第三章物料平衡计算.pptx
《物料平衡和热平衡》课件
热平衡描述的是一个系统或环境在不受外界影响或外界影响可以忽略不计的情况下,热量自然传递和分布达到的稳定状态。在这种状态下,系统内部各部分之间的温度差很小,系统内部热量的传递速率与外界对系统热量传递的速率相等,系统内部温度呈现均匀分布。
详细描述
总结词:热平衡的应用非常广泛,涉及到工业生产、环境保护、能源利用等多个领域。例如,在工业生产中,需要控制温度、压力等参数以达到最佳的生产效果;在环境保护中,需要研究大气、水体等自然环境的热平衡状态,以了解其对人类生存的影响;在能源利用中,需要研究各种能源转换和利用过程中的热平衡问题,以提高能源利用效率。
总结词
在环境科学领域,物料平衡和热平衡是研究污染物迁移转化机制的重要工具。
详细描述
在环境科学研究中,物料平衡和热平衡技术被广泛应用于污染物迁移转化机制的研究。通过物料平衡分析,可以了解污染物在环境中的分布和迁移规律,预测其对生态系统的影响。热平衡技术则可以帮助研究污染物在环境中的扩散、吸附、降解等过程,为污染治理和环境保护提供科学依据和技术支持。
数据处理
使用数据采集和处理系统,对实验数据进行处理和分析,得出实验结果。
实验总结
根据实验结果,总结实验结论,评估实验效果,提出改进意见。
物料平衡和热平衡的实际应用
总结词
在化工生产中,物料平衡和热平衡是关键的工艺控制要素,对产品的质量和产量具有重要影响。
要点一
要点二
详细描述
在化工生产过程中,需要精确控制原料的投入和产物的输出,以实现最佳的工艺效果。物料平衡通过对原料和产物的数量和质量进行监测和控制,确保生产过程中的物质守恒,从而提高产品的纯度和收率。热平衡则涉及到反应过程中的热量传递和利用,通过对温度、压力等工艺参数的调节,优化反应条件,提高能源利用效率和产品质量。
物料衡算和能量衡算培训课件(PPT 125页)
(5)收集数据资料,数据资料包括两类:即设计 任务所规定的已知条件,与过程有关的物理化 学参数,具体包括以下内容:
①生产规模和生产时间,生产规模是设计任务所 规定(T/年),生产时间是指全年的有效生产 天数300~330天/年(计约8000h)。
②有关定额的技术指标,这类数据通常指产品单 耗、配料比、循环比、固液比、气液比、回流 比、利用率、单程收率、回收率等等。
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(9)整理并校核计算结果,当计算完成后, 对计算结果进行整理,并根据需要换算基准, 最后列成表格即物流表。
(10)绘制物料流程图,编写物流表作为设 计文件成果编入正式设计文件。
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综上所述步骤,可归纳如下:
①、陈述的问题; ②、列出可获得的数据; ③、画出衡算方框图; ④、对物流流股及各组分编号; ⑤、确定衡算范围; ⑥、建立系统各参数的基准; ⑦、建立各组分和总物料的衡算方程; ⑧、解析方程; ⑨、校核计算结果; ⑩、绘制物料流程图,编写物流表。
23
进行化工过程设计,要确定各个物理量的数值,如进料 流率、浓度、温度、压力、热负荷、机械功的输入和输出, 传热面积的大小及理论塔板数等,这些物理量都是相互关联 相互制约的,因此设计者只能规定其中若干变量的数值,这 些变量称为设计变量。如果设计过程中给定数值的物理量少 于设计变量的数目,设计就不会有结果;反之,给定数值的 物理量数目过多设计也无法进行。
从而为,设备选型以及设备尺寸,管路设施与公用工 程提供依据。
2
化工过程有许多输入流股和输出流股, 本章内容是讲授确定这些流股的策略与方法, 物料衡算与热量横算是化工工程师接触最频 繁的计算。
3
§3-1 工艺计算前的准备工作
一、工艺性资料的收集
第三章物料平衡计算
第三章物料平衡计算物料平衡计算是工程中的一项重要工作,其主要目的是通过对物料的输入、输出和转化过程进行分析和计算,确保工艺流程的稳定和可行性。
物料平衡计算需要考虑物料的质量、能量和动量方面的平衡,以及相应的测试和测量方法。
在进行物料平衡计算之前,首先需要了解和收集有关工艺流程的物料参数,如输入物料的质量流量、组成和温度,以及输出物料的质量流量、组成和温度等信息。
这些信息通常可以从实验、数据手册和现场测量获得。
接下来,进行物料平衡计算时需要考虑物料的输入、输出和转化过程。
输入物料可以是原料、能源或辅助材料等,输出物料可以是产品、废弃物或副产物等。
转化过程可以是化学反应、物理转化或传递过程等。
