热量和物料平衡
物料衡算和热量衡算
物料衡算和热量衡算1. 引言物料衡算和热量衡算是在工程设计和过程优化中常用的方法和工具。
物料衡算是指通过对物料的进出量、质量和组成等参数的分析，计算出物料的平衡以及物料流动过程中的相关参数。
热量衡算是指通过对热量的进出量、热平衡等参数的分析，计算出热量在系统中的平衡和流动情况。
本文将介绍物料衡算和热量衡算的基本概念、方法和应用。
2. 物料衡算2.1 物料平衡物料平衡是对物料流动系统中物料的进出量进行分析和计算的过程。
物料平衡的基本原理是质量守恒定律，即在封闭系统中，物料的质量不会发生净变化。
物料平衡可用于分析物料的流动路径、损耗情况以及优化物料的使用和回收。
2.2 物料衡算的方法常用的物料衡算的方法包括输入-输出法和组分衡算法。
- 输入-输出法：通过记录系统中物料的进出量，计算出物料的平衡情况。
该方法适用于物料流动较简单且没有复杂反应的系统。
具体步骤包括确定进料和产出物料的量和质量，计算进出物料的差值，并检查误差，使其趋近于零。
- 组分衡算法：通过对物料组分的平衡进行计算，得到物料的进出量。
该方法适用于需要考虑物料成分变化的系统。
具体步骤包括确定进料和产出物料的组分及其相对含量，计算进出物料组分的差值，并检查误差。
2.3 物料衡算的应用物料衡算在化工、冶金、环境工程等领域有广泛的应用，例如： - 在化工生产中，物料衡算可以用于优化原料的使用和能源的消耗，减少产品的损耗和废物的排放。
- 在冶金过程中，物料衡算可以用于优化矿石的选矿和冶炼过程，提高生产效率和产品质量。
- 在环境工程中，物料衡算可以用于分析和优化废物处理和排放过程，减少对环境的污染。
3. 热量衡算3.1 热量平衡热量平衡是对热量在系统中的分布和流动进行分析和计算的过程。
热量平衡的基本原理是热力学第一定律，即能量守恒定律。
热量衡算可以用于分析热量的传递、损失和利用情况，以及优化热能的使用和节约。
3.2 热量衡算的方法常用的热量衡算的方法包括输入-输出法和能量平衡法。
转炉车间炼钢物料平衡热平衡计算
转炉车间炼钢物料平衡热平衡计算转炉车间是炼钢过程中的重要环节，需要进行炼钢物料平衡和热平衡计算，以确保生产过程的稳定和高效。
本文将对转炉车间的炼钢物料平衡和热平衡计算进行详细介绍。
炼钢物料平衡是指通过对转炉车间中的原料投入和产出物料进行测量和计算，从而得到物料平衡的结果。
炼钢物料平衡的目的是确保转炉车间原料的投入和产出物料的稳定性，避免资源的浪费和环境的污染。
物料平衡的计算主要包括原料质量平衡和物料流量平衡两个方面。
原料质量平衡是指对转炉车间中原料的质量进行计算和比较。
首先，需要测量和记录转炉车间中原料的投入量和产出量，包括铁矿石、废钢、废铁、石灰石等原料。
然后，根据原料的化学成分和质量比例，计算不同原料的质量，并与实际投入和产出物料进行比较。
如果投入和产出物料的质量不平衡，就需要调整原料的配比和使用，以达到物料平衡的要求。
物料流量平衡是指对转炉车间中物料流动的计算和分析。
首先，需要测量和记录转炉车间中不同物料的流量和速度，包括氧气、燃烧剂、炉渣、煤粉等。
然后，根据物料流动的速度和体积，计算不同物料在转炉车间中的流量，并与实际测量结果进行比较。
如果物料的流量不平衡，就需要调整物料的供给和流动方式，以保持物料平衡的状态。
炼钢热平衡计算是指通过对转炉车间中的热能输入和输出进行测量和计算，从而得到热平衡的结果。
炼钢热平衡计算的目的是确保转炉车间热能的合理利用和能量的平衡。
热平衡的计算主要包括燃烧热平衡和传热平衡两个方面。
燃烧热平衡是指对转炉车间中燃料的燃烧过程进行计算和分析。
首先，需要测量和记录转炉车间中燃料的消耗量和燃烧产物的产生量，包括煤粉、燃气、燃油等。
然后，根据燃料的能量含量和燃烧反应的热效率，计算燃料的热值和燃烧产生的热能，并与实际产生的热能进行比较。
如果燃烧过程的热能不平衡，就需要调整燃料的供给和燃烧方式，以达到热平衡的要求。
传热平衡是指对转炉车间中传热过程的计算和分析。
首先，需要测量和记录转炉车间中不同部位的温度和热能输入输出，包括炉渣的温度、冷却水的流量和温度、炉气的温度等。
《物料平衡和热平衡》课件
硝酸制备过程的物料和热平衡案例
讨论硝酸制备过程中物料平衡和热平衡的实际 案例，包括计算方法和相关工程应用。
结论
1 物料平衡和热平衡对工程用的重要意义
总结物料平衡和热平衡在工程设计和优化中的关键作用和重要性。
2 未来研究方向
探讨物料平衡和热平衡领域的未来研究方向，以及可能的创新点和应用领域。
《物料平衡和热平衡》 PPT课件
通过本课件，我们将深入探讨物料平衡和热平衡在工程中的重要性以及计算 方法。让我们一起开始这个有趣而富有挑战性的主题吧！
引言
研究对象
分析和衡量物料平衡和热平衡在工程中的应用和作用。
目的和意义
探讨物料平衡和热平衡对于工程设计和过程优化的重要性。
物料平衡
概念和假设
介绍物料平衡的定义以及在计算中所需要的假 设条件。
物料平衡计算方法
讨论不同的物料平衡计算方法，包括操作前后 物料总量差异法、原材料平衡法和方程式法。
热平衡
概念和假设
解释热平衡的定义以及在计算中所做的假设条 件。
热平衡计算方法
介绍热平衡的计算方法，包括热量平衡方程、 外传热量计算方法和蒸汽平衡法。
应用Hale Waihona Puke 例乙烯制备过程的物料平衡案例
展示乙烯制备过程中物料平衡的具体案例，以 及相关计算方法和结果分析。
最新第三章物料衡算和能量衡算(热量)
例题： • 两种组成不同的煤气在预热器中混合。并从25℃加热到127℃，
以供燃烧炉使用。两种煤气的流量分别为0.4kmol/s和0.1kmol/s。 预热器的热损失为150kJ/s。试计算预热器应提供的热量。 计算中煤气的焓取下列数值： 25℃时，第一种煤气为765kJ／kmol；第二种煤气为846kJ／kmol。 127℃时，混合煤气的焓值为3640kJ／kmol。
