理论塔板数图解法电脑绘制

基于Excel的精馏塔理论塔板数的图解法

1引言

精馏是一种重要的传质单元操作，精馏塔理论塔板数的计算是其重要的内容, 无论是对设计过程还是操作过程都有重要的意义。理论塔板数的计算方法有逐板计算法和图解法。其中逐板计算法是计算理论塔板数的基本方法, 结果准确、清晰, 不仅可以计算出塔板数和进料板位置, 而且可以得到每一块塔板上的气液组成, 但此法计算过程繁琐, 工作量大。用图解法比较直观、简便，但手工图解法准确性较差。用Excel的图表功能, 可以比较方便地解决这一问题。本文给出用图解法求精馏塔理论塔板数的通用程序, 程序采用VBA编制，该程序具有较好的通用性，对于图解法求精馏塔理论塔板数的不同问题, 只需在表格中输入体系的气液平衡数据以及分离要求，即可计算出精馏塔理论塔板数，加料板位置及每一块理论塔板上的汽液组成，并且计算结果是以图形的方式表示，计算结果较为直观。

2原理和步骤

2.1有关方程

(1)气液相平衡方程[1]

y=f(x) （1）

在计算过程中主要是由气相的组成来计算相应板上的液相组成，上述方程应变换为以气相组成来表示液相组成的方程。

x=g(y)

理论塔板数

1、定义

理论塔板数（theoretical plate number）N，色谱的柱效参数之一,用于定量表示色谱柱的分离效率（简称柱效）。N取决于固定相的种类、性质（粒度、粒径分布等）、填充状况、柱长、流动相的种类和流速及测定柱效所用物质的性质。如果峰形对称并符合正态分布，N可近似表示为： 理论塔板数=5.54(保留时间/半高峰宽)2

柱效率用理论塔板数定量地表示：N=16*（t/w ）2。其中，t是溶质从进样到最大洗脱峰出现的时间，w为该溶质的洗脱峰在基线处的宽度。在一色谱柱中用相同的洗脱条件时候，不同化合物的滞留时间与其洗脱峰宽度之比接近常数。因此理论塔板数大的色谱柱效率高。当然，N的大小和柱子长度有密切关系：理论塔板高度H=柱长/N，用H可以衡量单位长度的色谱柱的效率，H越小，则色谱柱效率越高。

N为常量时，W随tR成正比例变化。在一张多组分色谱图上，如果各组份含量相当，则后洗脱的峰比前面的峰要逐渐加宽，峰高则逐渐降低。

用半峰宽计算理论塔板数比用峰宽计算更为方便和常用，因为半峰宽更容易准确测定，尤其是对稍有拖尾的峰。

N与柱长成正比，柱越长，N越大。用N表示柱效时应注明柱长，，如果未注明，则表示柱长为1米时的理论塔

理论塔板数

1、定义

理论塔板数（theoretical plate number）N，色谱的柱效参数之一,用于定量表示色谱柱的分离效率（简称柱效）。N取决于固定相的种类、性质（粒度、粒径分布等）、填充状况、柱长、流动相的种类和流速及测定柱效所用物质的性质。如果峰形对称并符合正态分布，N可近似表示为： 理论塔板数=5.54(保留时间/半高峰宽)2

柱效率用理论塔板数定量地表示：N=16*（t/w ）2。其中，t是溶质从进样到最大洗脱峰出现的时间，w为该溶质的洗脱峰在基线处的宽度。在一色谱柱中用相同的洗脱条件时候，不同化合物的滞留时间与其洗脱峰宽度之比接近常数。因此理论塔板数大的色谱柱效率高。当然，N的大小和柱子长度有密切关系：理论塔板高度H=柱长/N，用H可以衡量单位长度的色谱柱的效率，H越小，则色谱柱效率越高。

