第二节 热量平衡计算
第二节热量平衡计算
（一）糖化用水耗热量Q1 根据工艺，糖化锅加水量为：
G1=（1003.9+200.8）4.5=5421.15(kg) 式中，1003.9为糖化一次大米粉量，200.8为 糊化锅加入的麦芽粉量（为大米量的20%）。
而糖化锅加水量为：
G2=2808.93.5=9831.15(kg) 式中，2808.9为糖化一次糖化锅投入的麦芽 粉量，即3009.7-200.8=2808.9(kg)。而3009.7为 糖化一次麦芽定额量。
4．确定合适的计算基准
在热量衡算中，取不同的基准温度，算出的 （5-8）式中各项数据就不同。所以必须选准 一个设计温度，且每一物料的进出口基准态必 须一致。通常，取0℃为基准温度可简化计算。
此外，为使计算方便、准确，可灵活选取 适当的基准，如按100kg原料或成品、每小时 或每批次处理量等作基准进行计算。
c麦芽=0.01[(100-6)1.55+4.186]=1.71[kJ/(kg·K)] c大米=0.01[(100-13)1.55+4.1813]=1.89[kJ/(kg·K)]
c米 醪 G 大c G 米 大 大 米 米 G G 麦 麦 c芽 麦 芽 G 芽 1G 1cw
10.901.38 920 .801.7 154.12 51 4.18 10.90230 .8 054.1251
故Q4=IV2=2257.242.4 =95705.3(kJ)
式中，I为煮沸温度下饱和蒸汽的焓（kJ/kg）。
3．热损失Q4 根据经验有：
Q4=15% （Q4+Q4） 4．把上述结果代回（5-16）式得
Q4=1.15(Q4+Q4) =753900(kJ)
关于热平衡方程的计算和教学
关于热平衡方程的计算和教学在热传递过程中，如果没有热量损失，则高温物体放出的热量Q放等于低温物体吸收的热量Q吸，即Q放=Q吸，把这个关系叫热平衡方程。
热平衡方程：Q吸=Q放.简单说意思是一个物体上升X度与下降X度,吸收或放出的热量相等!根据热平衡方程可以根据已知量求未知量!如两个温度不同的物体放在一起时,高温物体放出热量温度降低,低温物体吸收热量,温度升高,若放出的热量没有损失全部被低温物体吸收,最后两物体温度相同,称为达到热平衡,这Q吸=Q放简单举个例子,热的铁块扔进冷水里,热的会冷,冷的会热,最后温度一样,假设这个过程与外界没有热交换,这就是个热平衡过程.C铁表示铁的热容量,C水表示水的热容量,铁的开始温度T1,水的开始温度T2,结束共同温度T,铁的质量为M铁,水的质量为M水,就有热平衡公式C铁M 铁（T1-T）+C水M水（T2-T)=0,表示热量没有损失,热能的总量保持不变.这就是热平衡.热平衡方程式：两个温度不同的物体放在一起，高温物体放出热量，低温物体吸收热量，当两个物体温度达到相同时，如果没有热量损失，则有Q吸=Q放，称为热平衡方程。
在热量计算题中，常采用此等式。
例1：吃早饭的时候，妈妈用热水给小雪加热如图所示的袋装牛奶。
为了使这袋牛奶的温度由 12℃升高到42℃，妈妈至少要用 60℃的热水多少千克?[水的比热容为4．2×103J／(kg·℃)，设该牛奶的比热容为2．5 ×103J／(kg·℃)，不计热量损失]解析：根据热传递的条件，热水的最终温度等于牛奶的最终温度，同为42℃，由于不计热量损失，所以牛奶吸收的热量Q吸等于热水放出的热量Q放，根据Q吸=Q放即可求出。