p
' c
和假临界温度
T
' c
，求得
混合气体的对比压力和对比温度，
解： 以1s为计算基准。根据公式：
( ) ∑ ∑ ( ) ∑ Q =n iH io- utn jH jin
Q Q 提 ＋ Q 供 损 Q 提 1 供 k 5J0
H o＝ u ( 0 t .4 0 .1 ) 3k 6 J 1 4k 8 0J 20
H in ( 0 . 4 7 0 6 . 1 8 5 ) k 4 3 J 6 . 6 k 9J 0
• 例题： 已知常压下气体甲烷0～t℃的平均定压摩尔热容数据如下：
• 试求常压下甲烷在200℃到800℃温度范围的平均定压摩尔热容， 并计算15kmol甲烷在常压下从800℃降温到200℃所放出的热量。
解：假设如下热力学途径：
• 从 C p,m t 表中查得，
Cp,m3.9 6k6J/k ( mK o)l Cp,m5.5k6J/k ( mK o)l
• 1、热容 • 2、焓 • 3、汽化热 • 4、反应热
1. 热容
(1)热容与温度的关系 • 热容是给定条件下，系统每升高1K所吸收的热。随温度
而变。根据过程不同，用分为等压热容和等容热容。 • 描述定压热容Cp与温度之间的关系一般有三种方法：
炼钢物料平衡热平衡计算概述
炼钢物料平衡热平衡计算概述炼钢物料平衡和热平衡计算是炼钢过程中非常重要的工作。
炼钢过程中涉及多种原料和产品，在确保炉况稳定和冶炼效果良好的前提下，需要对原料的投入和产物的产出进行平衡计算。
炼钢物料平衡计算的目的是确定钢铁冶炼过程中各种原料的投入量，确保原料的充分利用以及合理投放。
平衡计算的依据是材料的质量守恒定律，即进入的物料的质量必须等于产出物料的质量。
在炼钢过程中，主要的原料包括铁矿石、废钢、废铁等，而产出的物料则包括粗钢、渣钢、炉渣等。
通过对原料的投入量和产出物料的重量进行平衡计算，可以了解到炼钢过程中原料的利用率以及产物的产出量，从而对冶炼效果进行评估和优化。
热平衡计算是指对炼钢过程中的热量进行平衡计算。
炼钢过程中需要对炉内的温度进行控制，以确保冶炼反应能够正常进行。
在炼钢过程中，原料和加热介质（如燃料）的输入会带来热量的输入，而冶炼过程中的反应则会导致热量的输出，主要包括燃烧、还原和吸热反应等。
通过对输入和输出热量的平衡计算，可以确定炉内的热量分布和热量损失，进而对炉内温度进行控制和优化。
炼钢物料平衡和热平衡计算是炼钢过程中冶炼稳定性和经济效益的重要保障。
通过这些计算，可以了解到原料的利用率和产物的产出量，从而提高冶炼效果和产品质量。
同时，通过热平衡计算可以实时监测炉内的温度变化，及时发现和解决温度异常问题，确保冶炼过程的可控性和稳定性。
因此，炼钢物料平衡和热平衡计算是炼钢过程中不可或缺的重要环节。
炼钢物料平衡和热平衡计算在炼钢过程中起着非常重要的作用。
通过这些计算，冶炼厂可以更好地了解和控制物料的投入和产物的产出，实现冶炼过程的稳定运行和优化效果。
首先，炼钢物料平衡计算能够确保原料的充分利用和合理投放。
在炼钢过程中，钢厂会使用不同的原料，如铁矿石、废钢、废铁等。
这些原料的投入量需要经过平衡计算来确定，以确保原料的利用率最大化。
通过平衡计算，可以了解到每种原料的投入量，避免过量或不足的情况发生。
物料平衡和热量平衡
物料平衡和热量平衡物料平衡和热量平衡是工程领域中常用的分析方法，用于研究物质和能量在化工过程中的流动与转化。
物料平衡是指在一个封闭系统中，物质的输入、输出和积累之间的关系。
热量平衡是指在一个封闭系统中，能量的输入、输出和积累之间的关系。
物料平衡是化工过程设计和优化的基础，通过物料平衡分析可以确定反应器中物料的组成和流量，以及各个装置之间的物料流动情况。
物料平衡的基本原理是质量守恒定律，即物料的输入和输出之和等于物料的积累量。
在进行物料平衡分析时，首先需要确定系统的边界，即确定分析的范围。
然后根据系统的输入和输出量，编写物料平衡方程。
物料平衡方程可以分为总物料平衡和组分物料平衡两种形式。
总物料平衡是指对物料的总量进行平衡，而组分物料平衡是指对物料中各个组分的量进行平衡。
在编写物料平衡方程时，需要考虑物料的输入、输出和积累量，以及反应或转化过程中的损失。
物料平衡方程可以通过实验数据或估算方法得到，也可以通过模拟计算得到。
通过求解物料平衡方程，可以确定物料的流动情况和组成，为工程设计和操作提供依据。
热量平衡是指在化工过程中，研究能量的输入、输出和积累之间的关系。
热量平衡的基本原理是能量守恒定律，即能量的输入和输出之和等于能量的积累量。
热量平衡分析可以确定反应器中的热量流动情况，以及各个装置之间的热量交换情况。
在进行热量平衡分析时，需要考虑各个装置的热量输入和输出，以及热量的传导、对流和辐射等方式的损失。
热量平衡方程可以通过实验数据或估算方法得到，也可以通过模拟计算得到。
通过求解热量平衡方程，可以确定热量的流动情况和温度分布，为工程设计和操作提供依据。
物料平衡和热量平衡在化工工程中的应用非常广泛。
通过物料平衡和热量平衡分析，可以确定化工过程中的物料流动和热量流动情况，找出问题所在，优化工艺参数，提高生产效率和产品质量。
同时，物料平衡和热量平衡也是工程安全和环保的重要手段，可以预测和控制系统中的物料和能量的流动，减少事故和污染的发生。
《化工设计》 第三章物料衡算和热量衡算
对于没有化学反应的过程，一般上列写各组分的衡算方程， 只有涉及化学反应量，才列写出各元素的衡算方程。
• 稳态过程（连续），体系内无物料积累。
F
x f1
P
xp1
W
xw1
F
x f2
P xp2
W
xw2
7.将物料衡算结果列成输入－输出物料表（物料平 衡表），画出物料平衡图。
物料衡算表
组分
输入
质量，kg/d
组分
输出
质量，kg/d
杂质 合计
