5热量衡算解析
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二、化工过程综合 1、过程综合要求:提出几个方案。 2、过程分析和优化:使设备费和操作费最低。 3、过程选择:对比方案,选择最好方案。 三、化工过程参数 1、温度 2、压力 3、流量 4、组成
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设:x=苯的输入量;y= 95％乙醇输入量;z= 5％乙醇输 出量。 三个组分,三个未知数,可列出三个方程求解。 1)苯的衡算 x = 0 2)乙醇的衡算 0.95y = 0.999(100) + 0.05z 3)总的物料衡算 x + y = 100 + z 上三式联立求解得: x=0 y=105.44(吨) z=5.44(吨) 答:应向塔A加入95％的乙醇水溶液105.44吨;苯为零。
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例5-1 用恒沸蒸馏法,将含有95％的乙醇水溶液制成 浓度达99.9％乙醇水溶液,以苯作溶剂。其流程及各 物流的组成如图5-2所示。试计算每生产100吨99.9 ％乙醇水溶液,应向塔A加入的: (1)95％的乙醇水溶液量;(2)苯量。
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输入 95﹪乙醇 ----------------------------------
输出
合计
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输入 95﹪乙醇 苯 99﹪乙醇 5﹪乙醇 合计 105.44
输出
105.44
Q1(物料)+Q2(反应)+Q3(介质)=Q4(物料)+Q5(介质)+Q6(反 应)+Q7(损失)
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2、热量衡算的方法和步骤 1)分析各股物料之间热平衡关系 2)收集计算数据 3)标绘热量衡算示意图 4)确定衡算范围 5)选定计算基准:100kg kg/h。 6)列出输入--输出热平衡表
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例5-1
18.5%乙醇 74.1%苯 7.4%水
40.5%乙醇 59.5%苯
14.5%乙醇 84.5%苯 1%水
95%乙醇 5%水
53%乙醇 11%苯 36%水
99.9%乙醇 0.1%水 100吨
5%乙醇 95%水
100 5.44 105.44
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工厂基本建设过程
1、项目建议书 2、可行性研究 3、初步设计 4、施工图设计 5、施工、试车、 验收
｝ ｛
1、厂址选择 2、总平面设计 3、工艺设计
1、工艺流程设计 2、化工计算 3、设备的选型与设计 4、车间布置设计 5、管道设计 6、公用工程 7、工程概预算 8、技术经济分析 9、安全生产与环境保护
U EK EP Q W
H EK EP Q W
可简化为 U Q W 3、机械能平衡方程式 伯努利方程式
1 2 p u g Z h f W 2
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三、热量衡算 在能量衡算中,不讨论能量转换,只考虑热量变化的 衡算称为热量衡算。 1、热平衡方程式 1) 连续稳态流动的热量衡算式为：Q H △H=∑H出－∑H入＝∑Q 2)非流动体系,忽略动能和势能(如间歇过程)： Q U △U=∑U出－∑U入＝∑Q 3)普遍应用的平衡式：
Company 集计算数据: 原料,辅料,中间产物,产品的规格。单位时间 流量。消耗定额。转化率,选择性,收率。物 理化学常数。 2、画物料流程图:物料衡算方框图。 3、确定衡算范围:假设一独立体系。 4、选定计算基准:100kg kg/h。 5、列出输入--输出物料平衡表：
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热量衡算
第五章
化工计算
第一节 化工过程 一、化工过程分类 1、化学反应:有新物质生成的变化类型。 2、分离或提纯:利用相变如 蒸馏,结晶,萃取。 3、混合:利于加速传热传质,溶液,乳浊液,悬 浮液。 4、输送:液体输送,机械输送,风力输送。 5、温度、压力和相变:温度可使物质产生相变如冷凝, 蒸发,熔化。温度可改变粘度,溶解度, 表面张力。压力对气体在液体中的溶解度有 很大影响。
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第二节
物料衡算
一、物料衡算的意义和作用 物料衡算是化工计算中最基本、最重要的内容 之一，是进行化工计算的基础。对工厂技术经济指 标有举足轻重的影响。 二、物料平衡方程式 1、普遍应用的平衡式 输入量+产生量-输出量-消耗量=累积量 2、连续稳定过程的平衡式 输入量+产生量=输出量+消耗量 3、间歇过程的平衡式 初始输入量+产生量=最终输出量+消耗量
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第五章
热量衡算
能量衡算应用在如下几方面 1、确定功率: 流体输送,搅拌,过滤,粉碎等单元操作所需 功率。 2、确定热量和冷量: 如蒸发,蒸馏,冷凝,冷却所需热量和冷量。 3、确定供热速率及放热速率: 化学反应热效应。 4、确定节能措施: 充分利用余热,降低能耗。
4、热（Q） 物体与环境之间由于温差而引起传递的能 量。 5、功（W） 物体与环境之间由于矢量位移而引起传递 的能量。 6、焓（H） 用来表达流动系统中能量的适当形式，是 状态函数。
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二、能量平衡方程式 1、连续稳定流动过程的总能量衡算 输入的能量-输出的能量=累积的能量 2、间歇过程的总能量平衡方程式
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一、能量的形式和概念 1、动能（EK） 表示物体作相对于环境运动所具有的能量。 2、位能（EP） 表示物体在重力场中受重力作用而具有的能 量。 3、内能（U） 表示物体内分子、原子能量的宏观尺度。