N为常量时，W随tR成正比例变化。在一张多组分色谱图上，如果各组份含量相当，则后洗脱的峰比前面的峰要逐渐加宽，峰高则逐渐降低。

用半峰宽计算理论塔板数比用峰宽计算更为方便和常用，因为半峰宽更容易准确测定，尤其是对稍有拖尾的峰。

N与柱长成正比，柱越长，N越大。用N表示柱效时应注明柱长，，如果未注明，则表示柱长为1米时的理论塔

用图解法解应用题（一）

例1 乐乐比丫丫大5岁，洋洋比乐乐小2岁，那么丫丫和洋洋相差多少岁？ 【分析】根据题意，我们可以画一个线段图：

很明显，丫丫和洋洋相差5－2＝3岁。

例2 朝阳学校三年级四班开展集邮活动，阿呆有92张邮票，笨笨有54张邮票。问阿呆给笨笨多少张邮票，才能使两人的邮票数相等？

【分析】从下面的线段图可以清楚地看到：

阿呆给笨笨的邮票数，是阿呆与笨笨邮票的相差数的一半，因此要求本题的解，只要将他们邮票的相差数平均分成两份，每一份就是阿呆给笨笨的邮票数。

（92－54）÷2＝19（张）

即阿呆要给笨笨19张邮票，才能使两人的邮票数相等。

通过例2的分析，可以看出画线段图既能充分一线出题中的已知条件，又能形象地把数量关系展示出来，帮助我们很快地找到解题的捷径。

例3 把两块一样长的木板像右图起，成了一块木板。如果这块钉在一起

厘米，中间重叠部分是16厘米。这两块木板各长多少厘米？

【分析】把长度相等的两木板的一端钉起来，钉在一起的长度部分就是重叠部分，重叠的部分是16厘米，所以这两块木板的总长度是120＋16＝136（厘米），每块木板的长度就是136厘米的一半。

1

这样钉在一的木板长120

【解】（120＋1

以简单明了的方式介绍了用泰勒图解法和洛巴索夫图解法求粘性土坡极限高度的方法。

泰勒图解法

H N s 如图7.4.5所示，横坐标为边坡坡角，纵坐标为 c

(注意这时Ns的定义与前面不同 )坡角越大，Ns越小，临界高度越小；内摩擦角越 大，Ns越大，临界高度越大。此图也可解决两类问题： ( 1)已知 , ,c, ,求最大边坡高度H cN cr :

s 求出H 。 由 , ,查图得N ,由H s cr cr (2)已知 ,c, ,边高H,求稳定的土坡坡角 : H 由N 计算N ,再由N , 查得稳定坡角 。 s s s c

以简单明了的方式介绍了用泰勒图解法和洛巴索夫图解法求粘性土坡极限高度的方法。

洛巴索夫图解法如图7.4.4所示，横坐标为边坡坡角，纵坐标为

Ns

c H

坡角越大，稳定数越大，临界高度越小；内摩擦角越大，稳定数越小，临界高 度越大。

c H cr N s

专题四 图解法分析动态平衡问题

所谓图解法就是通过平行四边形的邻边和对角线长短的关系或变化情况，做一些较为复杂的定性分析，从图形上一下就可以看出结果，得出结论。

题型特点：（1）物体受三个力。（2）三个力中一个力是恒力，一个力的方向不变，由于第三个力的方向变化，而使该力和方向不变的力的大小发生变化，但二者合力不变。 解题思路：（1）明确研究对象。（2）分析物体的受力。（3）用力的合成或力的分解作平行四边形（也可简化为矢量三角形）。（4）正确找出力的变化方向。（5）根据有向线段的长度变化判断各个力的变化情况。

注意几点：（1）哪个是恒力，哪个是方向不变的力，哪个是方向变化的力。 （2）正确判断力的变化方向及方向变化的范围。

（3）力的方向在变化的过程中，力的大小是否存在极值问题。

专题训练

1．半圆形支架BAD上悬着两细绳OA和OB，结于圆心O，下悬重为G的物体，使OA绳固定不动，将OB绳的B端沿半圆支架从水平位置缓慢移到竖直位置C的过程中（如图），分析OA绳和OB绳所受力的大小如何变化。

2．如图，电灯悬挂于两墙之间，更换水平绳OA使连结点A向上移动而保持O点的位置不变，则A点向上移动时（ ） A．绳OA的拉力逐渐增大 B．绳OA的拉力逐渐减小 C