杂质 合计
8.校核计算结果（结论）。
五、无化学反应的物料衡算
• 在系统中，物料没有发生化学反应的过程， 称为无反应过程。
（三）、物料衡算基准 物料衡算过程，必须选择计算基准，并在整个运算
中保持一致。若基准选的好，可使计算变得简单。
①时间基准 （单位时间可取1d、1h或1s等等）。 ②批量基准； ③质量基准 例如: 可取某一基准物流的质量为100Kg
为基准计算。 ④物质的量基准； ⑤标准体积基准；
（四）、物料衡算的基本程序
100.00
解：
水F1 1200kg/h
吸 收 塔
混合气体F2，1.5 （mol）%丙酮
空气F3
蒸 馏 塔
冷凝器
废料F5:丙酮5%，
95% 水
产品F4 丙酮99%，水1%
本系统包括三个单元．即吸收塔、蒸馏塔和冷凝器。由于 除空气进料外的其余组成均是以质量百分数表示的，所以 将空气-丙酮混合气进料的摩尔百分数换算为质量百分数。 基准：100kmol气体进进料。
电炉炼钢设计(物料平衡+热平衡)
炼钢过程的物料平衡与热平衡计算是建立在物质
生铁
锰铁硅铁
物料平衡计算前，必须确定冶炼设备和方法以及炉
现代电弧炉冶炼工艺与传统三段式有较大的变化
火砖块是浇铸系统的废弃品，它的
配碳比钢种规格中线高0.70%，焦炭的收得率按75%计（7-28）
熔化期脱碳量30%，
CO:CO2=7:3,下同
Fe含量见表7-29
余见注释
焦炭中C含量
烧损率为25%
石灰中的S含
量为0.06%
（3）确定炉渣量：炉渣源于炉料中Si、Mn、P、Fe等元素的氧化产物，炉顶和炉衬的蚀损，焦炭和电极中的灰分，以及加入的各种溶剂。
结果见表7-32.
（4）确定金属量：金属量Qi=金属炉料重+矿石带入的铁量-炉料中C、Si、Mn、P和Fe的烧损量+焦炭配入得碳量
炉顶、炉衬消耗
量见表7-28
烧损的Fe，其中20%进入渣中，其中75%为Fe2O3，25%为FeO
引起氧化期物料波动的因素有：扒除熔化渣，造新渣；金属中
还原期采用白渣操作，引起该期物料变化的因素有：。
金属冶炼中的物料平衡与能量平衡控制
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出平衡”。
在金属冶炼过程中，物料平 衡控制是确保冶炼过程高效 、稳定、安全的重要手段。
通过物料平衡控制，可以精确 控制原料和产品的数量和质量 ，提高冶炼效率和产品质量。
物料平衡计算方法
物料平衡计算主要包括质量守 恒和元素守恒两个原则。
质量守恒是指在一个化学反应 过程中，反应前后物质的质量
是相等的。
01
智能化控制
随着人工智能和大数据技术的应用，金属冶炼过程中的物料平衡与能量
平衡控制正朝着智能化方向发展，通过实时数据采集和智能算法优化，
实现精准控制和高效生产。
02
绿色环保
随着环保意识的提高，金属冶炼过程中的物料平衡与能量平衡控制将更
加注重环保和资源循环利用，降低能耗和减少废弃物排放，实现可持续
发展。
案例二
总结词
在有色金属冶炼中，物料平衡与能量平衡控制对于环境保护和资源利用具有重要 意义。
详细描述
在处理铜、铝、锌等有色金属时，需合理配置原料和燃料，以减少废料产生和能 源消耗。通过精确控制，实现高效、清洁的生产过程，降低对环境的影响。
案例三
总结词
贵金属冶炼中，物料平衡与能量平衡控制对于提高贵金属回收率和降低生产成本至关重 要。
详细描述
在提取金、银等贵金属的过程中，需要精确计算原料中贵金属的含量，以及各种添加剂 的作用，确保物料平衡。同时，优化工艺参数和能源利用，以实现节能减排和经济效益
的最大化。
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化工中物料衡算和热量衡算公式
化工中物料衡算和热量衡算公式物料衡算和热量衡算物料衡算根据质量守恒定律，以生产过程或生产单元设备为研究对象，对其进出口进行定量计算称为物料平衡。
通过物料平衡计算，可以计算出原材料和产品之间的数量转换关系，以及各种原材料的消耗量，各种中间产品和副产品的产量、消耗量和组成。
物质平衡的基础物料衡算的基础是物质的质量守恒定律，即进入一个系统的全部物料量必等于离开系统的全部物料量，再加上过程中的损失量和在系统中的积累量。
∑g1=∑g2+∑g3+∑g4∑g2：--输人物料量总和；∑g3：--输出物料量总和；∑g4：--物料损失量总和；∑g5：--物料积累量总和。
当系统中的物质积累为零时，上述公式可写成：∑G1=∑G2+∑G3物料衡算是所有工艺计算的基础，通过物料衡算可确定设备容积、台数、主要尺寸，同时可进行热量衡算、管路尺寸计算等。
物料衡算的基准（1）对于批量操作过程，通常以一批原材料作为计算基准。
(2)对于连续式操作的过程，可以采用单位时间产品数量或原料量为基准进行计算。
物料衡算的结果应列成原材料消耗定额及消耗量表。
消耗定额是指每吨产品或一定数量的产品（如每公斤注射剂、每万片等）消耗的原材料量；消耗量是指每年或每天消耗的原材料量。
制剂车间的消耗定额及消耗量计算时应把原料、辅料及主要包装材料一起算入。
热量衡算药品生产过程包括化学过程和物理过程，这些过程往往伴随着能量的变化，因此必须进行能量平衡。
此外，由于生产中一般不存在轴功，或轴功的影响相对较小，能量平衡本质上是热平衡。
生产过程中产生的热量或冷却能力会增加或降低材料温度。
为了确保生产过程在一定温度下进行，外部世界必须向生产系统添加或排出热量。
通过热平衡计算，可以计算待加热或冷却设备的热量，以确定加热或冷却介质的数量以及设备传输的热量。