牛奶升温时吸收的热量 Q放=c1m1(t一t0)=2．5×103J／(kg·℃)× 0．25kg ×(42℃-12℃)=18750J，热水由60℃降低到42℃放出的热量 Q放=c2m2(t0’一t)，Q吸=Q放，至少需要60℃的热水约0．248kg。
地表热量平衡
►全球能量平衡的模型
第15页/共16页
第16页/共16页
地表与大气之间感热输送的特点 ► 1）无论是陆面或洋面，感热交换结果是由地表面
向大气输送能量，在大陆上感热输送平均由高纬向 低纬增加，干旱和潮湿地区差异很大，最大值出现 在热带的沙漠地区。 ► 2）感热输送随气侯湿润程度的增加而减小。 ► 3）洋面上最大的感热输送发生在北半球的大洋的 西部和北部海区。在赤道附近较小。 ► 4）我国年平均感热通量分布呈北高南低分布。塔 里木盆地和内蒙古高原为高值区，这里干旱、少云、 多日照。低值区出现在四川、贵州一带。
第4页/共16页
第三节 潜热通量
►潜热：地表蒸发时液态水气化所吸收的热量，
它通过在大气中凝结液态水而向大气释放热
量。
LE
Lk g
q z
L为蒸发潜热，kg为水汽交换系数，当空气未饱和 时，LE可写牛顿形式：
LE LCDuq0 q
引入鲍文比β
LE R Qs
1
第5页/共16页
第6页/共16页
第13页/共16页
► 假定到达大气上界的太阳辐射为100。 ► ①经大气、云的吸收，反射和地面反射，被地球吸
收的只有51（长波辐射为21，潜热输送为23，感热 输送为7）。 ► ②被云、大气反射回太空的为30 ► ③被大气中水汽、尘埃、臭氧、云吸收的为19 ► ④地面反射的能量为51（⑤大气吸收为45，⑥透过 大气射向太空的为6） ► 所以共吸收的量是：③+④=70 ► 共向太空放出的量是：③+⑤+⑥=70
► 地面与大气之间的潜热输送的特点 ► 1）在海陆分界处，洋面和陆面的潜热输送相差很
大。这是由于大陆和海洋上净辐射的不同引起的蒸 发力不同；大陆上由于地表水分的限制，制约了潜 热的输送。 ► 2）大陆表面的潜热输送具有明显的非带状分布特 征。在充分湿润地区，潜热输送随净辐射自高纬向 赤道增大而增大；在干旱地区，潜热输送随干旱程 度的增加而减少。 ► 3）大洋上潜热输送年总量的分布与洋面净辐射的 分布基本相似。随纬度上升而下降，暖流所经处使 潜热明显加大，而冷洋流作用的地区，潜热输送偏 低。使潜热输送的带状分布特征遭到破坏。 ► 4）我国年平均潜热输送通量等值线基本呈纬向分 布，由南向北递减。这是因为南方较北方潮湿，且 温度较北方高；低值中心在塔里木盆地。
第五章能量衡算
第五章能量衡算第一节概述第二节热量衡算第三节过程的热效应第四节热量衡算举例第五节加热剂、冷却剂及其其他能量消耗的计算5.1 概述5.1.1 能量衡算的目的和意义计算过程能耗指标进行方案比较，选定先进生产工艺。
能量衡算数据是设备选型和计算的依据；是组织、管理、生产、经济核算和最优化的基础5.1.2 能量衡算的的依据及必要条件依据为能量守恒定律条件：物料衡算的数据，相关热力学物性数据。
5.1.3 能量守恒的基本方程输出能量+消耗能量+积累能量=输入能量+生成能量5.1.4 能量衡算的分类单元设备的能量衡算和系统的能量衡算5.2 热量衡算5.2.1 热量平衡方程式Q —物料带入设备的热量，kJ ;Q2—加热剂或冷却剂传给设备及所处理物料的热量，kJ ;Q3 —过程的热效应，kJ;（注意符号规定）Q4—物料带出设备的热量，kJ ；Q5—加热或冷却设备所消耗的热量或冷量，kJ ；Q6 —设备向环境散失的热量，kJ。