在计算过程中,需要将输入物料的质量流量、组成和温度与输出物料的质量流量、组成和温度进行对比和平衡,确保它们之间的一致性。
物料平衡计算的方法包括输入输出法和进退法。
输入输出法是通过累积分析输入物料和输出物料的质量和能量变化,计算物料的转化率和能量效率。
进退法是通过分析物料在不同过程中的流动和转化情况,计算各物料之间的平衡关系。
在进行物料平衡计算时,还需要考虑物料的测试和测量方法。
常用的测试方法包括采样、化验和仪器测量等。
采样是获取物料样本的过程,化验是通过实验室测试获取物料组成和性质的过程,仪器测量是通过使用各种仪器设备对物料进行质量、温度和压力等性质的测量。
物料平衡计算在实际工程中有着广泛的应用。
它可以帮助工程师了解和优化工艺流程,改进生产效率和产品质量。
在化工工程中,物料平衡计算可以用于计算化学反应的反应物和产物之间的转化率和收率。
在环境工程中,物料平衡计算可以用于衡量废水处理过程中的污染物去除效率。
在能源工程中,物料平衡计算可以用于优化能源利用和能源消耗。
总之,物料平衡计算是工程中不可或缺的一项工作,通过对物料的输入、输出和转化过程进行分析和计算,确保工艺流程的稳定和可行性。
它需要考虑物料的质量、能量和动量方面的平衡,以及相应的测试和测量方法。
第三章物料平衡计算
质量法又称为假定体积密度法。假定混凝土拌合物的质
量为mcp ,kg。 mc0 ms0 mg0 mw0=mcp
=
s
ms0 ms0 mg0
100%
解方程组可得ms0、mg0。
式中: mc0、ms0、mg0、mw0——分别为1m3混凝土中水泥、
砂、石子、水的用量,kg;
mcp——1m3混凝土拌合物的假定质量,kg。可取 2350~2450kg/m3。
➢ 单位用水量(mw)应在基准配合比用水量的基础上,根据制作强 度试件时测得的坍落度或维勃稠度进行调整确定;
➢ 水泥用量(mc)应以用水量乘以选定出来的灰水比计算确定;
➢ 粗集料和细集料用量(ms、mg)应在基准配合比的用量基础上, 按选定的灰水比进行调整后确定。
(2)经试配确定配合比后,按下列步骤进行校正:
2.调整
(1)调整和易性,确定基准配合比 测拌合物坍落度,并检查其粘聚性和保水性能: ➢如实测坍落度小于设计要求,可保持水灰比不变,提高水泥浆用量; ➢如实测坍落度大于设计要求,可保持砂率不变,提高骨料用量; ➢如出现粘聚性和保水性不良,可适当提高砂率。 ➢每次调整后再试拌,直到符合要求为止。记录好各种材料调整后用量, 并测定混凝土拌合物的实际体积密度(ρc,t)。
碎石最大粒径,mm
16
20
40
180 170 155
185 175 160 190 180 165
塑性混凝土的单位用水量,kg
拌合物稠度 项目 指标
10~30 坍落度 35~50
mm 55~70 75~90
卵石最大粒径,mm 10 20 31.5 40 190 170 160 150 200 180 170 160 210 190 180 170 215 195 185 175
物料衡算过程 ppt课件
衡 算
平衡关系式,进行物料平衡计算。
整理并校核计算结果
对每个工序或设备进行物料衡算后必须立即根据约束条件对
计算结果进行校核,确保计算结果正确无误。当计算全部结束后必 须及时整理、 编写物料衡算说明书(包括数据资料、计算公式、全 部计算过程及计算结果等)
ppt课件
第
绘制物料流程图,编写物料平衡表
3 章
关系,反应液中仍含有少量的水,水蒸出时夹带出一定比例的EG,
物 蒸出的EG经分离后全部返回到反应器中,因此各酯化反应器中
料 衡
原料配比不变,即Mr=Mr0 。
算
在缩聚反应釜中,为了使缩聚反应向生成聚合物的方向移动,
需尽量降低反应液中EG的含量,因此,缩聚阶段特别是反应后期,
需在高真空的条件下进行, 各缩聚釜中生成的EG大部分被蒸出,
衡
算
图3-5 PTA直接酯化缩聚连续操作主反应器物料平衡关系示意图
ppt课件
第
二 、明确物料发生的化学变化与物理化学变化,写出主、副反
3 章 应方程式
物 ①化学变化。PET合成过程中,每个反应器中都发生酯化反应、酯 料 化缩聚反应和缩聚反应,其反应方程式(用官能团表示)如下: 衡 算 酯化反应:
ppt课件
物料流程图及物料平衡表是说明物料衡算结果的一种简捷
而清晰的表示方法,它们能够清楚地表示出各种物料在流程中的
物 位置、 数量、 组成、 流动方向、 相互之间的关系等。 料
衡
物料衡算结束后,必须利用计算结果对全流程进行经济分析
算 与评价、考查生产能力、生产效率、生产成本等是否符合预期
的要求,物料消耗是否合理,工艺条件是否合适等,同时及时