热平衡的基础热量衡算按能量守恒定律\在无轴功条件下，进入系统的热量与离开热量应该平衡\，在实际中对传热设备的衡算可由下式表示Q1+Q2+Q3=Q4+Q5+Q6（1-1），式中：Q1——被加工材料带入设备的总热量，kJ；q2-加热剂或冷却剂与设备和物料传递的热量（符号规定加热剂加入热量为\，冷却剂吸收热量为\），kj;q3-过程的热效率，（符号规定过程放热为\；过程吸热为\）q4-反应终了时物料的焓（输出反应器的物料的焓）q5-设备部件所消耗的热量，kj;Q6——周围设备损失的热量，也称为热损失，kJ；热量衡算的基准可与物料衡算相同，即对间歇生产可以以每日或每批处理物料基准。
物料平衡 热平衡 转炉
物料平衡热平衡转炉物料平衡、热平衡和转炉是冶金工程领域中的重要概念。
本文将深入探讨这三个主题，从基本概念到实际应用进行逐步解析，并对其在转炉过程中的应用进行详细讲解。
一、物料平衡物料平衡是冶金工程中的一个重要概念，指的是在一个系统中输入和输出物料的总量必须保持平衡。
这个平衡关系可以通过以下公式表示：输入物料= 输出物料+ 增加物料- 减少物料其中，增加物料是系统内新增的物料量，减少物料是系统内减少的物料量。
物料平衡是冶金工程中进行计算和控制的基础。
通过对物料平衡的准确计算，可以确保系统正常运行，并保持稳定的生产状况。
在转炉过程中，物料平衡是非常重要的。
转炉是一种用于冶炼、精炼和合金化的设备，通过将原料和燃料加入到转炉中，利用高温和化学反应将原料转化为所需的金属产品。
在转炉中，物料平衡的准确控制和计算可以提高生产效率、降低能源消耗，并确保产品质量稳定。
二、热平衡热平衡是指系统中输入和输出的热量必须保持平衡。
一个系统中的热平衡可以通过以下公式表示：输入热量= 输出热量+ 产生热量- 消耗热量其中，产生热量是系统内产生的热量，消耗热量是系统内消耗的热量。
热平衡的准确计算和控制是保证系统正常运行和能量效率的关键。
在转炉过程中，热平衡是非常重要的。
在转炉内，燃料燃烧产生的热量被用于原料的冶炼、精炼和合金化。
同时，热量还会通过系统的一些其他途径（如散热、冷却等）被消耗。
通过准确计算和控制热平衡，可以提高能源利用率，降低能源消耗，确保系统高效稳定地运行。
三、转炉转炉是一种非常重要的冶金设备，广泛应用于钢铁和有色金属冶炼工业中。
通过转炉，原料和燃料被加入到设备中，利用高温和化学反应将原料转化为所需的产品。
在转炉过程中，物料平衡和热平衡是两个非常重要的概念。
通过准确计算和控制物料平衡，可以确保输入和输出物料的平衡，保证生产过程的稳定性和产品质量的一致性。
通过准确计算和控制热平衡，可以提高能源利用率，降低能源消耗，保证系统的高效运行。
炼钢过程中的物料平衡与热平衡计算
炼钢过程中的物料平衡与热平衡计算炼钢是一种重要的冶金工艺，通过加热和处理铁矿石和其他原料，从而将其转化为钢铁。
在炼钢过程中，物料平衡和热平衡的计算是保证炼钢过程顺利进行的关键。
1.物料平衡计算物料平衡计算是指在炼钢过程中，对原料和产物之间的质量变化进行控制和监测。
物料平衡计算的基本原理是质量守恒定律，即物质在任何化学反应和过程中，质量不能被创造或破坏。
在炼钢过程中，主要的原料包括铁矿石、废钢和其他合金。
物料平衡计算的目的是确定原料和产物之间的质量变化以及原料的流量。
以基本的炼钢炉为例，物料平衡计算可以分为三个主要步骤：1)原料质量和流量测量：测量并记录原料的质量和流量，包括铁矿石、废钢和其他合金的输入。
2)化学反应和质量变化计算：根据炼钢过程中的化学反应，计算原料和产物之间的质量变化。
这包括原料的表面吸附、化学反应和挥发物的产生。
3)产物质量和流量测量：测量并记录产物的质量和流量，包括钢铁和炉渣的输出。
通过这些步骤，可以得到原料和产物之间的质量平衡关系。
通过不断调整原料的输入和产物的输出，可以确保炼钢过程中的物料平衡。
热平衡计算是指在炼钢过程中，通过计算热量的吸收和释放，以确保炉内的温度可以达到所需的炼钢温度。
在炼钢过程中，有几种主要的热量转移方式，包括辐射、传导、对流和蒸发。
热平衡计算的基本原理是能量守恒定律，即能量不能被创造或破坏。
热平衡计算可以分为以下几个步骤：1)炉内温度测量：通过在炉内安装温度传感器，可以测量和记录炉内的温度分布。
2)热量输入和输出计算：通过测量原料的热量输入和产物的热量输出，可以计算总的热量平衡。
热量输入包括燃料燃烧生成的热量和化学反应产生的热量。
热量输出包括炉渣的热量、废气的热量以及钢铁的热量。
3)热量转移计算：通过计算炉内热量的传导、辐射、对流和蒸发，可以确定炉内的热量分布。
这可以通过数学模型和计算方法进行计算。
通过热平衡计算，可以确定炉内的温度分布，并根据需要进行调整。
化工工艺物料衡算和能量衡算
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2024/2/9
化工工艺物料衡算和能量衡算
第一节连续过程的物料衡算
w 教学内容： w 结合具体实例，理解利用化学反应速率进行反
应过程的物料衡算的方法。 w 重点和难点： w 重点掌握利用化学反应速率进行反应过程的物
料衡算的方法。 w 难点是衡算基准的选择，包括基准物流的名称
•
第 三 章
物 料 衡 算 与 能 量 衡 算
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•输入：
•O2（需要）= 0.5mol；
• O2（输入）= 1.5×0.5 = 0.75mol；
• N2（输入）= N2（输出）= 0.75×（79/21）
•
= 2.82mol；
• 反应的CH3OH =0.75×1 = 0.75mol
•输出： • HCHO（输出）= 0.75mol； • CH3OH（输出）= 1－ 0.75 = 0.25mol； • O2（输出）= 0.75－ 0.75×0.5=0.375mol； • H2O（输出）= 0.75mol
• •
F2 x2B x2C
单 元 Ⅰ单
元 Ⅱ
F3 x3B=0.025 x3C=0.35 x3D
F4 x4B=0.08 x4C=0.72
F5 x5C x5D