注意各Q勺符号规定Q为设备的热负荷。
若Q为正值，需要向设备及所处理的物料提供热量; 反之，表明需要从设备及所处理的物料移走热量。
对间歇操作，按不同的时间段分别计算Q的值，并取其最大值作为设备热负荷的设计依据。
522 各项热量的计算1、计算基准一般情况下，可以0C和1.013 105Pa为计算基准有反应的过程，也常以25C和1.013 105Pa为计算基准。
2、Q或Q的计算无相变时物料的恒压热容与温度的函数关系常用多项式来表示：若知物料在所涉及温度范围内的平均恒压热容，贝心3、Q的计算过程的热效应由物理变化热Q和化学变化热Q两部分组成物理变化热是指物料的浓度或状态发生改变时所产生的热效应。
若过程为纯物理过程，无化学反应发生，如固体的溶解、硝化混酸的配制、液体混合物的精馏等，则Q C= 0 。
化学变化热是指组分之间发生化学反应时所产生的热效应，可根据物质的反应量和化学反应热计算。
4、Q的计算稳态操作过程Q 5= 0非稳态操作过程由下式求QQ=' GC (T2-T1)G-设备各部件的质量，kg;G—设备各部件材料的平均恒压热容，kJ kg-1「C-1;T1—设备各部件的初始温度，C；T2—设备各部件的最终温度，C。
热量平衡计算课程设计
热量平衡计算一、综述热量衡算（heat balance）当物料经物理或化学变化时，如果其动能、位能或对外界所作之功，对于总能量的变化影响甚小可以忽略时，能量守恒定律可以简化为热量衡算。
它是建立过程数学模型的一个重要手段，是化工计算的重要组成部分。
进行热量衡算，可以确定为达到一定的物理或化学变化须向设备传入或从设备传出的热量；根据热量衡算可确定加热剂或冷却剂的用量以及设备的换热面积，或可建立起进入和离开设备的物料的热状态（包括温度、压力、组成和相态）之间的关系，对于复杂过程，热量衡算往往须与物料衡算联立求解。
物质具有的热能,是对照某一基准状态来计量的,相当于物质从基准状态加热到所处状态需要的热量。
当物质发生相态变化时,须计入相变时的潜热,如汽化热（或冷凝热）、熔融热(或凝固热)等。
不同液体混合时，须计入由于浓度变化而产生的混合热(或溶解热)。
工程上常用热力学参数焓表示单位质量物质所具有的热量。
单位质量物料状态变化所需的热量，等于两种状态下焓值的差。
热量衡算的步骤，与物料衡算大致相同。
一、热量衡算的意义（1 ）、通过热量衡算，计算生产过程能耗定额指标。
应用蒸汽的热量消耗指标，可以对工艺设计的多种方式进行比较，以选定先进的生产工艺，或对已投产的生产系统提出改造或革新，分析生产过程的经济合理性、过程的先进性，并找出生产上存在的问题。
（2 ）、热量衡算的数据是设备类型的选择及确定其尺寸、台数的依据。
（3 ）、热量衡算是组织和管理、生产、经济核算和最优化的基础。
热量衡算的结果有助于工艺流程和设备的改进，达到节约能降低生产成本的目的。
二、热量衡算的方法和步骤热量衡算可以作全过程的或单元设备的热量衡算。
现以单元设备的热量衡算为例加以说明，具体的方法和步骤如下：1.画出单元设备的物理衡算流向及变化的示意图2.分析物料流向及变化，写出热量衡算式：∑Q入=∑Q出+∑Q损（1--1）式中∑Q入————输入的热量总和（KJ)∑Q出————输出的热量总和（KJ)∑Q损————损失的热量总和（KJ)通常，∑Q入=Q1+Q2+Q3 （1--2）∑Q出=Q4+Q5+Q6+Q7 （1--3）∑Q损=Q8 （1--4）Q1————物料带入的热量,kJ；Q2————由加热剂或冷却剂传给设备和物料的热量，kJ；Q3————括生物反应热、搅拌热等，kJ；Q4————物料离开设备带出的热量，kJ；Q5————消耗在加热设备各个部件上的热量，kJ；Q6————加热物料需要的热量，kJ。