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二、化工过程综合 1、过程综合要求:提出几个方案。 2、过程分析和优化:使设备费和操作费最低。 3、过程选择:对比方案,选择最好方案。 三、化工过程参数 1、温度 2、压力 3、流量 4、组成
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设:x=苯的输入量;y= 95％乙醇输入量;z= 5％乙醇输 出量。 三个组分,三个未知数,可列出三个方程求解。 1)苯的衡算 x = 0 2)乙醇的衡算 0.95y = 0.999(100) + 0.05z 3)总的物料衡算 x + y = 100 + z 上三式联立求解得: x=0 y=105.44(吨) z=5.44(吨) 答:应向塔A加入95％的乙醇水溶液105.44吨;苯为零。
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例5-1 用恒沸蒸馏法,将含有95％的乙醇水溶液制成 浓度达99.9％乙醇水溶液,以苯作溶剂。其流程及各 物流的组成如图5-2所示。试计算每生产100吨99.9 ％乙醇水溶液,应向塔A加入的: (1)95％的乙醇水溶液量;(2)苯量。
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输入 95﹪乙醇 ----------------------------------
输出
合计
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输入 95﹪乙醇 苯 99﹪乙醇 5﹪乙醇 合计 105.44
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105.44
Q1(物料)+Q2(反应)+Q3(介质)=Q4(物料)+Q5(介质)+Q6(反 应)+Q7(损失)
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2、热量衡算的方法和步骤 1)分析各股物料之间热平衡关系 2)收集计算数据 3)标绘热量衡算示意图 4)确定衡算范围 5)选定计算基准:100kg kg/h。 6)列出输入--输出热平衡表
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例5-1
18.5%乙醇 74.1%苯 7.4%水
40.5%乙醇 59.5%苯
14.5%乙醇 84.5%苯 1%水
95%乙醇 5%水
53%乙醇 11%苯 36%水
99.9%乙醇 0.1%水 100吨
5%乙醇 95%水
100 5.44 105.44
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工厂基本建设过程
1、项目建议书 2、可行性研究 3、初步设计 4、施工图设计 5、施工、试车、 验收
｝ ｛
1、厂址选择 2、总平面设计 3、工艺设计
1、工艺流程设计 2、化工计算 3、设备的选型与设计 4、车间布置设计 5、管道设计 6、公用工程 7、工程概预算 8、技术经济分析 9、安全生产与环境保护
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可简化为 U Q W 3、机械能平衡方程式 伯努利方程式
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三、热量衡算 在能量衡算中,不讨论能量转换,只考虑热量变化的 衡算称为热量衡算。 1、热平衡方程式 1) 连续稳态流动的热量衡算式为：Q H △H=∑H出－∑H入＝∑Q 2)非流动体系,忽略动能和势能(如间歇过程)： Q U △U=∑U出－∑U入＝∑Q 3)普遍应用的平衡式：
Company 集计算数据: 原料,辅料,中间产物,产品的规格。单位时间 流量。消耗定额。转化率,选择性,收率。物 理化学常数。 2、画物料流程图:物料衡算方框图。 3、确定衡算范围:假设一独立体系。 4、选定计算基准:100kg kg/h。 5、列出输入--输出物料平衡表：
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热量衡算
第五章
化工计算
第一节 化工过程 一、化工过程分类 1、化学反应:有新物质生成的变化类型。 2、分离或提纯:利用相变如 蒸馏,结晶,萃取。 3、混合:利于加速传热传质,溶液,乳浊液,悬 浮液。 4、输送:液体输送,机械输送,风力输送。 5、温度、压力和相变:温度可使物质产生相变如冷凝, 蒸发,熔化。温度可改变粘度,溶解度, 表面张力。压力对气体在液体中的溶解度有 很大影响。
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物料衡算
一、物料衡算的意义和作用 物料衡算是化工计算中最基本、最重要的内容 之一，是进行化工计算的基础。对工厂技术经济指 标有举足轻重的影响。 二、物料平衡方程式 1、普遍应用的平衡式 输入量+产生量-输出量-消耗量=累积量 2、连续稳定过程的平衡式 输入量+产生量=输出量+消耗量 3、间歇过程的平衡式 初始输入量+产生量=最终输出量+消耗量
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热量衡算
能量衡算应用在如下几方面 1、确定功率: 流体输送,搅拌,过滤,粉碎等单元操作所需 功率。 2、确定热量和冷量: 如蒸发,蒸馏,冷凝,冷却所需热量和冷量。 3、确定供热速率及放热速率: 化学反应热效应。 4、确定节能措施: 充分利用余热,降低能耗。
4、热（Q） 物体与环境之间由于温差而引起传递的能 量。 5、功（W） 物体与环境之间由于矢量位移而引起传递 的能量。 6、焓（H） 用来表达流动系统中能量的适当形式，是 状态函数。
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二、能量平衡方程式 1、连续稳定流动过程的总能量衡算 输入的能量-输出的能量=累积的能量 2、间歇过程的总能量平衡方程式
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一、能量的形式和概念 1、动能（EK） 表示物体作相对于环境运动所具有的能量。 2、位能（EP） 表示物体在重力场中受重力作用而具有的能 量。 3、内能（U） 表示物体内分子、原子能量的宏观尺度。
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