化工工艺物料衡算和能量衡算
•每一个单元列出一组平衡方程式，再列出整个系统 的平衡方程式。
•
第 三 章
物 料 衡 算 与 能 量 衡 算
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•（3）孤立体系 •= 0
化工工艺物料衡算和能量衡算
•三、能量衡算的一般方法 • ⑴ 正确绘制系统示意图，标明已知条件和物料状态； • ⑵ 确定各组分的热力学数据； • ⑶ 选择计算基准（大部分在物料衡算的基础上进行）； • 同时，还要选取热力学函数的基准态。 • ⑷ 列出能量衡算方程式，进行求解。
物料衡算和热量衡算
物料衡算和热量衡算在化工生产过程中，原料、水、电、蒸汽消耗量、主副产品产量等，都是十分重要的工艺指标。
为了得到这些数值，衡量生产过程的先进性，需要进行生产过程中局部的或全过程的物料衡算和热量衡算。
第一节物料衡算一、物料衡算及其分类物料衡算是根据质量守恒定律，对化工过程中的各股物料进行分析和定量计算，以确定它们的数量、组成和相互比例关系，并确定它们在物理变化或化学变化过程中相互转移或转化的定量关系的过程。
通过物料衡算计算转化率、选择性，筛选催化剂、确定最佳工艺条件，对装置的生产情况做出分析，判断装置是否处于最佳运转状态，为强化生产过程提供依据和途径。
因此，物料衡算是化工科研、设计、生产及其它工艺计算、设备计算的基础。
物料衡算按其衡算范围，有单元操作（或单个设备）的物料衡算与全流程（即包括各个单元操作的全套装置）的物料衡算；按其操作方式，有连续操作的物料衡算与间歇操作的物料衡算；按有无反应过程，有无化学反应过程的物料衡算与有化学反应过程的物料衡算；此外，还有带循环的化工过程的物料衡算。
物料衡算的计算一般分为两种情况。
一种是在已有的装置上，对一个车间、一个工段、一个设备或几个设备，利用实际测定的数据(或理论计算数据)，算出另外一些不能直接测定的物料量，由此，对这个装置的生产情况作出分析，找出问题，为改进生产提出措施。
另一种是对新车间、新工段、新设备作出设计，即利用本厂或别的工厂已有的生产实际数据(或理论计算数据)，在已知生产任务下算出需要原料量，副产品生成量和三废的生成量，或在已知原料量的情况下算出产品，副产品和三废的量。
二、物料衡算的依据和衡算范围物料衡算的理论依据是质量守恒定律，即在一个孤立的系统中，不论物质发生任何变化，其质量始终不变。
质量守恒定律是对总质量而言的，它既不是一种组分的质量，也不是指体系的总摩尔数或某一组分的摩尔数。
在化学反应过程中，体系中组分的质量和摩尔数发生变化，而且在很多情况下总摩尔数也发生变化，只有总质量是不变的。
炼钢过程物料平衡和热平衡计算
炼钢过程物料平衡和热平衡计算炼钢过程是将生铁或者其他铁合金通过熔炼等一系列工艺操作得到所需成分和性能的钢的过程。
在炼钢过程中，物料平衡和热平衡计算是非常重要的。
物料平衡计算是炼钢过程中的一项重要工作，其目的是通过计算物料的进出量，确定每个工序中原料和产物的平衡情况，以便控制和优化炼钢过程。
炼钢过程中常用的物料平衡计算方法有材料平衡和元素平衡两种。
材料平衡计算主要是根据原料的进出量和成分，以及每个工序中材料的变化情况，来计算各种物料的平衡情况。
以炼钢高炉为例，其主要原料是铁矿石、焦炭和空气，通过冶金反应得到生铁和炉渣。
在材料平衡计算中，需要考虑到进料的质量和数量，以及冶金反应中矿石的还原程度、焦炭的燃烧程度等因素。
通过对每个工序中原料和产物的物料平衡计算，可以确定炉内各种物料的流动情况和变化规律，以便优化炼钢过程，提高钢的质量和产量。
元素平衡计算是针对炼钢过程中的元素进行的平衡计算。
炼钢过程中，除了铁、碳、硅、锰等主要元素外，还有许多杂质元素，如磷、硫、氧等。
元素平衡计算需要考虑每个工序中元素的进出量，以及元素在冶金反应中的分配情况。
通过元素平衡计算，可以确定炼钢过程中每个工序的杂质元素的分布情况，以便进行相应的处理和控制，保证钢的质量符合要求。
热平衡计算是炼钢过程中的另一个重要工作，其目的是通过计算炼钢过程中的热量进出量，了解各个工序的热平衡情况，以便合理利用热能，优化炼钢过程。
炼钢过程中产生的热量主要有焦炭燃烧产生的热量、冶金反应放热产生的热量、热风和燃料的预热热量等。
热平衡计算中需要考虑的因素有炉内热量的进出量、热量的耗散和损失等。
通过热平衡计算，可以确定每个工序中热量的平衡情况，以便根据热量的分布和变化，进行相应的热能利用优化。
在炼钢过程中进行物料平衡和热平衡计算，可以帮助把握炼钢过程中材料和热量的变化规律，从而更好地控制和优化整个过程。
这对于提高炼钢质量、降低成本具有重要意义。
同时，物料平衡和热平衡计算也为炼钢过程的模拟和仿真提供了基础数据，为炼钢工艺的改进和创新提供了理论依据。
电炉炼钢设计(物料平衡+热平衡)
7
电炉冶炼过程（三段式）
还原期（精炼期）：
还原期是指氧化末期扒渣完毕到出钢阶段，还原期是转 炉炼钢所没有的。 还原期的主要任务是： （1）去除钢液中的氧 （2）去除钢液中的硫 （3）调整钢液的温度，成份到规定成分； （4 ）合金化 还原期操作：（1）扒除氧化渣后加石灰和莹石 化渣 （2）加碳粉造白渣或电石渣，脱氧、脱硫（3）成份温 度合格、加合金测温度、看脱氧、出钢。
第2章 物料平衡与热平衡
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氧化期物料平衡计算
（2）确定金属量：根据熔化期的金属量以及表 7-35中的元素烧损量和矿石还原出来的铁量，即 可以得到氧化末期金属量。 （3）确定炉气量：计算方法如同熔化期。先求 静耗氧量（表7-36），再确定氧气与空气消耗量 （表7-37），最后将各种物料或化学反应带入的 气态产物归类，而得其结果（表7-38）。具体的 算法可参照表7-33.