热量衡算的方法
热量衡算的方法嘿，咱今儿就来说说热量衡算的方法！这可真是个有意思的事儿呢。
你想想看，热量就像一群调皮的小精灵，在各种过程中跑来跑去。
要把它们搞清楚，那可得有点本事。
先说第一种方法，类比一下，就好像我们数一群乱跑的小鸡，得一只一只去数。
我们要仔细分析每个过程中热量的输入和输出，不能放过任何一个小细节。
就像警察破案一样，不放过任何蛛丝马迹。
比如说，一个化学反应，热量从反应物进来，又从生成物出去，咱就得把这进进出出的热量都算清楚咯。
还有一种方法呢，就像是给热量小精灵们建一个家，把它们都归置好。
我们要考虑各种能量的转换，比如热能变成了机械能，或者电能变成了热能。
这就好比你有一堆玩具，要把它们分类放好，汽车放一起，娃娃放一起。
这样才能清楚地知道热量都跑哪儿去了。
咱再想想啊，热量衡算就像一场游戏，你得掌握规则才能玩得转。
比如说，不同的物质有不同的热容，这就好比不同的游戏角色有不同的技能。
你得知道怎么利用这些热容来计算热量的变化。
有时候啊，这热量衡算也会让人头疼呢。
就像解一道很难的数学题，得绞尽脑汁。
但你可别灰心，只要耐心去算，总能找到答案。
而且啊，热量衡算在好多地方都用得到呢！工厂里生产东西，要算热量；家里开空调、用暖气，也得考虑热量啊。
这就像我们每天都要吃饭一样自然和重要。
你说，要是不把热量衡算弄清楚，那不是乱套了吗？那生产出来的东西质量能好吗？咱家里的能源能合理利用吗？所以啊，这热量衡算的方法可得好好学，好好用。
总之啊，热量衡算的方法就像是一把钥匙，能打开很多知识的大门。
咱可不能小瞧它，得认真对待，就像对待我们最喜欢的宝贝一样。
这样，我们才能在热量的世界里游刃有余，把一切都掌握在手中！这就是热量衡算的方法，大家可得记住咯！。
第二节热量平衡计算.
Q6=15%(Q6+Q6) 4．把上述结果代码（5-17）式可得出麦汁煮沸
总耗热
Q6=115%(Q6+Q6) =12537830(kJ)
（七）糖化一次6 总耗热量Q总
Q总 Qi 21043661 (kJ) i1
=3.67〔kJ/(kg·K)〕
（4）故Q4=26.7%G混合C混合（100-70） =559860（kJ）
2．二次煮沸过程蒸汽带走的热量Q4 煮沸时间为10min，蒸发强度5%，则蒸发水分 量为：
V2=26.7%G混合5%1060 =42.4(kg)
故Q4=IV2=2257.242.4 =95705.3(kJ)
4．确定合适的计算基准
在热量衡算中，取不同的基准温度，算出的 （5-8）式中各项数据就不同。所以必须选准 一个设计温度，且每一物料的进出口基准态必 须一致。通常，取0℃为基准温度可简化计算。
此外，为使计算方便、准确，可灵活选取 适当的基准，如按100kg原料或成品、每小时 或每批次处理量等作基准进行计算。
5．进行具体的热量计算 （1）物量带入的热量Q1和带出热量Q4可按下式
计算，即： Q=ΣGct
式中 G——物料质量（kg） c——物料比热容〔kJ/(kg·K)〕 t——物料进入或离开设备的温度（℃）
（2）过程热效应Q3 过程的热效应主要有生物合 成热QB、搅拌热QS和状态热（例如汽化热、溶 解热、结晶热等）：
=4680041(kJ)
（六）麦汁煮沸过程耗热量Q6 Q6=Q6+Q6+Q3