线性规划的图解法与单纯形解法

线性规划的图解法与单纯形解法

线性规划单纯形求解的大M法 线性规划单纯形求解的两阶段法

线性规划求解的大M法 为了使加入人工变量后线性规划问题的最优目

标函数值不受影响，我们赋予人工变量一个很 大的负价值系数-M (M为任意大的正数)。 由于人工变量对目标函数有很大的负影响，单

纯形法的寻优机制会自动将人工变量赶到基外， 从而找到原问题的一个可行基。 这种方法我们通常称其为大M法。3

线性规划求解的大M法max z=c1 x1+ c2 x2+…+ cn xn - M (xn+1+…+ xn+m) a11 x1+ a12 x2+…+ a1nxn+ xn+1 = b1 a21 x1+ a22 x2+…+ a2nxn + xn+2= b2 … … am1 x1+ am2 x2+…+ amnxn+ xn+m = bm x1, x2,…, xn , xn+1…, xn+m≥0

线性规划求解的大M法举例【例2.12】用大M法解 下列线性规划

max Z 3 x1 2 x2 x3 4 x1 3 x2 x3 4 x x 2 x 10 1 2 3 2 x1 2 x2

4几何图解法

[例题1]如图所示，用一根长为L的细绳，一端固定在O点，另一端悬挂质量为m，的小球，为使细绳与竖直方向夹角为30度且绷紧，小球处于静止状态。求对小球施加最小力的为多少？方向如何？ 解析：小球在重力、拉力和外加力的作用下处于平衡状态，则此三力必构成一闭合的三角形。如图所示。重力大小方向都不变，绳子的拉力方向不变，由几何关系得第三个力F与绳垂直时最小，最小值

Fmin?mgsin300?1mg 2倾角为α的光的倾角β多大

[例题2]如图，质量为m的球放在滑斜面上，试分析挡板AO与斜面间时，AO所受压力最小？

解析：把球重力按效果分解为N1、N2，当板转动时，分解图如图虚线所示，当

??900,N2min?mgsin?

[例题3]有一小船位于60m宽游80m处河流变为瀑布，假设5m/s，为了使小船能安全渡河，的速度不能小于多少？ 解析：vmin?3m/s 图中C点是瀑布，当船恰好点，船相对静水速度中最小值的最小值。

沿AC方向到C是所有情况中的河边，在下何水流速为船相对于静水

sin??60602?802?3 5vmin?v水sin??3m/s

所以船相对静水速度是3m/s。

[例题4]已知一个力F=100N，把它分解为两个力，其中一个分力

运筹学是管理类专业的一门重要专业基础课。它是本世纪40年代初发展起来的一门新兴学科,其主要目的是在决策时为管理人员提供科学依据,是实现有效管理、正确决策和现代化管理的重要方法之一。

第二章

线性规划的图解法

1

管

理

运

筹

学

运筹学是管理类专业的一门重要专业基础课。它是本世纪40年代初发展起来的一门新兴学科,其主要目的是在决策时为管理人员提供科学依据,是实现有效管理、正确决策和现代化管理的重要方法之一。

§1

问题的提出

例1. 某工厂在计划期内要安排Ⅰ、Ⅱ两种产品的生产，已 知生产单位产品所需的设备台时及A、B两种原材料的消耗、 资源的限制，如下表：

Ⅰ设备 原料 A 原料 B 单位产品获利 1 2 0 50 元

Ⅱ1 1 1 100 元

资源限制 300 台时 400 千克 250 千克

问题：工厂应分别生产多少单位Ⅰ、Ⅱ产品才能使工厂获利 最多？

2

管

理

运

筹

学

运筹学是管理类专业的一门重要专业基础课。它是本世纪40年代初发展起来的一门新兴学科,其主要目的是在决策时为管理人员提供科学依据,是实现有效管理、正确决策和现代化管理的重要方法之一。

线性规划模型： 目标函数：Max 约束条件：s.t. z = 50 x1 + 100 x2 x1 + 2 x1 + x2

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第一手准备：

先准备U盘一个和U大师U盘启动盘制作工具、装机版的WIN7ISO镜像文件

安装操作方法：

1.制作启动U盘

2.在制作好的启动U盘目录里新建一个文件夹，并将ISO文件存入

3.插入启动U盘，重启电脑，在U盘启动菜单中选择【11】，如下图：

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4.上方列出的ISOs文件夹中所有的ISO镜像文件，输入要安装的系统对应的序号，例如，这里选择安装的是WIN7系统，则输入02,，回车即可，如下图：

5.现在按ENTER键

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