物
图3-6为 R101物料平衡示意图。
物料平衡分析方法PPT课件
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3
二、物料平衡分析法的意义
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4
1、通过物料平衡分析可以比较精确的 知道生产中物料的流向;
例如:热磨过程的水耗
蒸汽 原木含水
挥发
热磨
纤维浆含水 废气
废水
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5
例如,可以对电耗情况做物料平衡 分析,将所消耗的电量分成照明用电、 空调用电、动力用电等;也可以分到 每个车间或小组。这样,才可以满足 制定班组能源消耗定额制度、设备能 源消耗定额制度以及产品能源消耗定 额制度的要求。
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四、物料平衡分析法实例
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物料平衡分析的现场记录
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15
物料平衡图
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16
物料平衡分析中的废水情况
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17
谢谢
精选PPT课件
18
9
三、运用物料平衡分析法 应注意的问题
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10
1、做好选择,明确目的。可以选择典型的生 产设备、品种、工艺以及不同的原材料;
例如,整条生产线
2、确定需要记录的数据,并做好相应的准备 工作;
例如,温度计量、水计量、蒸汽计量等。
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11
3、选择好工艺条件,应该正常的工况,而 且数量应合理;
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6
2、 通过物料平衡分析可以了解在一定生 产条 件下原材料消耗的实际情况;
例如:上个例子的水耗情况
输入
水
53425L
蒸汽
7.52t
输出
废水
50935L
冷凝水
3.93t
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物料衡算与能量衡算培训资料(ppt 20页)PPT学习课件
• W=52 kg
• 总物料衡算式 100 = P + W
(3)
• P=100-52=48 kg
• B组分衡算式 100×30%=5.5×W+P×y (4)
• y=56.54%
• x =19.74/P=19.74/48=41.13%
• C组成 1–x–y=1–41.13%–56.54=2.33%
• 由C组分衡算式 100×50%=52×94%+48(1–x–y)
过程单元
反应器:单釜式元反应的器、固定床反应器单。元的
元内生成
元内消耗
内累积的
连解续(1)操,作(2物)过,程(3料:)方在量程整,个得操: 作期间,原物料不料断量稳定地输入生产设的备物,同料时不量断从设备排出的同物样数料量(量总量)的物料物。 料量
H2SO4的衡算式 0.
7、将计算结果列成输入-输出物料表(物料平衡表)。
第三章 物料衡算和能量衡算
❖ 化工过程的物料衡算和能量衡算,是利用物理 与化学的基本定律,对化工过程单元及化工过 程单元系统的物料平衡与能量平衡进行定量的 计算。
❖ 确定原材料的消耗与定额。 ❖ 确定各物流的流量、组成和状态。 ❖ 确定每一设备内物质转换与能量传递的速度。 ❖ 为确定操作方案、设备选型及设备尺寸的确定、
一例、[3-物0A料],衡[例算❖3的-0系基B]本。统方法内无化学反应(Fi-Fo)=W
输“联入系物组料分中”A❖是组指分系随的物统98料. 内输入无体系化,学但完反全不应参的加反稳应,态又操随物作料从过体程系输(出F的i-组F分o,)=在0整个反应过程中,它的数量不变。
物料衡算基准 确定各物流的流量、组成和状态。
2.33
1.12
物料衡算与能量衡算培训课件(ppt 41页)
C6H5C2H5 106
C6H5C2H3 104