1．麦汁升温至沸点耗热量Q6 2．煮沸过程蒸发耗热量Q6 3．热损失 Q3
热平衡方程计算公式
热平衡方程计算公式热平衡方程计算公式这玩意儿，在咱们物理的学习中可是相当重要的。
咱们先来说说啥是热平衡方程。
简单来讲，它就是描述在热传递过程中，热量交换的一个规律。
就好比你有一杯热水和一杯冷水，把它们混在一起，最后温度变得差不多，这里面就藏着热平衡方程的奥秘。
咱来看看这个公式：Q 放=Q 吸。
这里的 Q 放表示放出的热量，Q吸表示吸收的热量。
比如说，有个铁块，质量是 m1，比热容是 c1，初始温度是 t1；还有一杯水，质量是 m2，比热容是 c2，初始温度是 t2。
它们放在一起，达到热平衡的时候，温度变成了 t 。
这时候，铁块放出的热量 Q 放 =m1×c1×(t1 - t) ，水吸收的热量 Q 吸 = m2×c2×(t - t2) 。
因为达到了热平衡，所以 Q 放 = Q 吸，也就是 m1×c1×(t1 - t) = m2×c2×(t - t2) 。
我记得有一次给学生们讲这个知识点的时候，有个小家伙一脸懵地问我：“老师，这到底有啥用啊？”我笑了笑，给他举了个例子。
想象一下，冬天的时候，你从外面特别冷的地方跑回家里，手都快冻僵了。
然后你赶紧把手放到热水里，是不是感觉手慢慢就暖和起来了？这就是热传递在起作用。
那这里面到底传递了多少热量，热平衡方程就能算出来。
还有啊，咱们家里用的暖气，热水在暖气片中流动，把热量传递到房间里，让咱们冬天能暖暖和和的。
要想知道这暖气到底给房间传递了多少热量，让房间达到一个舒适的温度，也得靠热平衡方程来帮忙。
再比如说，工厂里的一些机器设备，运行的时候会发热，如果不及时把这些热量散出去，机器可能就会出故障。
这时候工程师就得用热平衡方程来计算，要采取什么样的散热措施，才能保证机器正常运转。
所以说，热平衡方程计算公式可不是只在书本上的死板知识，它在咱们的生活中到处都能派上用场。
同学们在学习这个公式的时候，可别觉得头疼。
物理热平衡方程计算方法
物理热平衡方程计算方法热平衡是物理学中的重要概念，它描述了物体之间热量的交换达到平衡的状态。
在研究热平衡问题时，我们常常使用热平衡方程来计算物体之间的热量交换。
本文将介绍热平衡方程的计算方法。
热平衡方程是基于热力学第一定律的能量守恒原理而推导出来的。
根据这一定律，能量在物体之间的传递是通过热量的形式进行的。
热平衡方程的一般形式如下：Q = mcΔT其中，Q表示热量的大小，单位为焦耳(J)；m表示物体的质量，单位为千克(kg)；c表示物体的比热容，单位为焦耳/千克·摄氏度(J/(kg·℃))；ΔT表示温度的变化，单位为摄氏度(℃)。
通过热平衡方程，我们可以计算物体之间的热量交换。
首先，我们需要确定物体的质量、比热容以及温度的变化。
然后，代入热平衡方程中进行计算，即可得到热量的大小。
例如，假设有两个物体A和B，它们之间存在热量交换。
物体A的质量为1kg，比热容为500J/(kg·℃)，温度从20℃升高到50℃；物体B的质量为2kg，比热容为800J/(kg·℃)，温度从50℃降低到30℃。
我们可以使用热平衡方程来计算它们之间的热量交换。
我们计算物体A的温度变化ΔT1 = 50℃ - 20℃ = 30℃。
代入热平衡方程，可以得到物体A的热量变化Q1 = 1kg × 500J/(kg·℃) × 30℃ = 15000J。
接下来，我们计算物体B的温度变化ΔT2 = 30℃ - 50℃ = -20℃。
