的气液平衡计算方法，包括修正拉乌尔定律下的各种计算类型，以及闪蒸计算和气液平衡中逸度系数比的应用，并通过具体的实例进行说明。

2. 修正拉乌尔定律下的气液平衡计算

2.1 修正拉乌尔定律

将活度系数 $\gamma_i$ 引入拉乌尔定律，得到修正拉乌尔定律：
[y_i P = \gamma_i x_i P_i^{sat}]
其中，$y_i$ 和 $x_i$ 分别是组分 $i$ 在气相和液相中的摩尔分数，$P$ 是总压力，$P_i^{sat}$ 是组分 $i$ 的饱和蒸气压。平衡比（或 $K$ 值）$K_i$ 定义为：
[K_i = \frac{y_i}{x_i} = \gamma_i \frac{P_i^{sat}}{P}]

2.2 常见计算类型

2.2.1 泡点压力计算（Bubble P）

对于给定的温度 $T$ 和液相组成 $x_i$，计算总压力 $P$ 和气相组成 $y_i$。步骤如下：
1. 估计组分 $i$ 的饱和蒸气压 $P_i^{sat}$ 和活度系数 $\gamma_i$。
2. 根据以下关系计算 $P$ 和 $y_i$：
[P = \sum_{i=1}^{N} \gamma_i x_i P_i^{sat}]
[y_i = \frac{\gamma_i x_i P_i^{sat}}{P}]