C6H6 78
C6H5CH3 92
H2O 18
CH4 16
C2H4 C H2 28 12 2
选1000kg/h乙苯原料为计算基准
21
(3)计算各项物料流量
纯乙苯 1000kg/h×98%=980kg/h,9.245kmol/h; 甲苯 1000kg/h×2%=20kg/h,即0.217kmol/h; 蒸汽量 980kg/h×1.5=1470kg/h,即81.667kmol/h; 乙苯转化率 0.4/0.9=0.4444; 参加反应的乙苯量 980kg/h×0.4444=435.11kg/h,
24
组分
C6H5C2H5 C6H5CH3
H2O C6H5C2H3
C6H6 C2H4 CH4
C H2 合计
表3-2 乙苯脱氢反应器物料衡算数据
输入
摩尔流量 /(kmol/h)
质量流量/( kg/h)
30.046
3185
0.705
65
265.418
4777.5
--
--
--
--
--
--
--
--
--
--
--
c)系统内无化学反应的稳定操作过程:
((Fii FFo0))00
11
3.1.2 物料衡算举例 无反应过程的物料衡算
无反应过程指流体输送、粉碎、换热、混合、 分离(吸收、精馏、萃取、结晶、过滤、蒸发、闪 蒸、提浓、脱水、增湿、干燥)等化工单元操作。
12
例3.1 从气体中回收丙酮的装置
物料衡算程序
4
3.1 物料衡算基本方法
物料衡算与热量衡算培训课件(PPT 122页)
F1 Fi i2
NT
F1Z1,j FiZi,j i2
1
分
2
离 器
3
图5.4 简单分离系统示意图
( j =1,2, ……, NC )
F1=F2+F3;
F 1Z1,jF iZi,j (i2,3, ,N)T (j1,2, ,N)C
b.简单分离例题-自由度分析
例5.2 将一个含有20%(摩尔分率)丙烷(C3), 20%异丁烷
物质总流量守恒 原子总数量守恒 摩尔流率守恒 (无化学反应)
4.1 简单的物料衡算
• 分析问题; • 画流程图; • 确定系统,分析自由度; • 选定计算基准; • 列出衡算模型,并求解。
美国黄石公园
4.1.1 简单的衡算模型
1
NI +1
2
NI +2
(张量基本知识)
NI
NT
NI
NT 图5.1 简单衡算系统示意图
H2SO4 55.2 0.40 844.8 0.98 900.0 0.90 H2O 82.8 0.60 17.2 0.02 100.0 0.10 合计 138.0 1.00 862. 1.00 1000 1.00
结果分析
F1=138 kg/h H2SO4 Z1,1=0.40
1
H2O Z1,2=0.60
F2=862 kg/h
2
H2SO4 Z2,1=0.98
H2O Z2,2=0.02
混 合
3 F3=1000 kg/h
H2SO4 Z3,1=0.90
器
H2O Z3,2=0.10
图5.3 硫酸简单混合系统计算结果
几个组分就有几个独立方程; 几个组分就有几个独立变量; 几个组分流股方程中就有几项。
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水灰比 mw/mc 0.40 0.50 0.60 0.70
混凝土砂率,%
卵石最大粒径,mm
碎石最大粒径,mm
10 26~32 30~35 33~38 36~41
20 25~31 29~34 32~37 35~40
40 24~30 28~33 31~36 34~39
16 30~35 33~38 36~41 39~44
• 混凝土强度标准差宜根据同类混凝土统计资料确定,并应符合以下规定: 计算时,强度试件组数不应少于25组; 当混凝土强度等级为C20和C25级,其强度标准差计算值σ<2.5MPa时, 取σ=2.5MPa;当混凝土强度等级等于或大于C30级,其强度标准差计算 值σ<3.0MPa时,取σ=3.0MPa; • 当无统计资料计算混凝土强度标准差时,其值按现行国家标准《混凝土 结构工程施工及验收规范》(GB50204)的规定取用。
第三章 物料平衡计算
物料平衡计算的作用:
❖ 1.计算从原料进厂至成品出厂各工序所需处理的物 料量,作为确定车间生产任务、设备选型及人员编制 的依据。
❖ 2.计算各种原料、辅助材料及燃料需要量作为总图 设计中确定运输量、运输设备和计算各种堆场、料仓 面积的依据。
❖ 3.计算水、电和劳动力的需要量,确定原材料、燃 料等的单位消耗指标,作为公用设计和计算产品成本 等的依据。
产品大纲
预应力混凝土管桩制厂产品方案
产品名称
产品规格(mm)
C70预应力桩体积(m3) 1.256