注意到温度变化为负值，表示温度降低。
代入热平衡方程，可以得到物体B的热量变化Q2 = 2kg × 800J/(kg·℃) × (-20℃) = -32000J。
根据热平衡方程，物体A释放了15000J的热量，而物体B吸收了32000J的热量。
由于热量的守恒，物体A释放的热量等于物体B 吸收的热量，即15000J = -32000J。
统整笔记-热量与热平衡
5. 阿满欲了解水温的变化和加热时间的关系， 以烧杯装100公克20℃的水，在一大气压下均 匀加热，每2分钟以温度计测量水温1次，结 果如下表。假设热源供应维持不变，则按表 中数据推论，加热约几分钟后此杯水的温度 可达50℃？
H＝
m
× ∆T ＝ m（T2－T1）
b.大卡（千卡）（kcal）：使1千克的水，温 度升高1°C时，所需的热量。 M.K.S制：kcal＝kg‧°C，1大卡＝1000卡
(4)公式
a.
H ＝m T＝ h t
反比比 H 相同時，∆T1＞∆T2，m1＜m2
b.
正比
H＝m T＝ h t
∆T相同时，t1＜t2，m1＜m2
5-2 热量与热平衡
1.热量 (1)热量是一种流动的物理量，热量是相对的， 不是绝对的。我们只能测出热量的变化量， 无法测出物体所含的热量。 (2)热不是物质，而是一种 能量 ，也就是 热能。
(3)单位：
a.卡（cal）：使 1公克 的水，温度升高
1℃ 时，所需的热量。
热平衡 (1)温度不同的两个物体间会有热量的转移， 热是由 高 温处传到 低 温处，不 是由热量多传到热量少。 (2)平衡温度必介于最高温与最低温之间。 (3)若热量不散失，则热水所放出的热量＝冷 水所吸收的热量。
质量 初温 假设热平衡的温度为 热水 m1 T1 T°C →T1＞T＞T2 冷水 m2 T2 m1（T1－T）＝ m2（T－T2）
(A) 10g的水 (B) 40g的水 (C) 70g的水 (D)三杯水皆相同
3. 右图为150公克的水加热时，温度与加热时间 的关系图。若无热量散失，则每分钟水吸收 了多少热量？
热量平衡计算
热量平衡计算一、承台热水热量计算本承台平面尺寸为16×32米，拟在其表面覆盖5厘米厚，水温在20~40度之间的热水对其进行保温。
1、热水热量Q 1=W ×C ×T式中Q 1—热量 W —热水重量 W=16×32×0.05=25600KgC —比热 本计算中取4.2KJ/Kg.K T —温度 本计算中取40度 Q 1=25600×4.2×40=4300800 (KJ)2、承台水化热对热水热量的补充本计算假设承台水化热导至承台表面热水上升20度Q 2=25600×4.2×20=2150400 (KJ)总热量Q= Q 1+ Q 2=4300800+2150400=6451200 (KJ)二、承台热水热量损失计算Q s =)()(22/t st s t t T R F R T F ∆≈∆ 式中△T （T ）——砼表面温升值，即散热温差，近似取为平均温升值 本式中计算中假设最低气温为2度，热水温度为40度。
平均温度（40-2）/2=19度 F t ——块体基础外表面积总和 m 2R s ——散热总热阻m 2.h.K/KJ 无风取0.05，1~2级风取0.03，3~4级风取0.015~6级风取0.005 Qs==⨯⨯⨯19005.023********* (KJ)三、计算散热时间H=Q/ Qs=6451200/972800=6.6(小时)经过计算采取加热水的办法对承台进行保温，经过计算热水在6~7个小时内热量散失完成。