配碳比钢种规格中线高0.70%，焦炭的收得率按75%计（7-28）
第2章 物料平衡与热平衡
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熔化期物料平衡计算
（2）确定氧气和空气消耗量 耗氧项包括炉料中元素的氧化，焦炭和电极中 碳的氧化；而矿石则带来部分氧，石灰中CaO被 自身S还原出部分氧（CaO+S=CaS+O）。前后二 者之差即为所需净氧量2.815kg，详见表7-30. 根据表7-28中的假定，应由氧气供给的氧气为 50%，即3.085×50%=1.543kg，空气应该供氧为 1.543-0.270=1.273kg。由此可以求出氧气与空气 的实际消耗量。详见表7-31.
第2章 物料平衡与热平衡
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第2章
物料平衡与热平衡
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第2章
物料平衡与热平衡
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催化反应中物料平衡与热力学平衡的优化方法
催化反应中物料平衡与热力学平衡的优化方法催化反应是化工领域中常用的方法，用于加速反应速率并提高产物产率。
随着工业发展的需求，对于催化反应中物料平衡与热力学平衡的优化方法的研究越来越重要。
本文将探讨催化反应中物料平衡与热力学平衡的优化方法，以帮助化工工程师更好地设计和优化催化反应系统。
首先，我们来了解一下物料平衡在催化反应中的意义。
物料平衡是指反应物和产物在反应过程中的质量或物质的守恒关系。
在反应过程中，反应物通过与催化剂的作用转化为产物，同时可能会产生副产物或废物。
因此，理解和优化物料平衡对于提高产物纯度和减少废物产生至关重要。
其次，对于催化反应中热力学平衡的优化方法。
热力学平衡是指反应物和产物在反应过程中的能量守恒关系。
在催化反应中，反应过程中会释放或吸收热量。
因此，了解热力学平衡对于控制反应过程中的温度和能量转化至关重要。
一种常见的优化方法是通过控制反应物进料速率、温度和压力来满足热力学平衡条件，以提高反应的效率和稳定性。
在优化物料平衡和热力学平衡时，有几个关键的步骤需要注意。
首先，确定适当的反应机制和催化剂性质是非常重要的。
反应机制的选择将直接影响催化剂的设计和反应条件的设定。
为了实现物料平衡和热力学平衡，催化剂的选择和设计应考虑反应物的选择性、活性和稳定性等因素。
其次，需要进行反应条件的调节和优化。
这包括温度、压力、进料速率和反应容器的选择等。
这些条件的调节将直接影响反应物的转化率和产物产率。
因此，通过仔细选择和调节这些条件，可以实现物料平衡和热力学平衡的优化。
最后，优化方法的选择也非常重要。
这包括使用催化剂前后的分析测试和模拟计算，以评估催化反应过程中的物料平衡和热力学平衡。
为了进一步探索催化反应中物料平衡与热力学平衡的优化方法，一些新兴的研究领域也值得关注。
例如，催化剂的纳米结构设计和调控可以提高催化反应的选择性和活性。
此外，催化剂的再生和循环利用也是一个重要的研究方向。
通过寻找和开发新型的催化剂和技术，可以实现催化反应中物料平衡和热力学平衡的快速优化和控制。
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页码 PAGE版次 REV1/51项目名称PROJECT 锦州25-1南仙人岛液化厂设计项目UNIT全厂设计阶段PHASE初步设计文件编号DOC. NO.T10027-44-PS09热量和物料平衡1初步设计0初步设计版次REV.说 明DESCRIPTION设 计PRE' D校 核CHK' D审 核REVIEW审 定APPR日 期DATEName310031013102310331053106310731083109311031113112311331143115311631173118311931203121 OverallMolar Flow [kgmole/h]411.64411.64395.02395.02394.51635.940.33675.38675.38675.38619.35619.35619.35688.17688.1768.82619.3568.820.800.5156.81 Mass Flow [kg/h]7657.977657.976930.896930.896921.7619952.50 5.7620667.6520667.6520667.6519226.0719226.0719226.0721362.2621362.262136.2319226.032136.2314.379.141455.57 Temperature [C]55.0045.0051.2740.0039.9163.5262.5162.5199.0098.43115.4277.7049.0049.2351.2751.2751.2751.2725.0440.00103.23 Pressure [bar_g]39.5039.3039.0038.8038.6039.30 5.20 5.20 4.70 4.700.500.350.200.1543.5043.5043.50 1.00 5.0038.800.40 Vapour Fraction 1.0000 1.0000 1.00000.9987 1.00000.0000 1.00000.00000.00040.00180.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.0000 1.0000 Heat Flow 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H2S0.0000130.0000130.0000000.0000000.0000000.0000090.0000080.0000090.0000090.0000090.0000010.0000010.0000010.0000010.0000010.0000010.0000010.0000010.0000000.0000000.000096 Methane0.8556550.8556550.8907890.8907890.8919350.0005380.8676520.0000880.0000880.0000880.0000000.0000000.0000000.0000000.0000000.0000000.0000000.0000000.0000000.0000000.001051 Ethane0.0964040.0964040.1003770.1003770.1005060.0000510.0833000.0000080.0000080.0000080.0000000.0000000.0000000.0000000.0000000.0000000.0000000.0000000.0000000.0000000.000096 Propane0.0012830.0012830.0013360.0013360.0013380.0000010.0008510.0000000.0000000.0000000.0000000.0000000.0000000.0000000.0000000.0000000.0000000.0000000.0000000.0000000.000001 i-Butane0.0000030.0000030.0000030.0000030.0000030.0000000.0000000.0000000.0000000.0000000.0000000.0000000.0000000.0000000.0000000.0000000.0000000.0000000.0000000.0000000.000000 n-Butane0.0000070.0000070.0000070.0000070.0000070.0000000.0000000.0000000.0000000.0000000.0000000.0000000.0000000.0000000.0000000.0000000.0000000.0000000.0000000.0000000.000000 Benzene0.0000200.0000200.0000210.0000210.0000210.0000000.0000650.0000000.0000000.0000000.0000000.0000000.0000000.0000000.0000000.0000000.0000000.0000000.0000000.0000000.000003 H2O0.0027300.0027300.0034030.0034030.0021220.8355260.0316080.8454580.8454580.8454580.8583070.8583070.8583070.8583070.8583070.8583070.8583070.858307 1.0000000.9999980.707728 aMDEAmine0.1356540.0000320.1278430.1278430.1278430.1392910.1392910.1392910.1392920.1392920.1392920.1392920.1392920.001300NameOverallMolar Flow [kgmole/h] Mass Flow [kg/h] Temperature [C]Pressure [bar_g]Vapour FractionHeat Flow [kJ/h] Molecular WeightMass Density [kg/m3] Actual Volume Flow [m3/h] Std Ideal Liq Vol Flow [m3/h] Std Gas