年产量(根) 45000
产品大纲
无砟轨道板厂产品方案
产品名称
年产量(块) 混凝土型号
CRTSⅡ型无砟轨道板
5600
C55
长(mm)宽(mm)厚(mm)
每块板重 (t)
fce——水泥28d抗压强度实测值,MPa 当无水泥28d抗压强度实测值时,其值可按下式确定:
f ce c f ce,g
fce,g——水泥强度等级值,MPa
(2) 复核耐久性
为使混凝土耐久性符合要求,按强度要求计算的水灰比值不得超
过规定的最大水灰比值,否则混凝土耐久性不合格,此时取规定的最
大水灰比值作为混凝土的水灰比值。
❖配合比步骤
▪ 确定混凝土基准配合比 ▪ 确定试配、调整,确定设计配合比 ▪ 计算施工配合比
(一)确定混凝土基准配合比
1. 计算施工配制强度 fcu,0
f cu,0 f cu,k 1.645
式中: fcu,0——混凝土配制强度,MPa; fcu,k——混凝土立方体抗压强度标准值,即混凝土强度等级值,MPa; σ——混凝土强度标准差,MPa。
横向配置 纵向配置 每块板混 φ10预应力 Φ20精轧螺 凝土用量 钢筋(根) 纹钢筋(根) (m³)
6450
2550
200
8.6
60
6
3.45
二、混凝土配合比计算
❖配合比四项要求
▪ 确满足结构设计的强度等级要求; ▪ 满足混凝土施工所要求的和易性; ▪ 满足工程所处环境对混凝土耐久性的要求;
▪ 符合经济原则,即节约水泥以降低混凝土成本。
碎石最大粒径,mm
16
20
40
180 170 155
185 175 160 190 180 165
塑性混凝土的单位用水量,kg
拌合物稠度 项目 指标
10~30 坍落度 35~50
mm 55~70 75~90
卵石最大粒径,mm 10 20 31.5 40 190 170 160 150 200 180 170 160 210 190 180 170 215 195 185 175
碎石最大粒径,mm 16 20 31.5 40 200 185 175 165 210 195 185 175 220 205 195 185 230 215 205 195
(2)水灰比小于0.40的混凝土以及采用特殊成型工艺的混凝土单位用 水量应通过试验确定。 (3)流动性和大流动性混凝土: ✓不掺外加剂时,以坍落度90mm的用水量为基础,按坍落度每增大 20mm,用水量增加5kg计算; ✓掺外加剂时混凝土的单位用水量可按下式计算:
mwa=mw0(1-β)
4.计算水泥用量mc
(1)计算 (2)复核耐久性
mc0=
mw0 mw / mc
将计算出的水泥用量与规定的最小水泥用量 比较:如计算水泥用量不低于规定的最小水泥 用量,则耐久性合格;否则耐久性不合格,此 时应取规定的最小水泥用量。
5.确定砂率βs
(1)坍落度为10~60mm的混凝土砂率,可根据粗骨料品种、 粒径及水灰比按下表选取。 (2)坍落度大于60mm的混凝土砂率,可经试验确定;也可在 下表基础上,坍落度每增大20mm,砂率增大1%确定。 (3)坍落度小于10mm的混凝土,其砂率应经试验确定。
二、物料平衡计算的基础资料
混凝土制品厂物料平衡计算的基础资料:
❖ 工厂规模, 混凝土构件产品方案; ❖每种构件混凝土或者钢筋工程数量 ; ❖ 混凝土各种类型配比;
❖车间工作制度——生产周制度 ,生产班制度 。
主要内容
1 产品大纲 2 混凝土配合比计算 3 混凝土配合比实例 4 配合比设计和物料平衡表
20 29~34 32~37 35~40 38~43
40 27~32 30~35 33~38 36~41
计算法:
根据砂填充石子空隙,并稍有富余,以拨开石子的原则来确定。
Vs'0
V
' g
0
P'
s
ms0 ms0 mg0
3. 确定用水量
(1) 水灰比在0.40~0.80范围内时,根据粗集料的品种、粒径及施 工要求的坍落度,按下表选取。
干硬性混凝土的单位用水量,kg
拌合物稠度
项目
指标
16~20
维勃稠度,
s
11~15
5~10
卵石最大粒径,mm
10
20
40
175 160 145
180 165 150 185 170 155
强度等级 标准差σ,MPa
<C20 4.0
C20~C35 5.0
≥C35 6.0
2. 确定水灰比
(1) 按混凝土强度要求确定水灰比
mw =
a fce
或 W=
A fce
mc fcu,0 a b fce
C fcu,0 A B fce
式中: αa、αb——回归系数;当不具备试验统计资料时,可取碎石混 凝土 αa=0.46,αb=0.07;卵石混凝土αa=0.48,αb=0.33。