即要求在6~7小时加热25.6吨热水。
本次计算属简单估算。
计算：谭涛2003.12.11。
热平衡计算
二、高温区域热平衡计算高温区热平衡与全炉热平衡计算的原则是相同的，而不同点是进入1000℃以上区域的物料要按l00℃左右温度差区别考虑，即煤气温度按1000℃、而物料按900℃计算。
【7】1 热量收入高温区热量收入主要是风口前焦炭、煤粉、重油的燃烧及热风带入的热量，与全炉热平衡计算方法相同。
(1) 风口前碳的燃烧放热(QC)首先计算总碳量：1)焦炭带入的碳量＝455.6×0.8567＝390.31kg2)煤粉带入的碳量＝120×0.778＝93.36 kg其次计算风口前燃烧碳量：1)每1kg燃烧时需氧根据 2C+O2=2COm3/kg C2）已知风量为1262m3；3）风口前燃烧的总碳量(C风口总)：4）风口前燃烧的焦炭中的碳量（ C风口，焦炭)所以它们的发热量为：QC＝ｑ焦炭＋ｑ煤=2173640 ＋ 975985.44 ＝3149625.44 kJ（2）热风带入的热量式中，V风、C风、t风分别为风量、风的比热容与风温，查热力学数据表，1000℃时的比热容1.185kJ／(kg·℃)【15】2 热量支出计算铁等元素的还原、脱硫、石灰石分解、水分分解等均与全炉热平衡相同，（1）还原耗热(Q还原) 【8】1) Fe的直接还原耗热：(2890 kJ／kgFe)2) Si的还原耗热：3) Mn的还原耗热qMn＝1.64×4877＝7998.28 kJ4) P的还原耗热qP＝2.65×26520=70278 kJQ还原＝qFe＋qSi＋qMn＋qP＝1701633.775kJ (2) 脱硫耗热(QS)取qS 4600 kJ/kg 【8】QS＝渣量×（S）× qS＝439.69 ×0.0078× 4600＝ 15776kJ(3 )石灰石分解与反应热(Q石灰石)CaCO3=CaO十CO2 (3182 kJ／kg CaO)CO2十 C=2CO (3768.3 kJ／kg CO2)Q石灰石分解＝58.2×0.496×3182 ＝ 91855.43 kJQ石灰石反＝58.2×0.496×0.4×3768.3 ＝ 43512.11 kJ（4 ）水分分解耗热(Q水分)H2O十C＝H2十CO (13440 kJ／kg H2)Q水分＝17.75×13440 ＝ 238560kJ(5) 炉渣带走热量(Q渣)前述计算中取每lkg炉渣离开高炉时的焓为1780kJ／kg渣。
热力学中的热平衡计算
热力学中的热平衡计算一、课程目标知识目标：1. 理解热平衡的概念，掌握热力学第一定律的基本原理。
2. 学会运用热平衡方程进行热力学计算，并能解释实际热现象。
3. 掌握热容、比热容、热效率等基本热力学参数的计算方法。
技能目标：1. 能够运用热平衡方程解决实际问题，设计简单的热平衡实验。
2. 培养学生运用数学知识解决热力学问题的能力，提高数据分析与推理能力。
3. 提高学生的实验操作技能和观察能力，培养良好的实验习惯。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对热力学学习的兴趣，激发探索科学奥秘的欲望。
2. 培养学生团队合作精神，提高沟通与交流能力。
3. 增强学生的环保意识，认识到热能利用与节能减排的重要性。
分析课程性质、学生特点和教学要求：本课程为物理学科的热力学章节，旨在让学生掌握热平衡计算的基本方法。