Flow [Nm3/h] Vapour PhaseMolar Flow [kgmole/h]Mass Flow [kg/h]Mass Density [kg/m3]Actual Volume Flow [m3/h] Std Ideal Liq Vol Flow [m3/h] Std Gas Flow [Nm3/h]Z FactorViscosity [cP]Heat Flow [kJ/h]Liquid PhaseMolar Flow [kgmole/h]Mass Flow [kg/h]Mass Density [kg/m3]Actual Volume Flow [m3/h] Std Ideal Liq Vol Flow [m3/h] Std Gas Flow [Nm3/h]Z FactorViscosity [cP]Heat Flow [kJ/h]Comp Mole FracNitrogenCO2H2SMethaneEthanePropanei-Butanen-ButaneBenzeneH2OaMDEAmine3122312331243125312631273128312931304101410241034104410541064107410841094110411156.8117.5939.2339.2392.500.230.230.090.09394.51394.51393.67334.6259.0559.0559.0559.8959.8959.190.71 1455.57744.24711.33711.331705.6077.0077.0032.0032.006921.766921.766906.075870.161035.911035.911035.911051.601051.601038.8512.7440.0040.0040.0040.25115.49180.00160.00280.00250.0039.8239.7341.8541.7641.8541.76220.00200.0040.0040.0040.000.200.200.20 6.000.50 4.00 3.50 4.00 3.5038.4038.2038.2038.0038.2038.0037.8037.6037.4037.4037.40 0.3095 1.00000.00000.0000 1.00000.00000.00000.00000.0000 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000 1.00000.9882 1.00000.0000 -1113622175617-1289238-1288504121925349404004940400669890669890-30059451-30059451-29821489-25348266-4473223-4473223-3989498-4245151-4709305-4507705-20160025.6242.3218.1318.1318.44340.00340.00340.00340.0017.5517.5517.5417.5417.5417.5417.5417.5617.5617.5518.023.87 1.981021.221021.130.87777.10788.90719.40731.0029.0028.8528.5928.4428.5928.4416.7617.4628.5328.19997.15 375.82375.120.700.701952.5898.0098.0041.0041.00238.71239.94241.60206.4236.2436.4361.8060.2436.8636.850.011.610.900.710.71 1.72100.00100.0043.0043.0022.3322.3322.3118.963.35 3.35 3.35 3.36 3.36 3.350.011273394879879207388438843882475001324132413241342134213271617.5917.590.0092.50394.51394.51393.67334.6259.0559.0559.0559.8959.1959.190.00 744.24744.240.001705.606921.746921.746906.075870.161035.911035.911035.911051.601038.851038.850.001.98 1.98 1.980.8729.0028.8528.5928.4428.5928.4416.7617.4628.1928.1928.19 375.12375.120.001952.58238.71239.94241.60206.4236.2436.4361.8060.2436.8536.850.000.900.900.00 1.7222.3322.3322.3118.96 3.35 3.35 3.35 3.36 3.35 3.350.0039439402073884388438824750013241324132413421327132700.990.990.990.990.920.920.920.920.920.920.990.990.920.920.920.020.020.020.010.010.010.010.010.010.010.020.020.010.010.01 17561717561701219253-30059198-30059117-29821489-25348266-4473223-4473223-3989498-4245151-4507705-4507705039.2339.2339.230.230.230.090.090.000.000.710.71 711.33711.33711.3377.0077.0032.0032.000.020.0212.7412.74 1021.221021.221021.13777.10788.90719.40731.00997.32997.38997.15997.150.700.700.7098.0098.0041.0041.000.000.000.010.010.710.710.71100.00100.0043.0043.000.000.000.010.018798798790016160.000.000.000.030.030.030.032.44 2.44 2.430.94 1.160.450.540.650.650.650.65 -1289238-1289238-128850449404004940400669890669890-253-334-201600-2016000.0000010.0000050.0000000.0000000.0000000.0040520.0040520.0040610.0040610.0040610.0040610.0040610.0040030.0040030.0040510.000002 0.2897250.9349100.0004820.0004820.0110110.0000170.0000170.0000170.0000170.0000170.0000170.0000170.0000170.0000170.0000170.000000 0.0000960.0003100.0000010.0000010.0000020.0000000.0000000.0000000.0000000.0000000.0000000.0000000.0000000.0000000.0000000.000000 0.0010510.0033940.0000000.0000000.0000000.8919350.8919350.8938480.8938480.8938480.8938480.8938480.8812430.8812430.8917750.000000 0.0000960.0003090.0000000.0000000.0000000.1005060.1005060.1007220.1007220.1007220.1007220.1007220.0993020.0993020.1004880.000000 0.0000010.0000030.0000000.0000000.0000000.0013380.0013380.0013410.0013410.0013410.0013410.0013410.0013220.0013220.0013380.000000 0.0000000.0000000.0000000.0000000.0000000.0000030.0000030.0000030.0000030.0000030.0000030.0000030.0000030.0000030.0000030.000000 0.0000000.0000000.0000000.0000000.0000000.0000070.0000070.0000070.0000070.0000070.0000070.0000070.0000070.0000070.0000070.000000 0.0000030.0000080.0000000.0000000.0000000.0000210.0000210.0000010.0000010.0000010.0000010.0000010.0001320.0001320.0001330.000000 0.7077280.0610590.9976360.9976360.9866140.0021220.0021220.0000010.0000010.0000010.0000010.0000010.0139720.0139720.0021880.999998 0.0013000.0000020.0018820.0018820.002374液化工段第4页STREAM NO.510151025103510451055106510752015202520352045205520652075208 MIXTUREVapour Fraction11100.595500.0432111110.690810 TemperatureºC45-48-48.2-48.1-102.3-155-159.429.7105.65554.9125.24039.939.9 Pressure bara3938.938.738.8538.3 1.15 2.610.710.11030.8730.2730.0730.17 Mass Flow kg/hr5411.45411.45411.4005411.45411.431464.431464.431464.431464.431464.431464.416938.414526 Molar Flow kgmol/hr308.5308.5308.500308.5308.5855.8855.8855.8855.8855.8855.8591.4264.3 Molecular Weight-17.5417.5417.5421.5621.5617.5417.5436.7736.7736.7736.7736.7736.7728.6454.96 Mass Density kg/m328.04549.46449.199315.07313.447448.33346.136 3.89213.17214.74714.59439.11668.56938.94535.308 Mass Heat Capacity kJ/kgºC 2.443 3.062 3.056 5.396 2.388 3.445 3.407 1.708 2.027 1.88 1.879 2.233 2.243 2.019 2.5 Energy kW-6470-6830-683000-7789-7789-11071-9937-10792-10792-9788-12422-3860-8562GAS PHASEMass Flow kg/hr5411.45411.45411.4---222.131464.431464.431464.431464.431464.416928.416938.4-Std Gas Flow Nm3/hr6914.76914.76914.7---298.519181.119181.119181.119181.119181.113249.513256.7-Molar Flow kgmol/hr308.5308.5308.5---13.3855.8855.8855.8855.8855.8591.1591.4-Actual Gas Flow m3/hr193109.4110---105.88084.92388.72133.62156804.4431.7435-Molecular Weight-17.5417.5417.54---16.6836.7736.7736.7736.7736.7728.6428.64-Mass Density kg/m328.0549.4649.2--- 2.1 3.8913.1714.7514.5939.1239.2138.94-Viscosity cP0.0130.010.01---0.0050.010.0130.0110.0110.0150.0130.013-Cp/Cv- 1.395 1.825 1.822--- 1.355 1.17 1.162 1.195 1.194 1.219 1.375 1.374-Compressibility Z-0.92220.73690.7377---0.96570.97550.94850.9230.92370.8760.84910.8498-Mass Heat Capacity kJ/kgºC 2.443 3.062 3.056--- 2.101 1.708 2.027 1.88 1.879 2.233 2.022 2.019-Thermal Conductivity W/mºC0.0380.0280.028---0.010.0220.0310.0250.0250.0350.0290.029-LIQUID PHASEMass Flow kg/hr-----5411.45189.3-----14536-14526 Std Liquid Vol.Flow m3/hr-----17.516.8-----25.9-25.9 Actual Vol.Flow m3/hr-----12.111.5-----27.2-27.1 Molecular Weight------17.517.6-----54.9-55 Mass Density kg/m3-----448.33451.62-----535.04-535.31 Viscosity cP-----0.1220.134-----0.123-0.123 Mass Heat Capacity kJ/kgºC----- 3.445 3.463----- 2.501- 2.5 Thermal Conductivity W/mºC-----0.18820.1941-----0.1-0.088 Surface Tension dyne/cm-----12.71913.628-----7.936-7.949COMPOSITION--Methane mol frac0.89390.89390.89390.62210.62210.89390.8939--------Ethane mol frac0.10070.10070.10070.36080.36080.10070.1007--------Propane mol frac0.00130.00130.00130.01590.01590.00130.0013--------i-Butane mol frac0000000--------n-Butane mol frac0000000--------i-Pentane mol frac0000000--------n-Pentane mol frac0000000--------Ethylene mol frac0000000--------Nitrogen mol frac0.00410.00410.00410.00110.00110.00410.0041------液化工段第5页STREAM NO.52095210521152125212A5212B5213MIXTUREVapour Fraction0000.0618101TemperatureºC40.140.1-155-158-158-15829.9Pressure bara31.6730.329.17 3.3 3.3 3.3 2.8Mass Flow kg/hr145261452631464.431464.41390.230074.231464.4Molar Flow kgmol/hr264.3264.3855.8855.852.9802.9855.8Molecular Weight-54.9654.9636.7736.7726.337.4636.77Mass Density kg/m3535.124535.089689.1166.6659.585687.563 4.196Mass Heat Capacity kJ/kgºC 2.499 2.501 1.899 1.818 1.204 1.847 1.712Energy kW-8560-8560-17392-17392-238-17155-11071GAS PHASEMass Flow kg/hr---1390.21390.2-31464.4Std Gas Flow Nm3/hr---1184.81184.8-19181.1Molar Flow kgmol/hr---52.952.9-855.8Actual Gas Flow Am3/hr---145145-7498.5Molecular Weight----26.326.3-36.77Mass Density kg/m3---9.589.58- 4.2Viscosity cP---0.0070.007-0.01Cp/Cv---- 1.458 1.458- 1.171Compressibility Z----0.94550.9455-0.9736Mass Heat Capacity kJ/kgºC--- 1.204 1.204- 1.712Thermal Conductivity W/mºC---0.0110.011-0.022LIQUID PHASEMass Flow kg/hr145261452631464.430074.2-30074.2-Std Liquid Vol.Flow m3/hr25.925.965.363.3-63.3-Actual Vol.Flow m3/hr27.127.145.743.7-43.7-Molecular Weight-555536.837.5-37.5-Mass Density kg/m3535.12535.09689.1687.56-687.56-Viscosity cP0.1230.1230.892 1.124- 1.124-Mass Heat Capacity kJ/kgºC 2.499 2.501 1.899 1.847- 1.847-Thermal Conductivity W/mºC0.0880.0880.19090.2011-0.2-Surface Tension dyne/cm7.9397.93722.93424.712-24.712-COMPOSITIONMethane mol frac-------Ethane mol frac-------Propane mol frac-------i-Butane mol frac-------n-Butane mol frac-------i-Pentane mol frac-------n-Pentane mol frac-------Ethylene mol frac-------Nitrogen mol frac-------。