针对八年级学生的认知特点，课程设计应注重理论与实践相结合，充分激发学生的好奇心和探索欲。
教学要求注重培养学生的动手操作能力、逻辑思维能力和实际问题解决能力。
将目标分解为具体的学习成果：1. 学生能够准确描述热平衡的概念，并运用热力学第一定律进行简单计算。
2. 学生能够设计并实施热平衡实验，分析实验数据，得出合理结论。
3. 学生能够运用所学知识解释生活中的热现象，提高对热能利用的认识。
二、教学内容1. 热平衡概念与热力学第一定律- 热平衡定义及条件- 热力学第一定律表述与理解2. 热平衡方程及其应用- 热平衡方程推导- 实际问题中的应用案例分析3. 热力学参数计算- 热容、比热容的定义与计算- 热效率的计算与应用4. 热平衡实验设计与实施- 实验原理与步骤- 实验数据收集与分析5. 热能利用与节能减排- 热能在生活中的应用- 节能减排的意义与措施教学大纲安排：第一课时：热平衡概念与热力学第一定律第二课时：热平衡方程及其应用第三课时：热力学参数计算第四课时：热平衡实验设计与实施第五课时：热能利用与节能减排教学内容关联教材章节：第一章 热力学基本概念第二章 热力学第一定律第三章 热力学参数计算第四章 实验设计与数据分析第五章 能源利用与环境保护三、教学方法针对本章节内容，采用以下多样化的教学方法，旨在激发学生学习兴趣，提高主动参与度，培养实际操作与问题解决能力。
能量平衡公式
能量平衡公式
一、能量平衡公式
能量平衡公式是用于计算身体能量摄入量和能量消耗量之间的
关系，它由 BA C + PA＝ EEI－EEO 组成，其中：
BA C：背景活动热量，指的是日常生活状态下，人体在蹲立、坐立、走路等静止活动中所消耗的热量，通常为 60～80 kcal/时。
PA：额外活动热量，指的是人体在平衡态、运动态活动中额外消耗的热量，通常为 20～50 kcal/时。
EEI：能量摄入量，指的是人体在每天摄入食物后所增加的热量值，通常为 17～19 kcal/时。
EEO：能量消耗量，指的是人体在每天活动过程中所消耗的热量值，通常为 9～11 kcal/时。
二、能量平衡公式的实际应用
能量平衡公式实际上可以用来计算人体能量摄入量和消耗量之
间的差值，以测算出人体当前能量负荷状况，以此作为肥胖症预防和营养治疗的重要参考依据。
针对肥胖问题，能量平衡公式可以用来指导人们如何通过控制饮食和加强运动来减少摄入热量和增加热量消耗，从而减少脂肪堆积，达到减肥的目的。
此外，能量平衡公式还可以用于评估和确定儿童和老年人的能量摄入量，以便于他们获得恰当的营养，保持健康的生活状态，改善营养状态，避免营养不良的发生。
第四章工艺计算(热量衡算)
P76
∑Q入=∑Q出+∑Q损
n关于单元设备的热量衡算，热平衡方程可写成如 下方式：
× Ql+Q2+Q3 = Q4+Q5+Q6+Q7+Q8
式中 Ql——各股物料带入设备的热量(kJ) Q2——由加热剂(或冷却剂)传给设备和物料的 热量(kJ) Q3——进程的热效应，包括生物反响热、搅 拌热、形状热等(kJ) Q4——各股物料带出设备的热量(kJ) Q5——加热或冷却设备需求的热量(kJ) Q6——加热物料需求的热量(kJ) Q7——气体或蒸汽带出的热量(kJ) Q8——损失的热量，如设备向环境流失的热量(kJ)
二、热量衡算的依据
热能可以从一个物体传
n1.依据：热力学第一定律。递给另一个物体，也可以与
机械能或其他能量相互转换，
在传递和转换进程中，能量
n2.热量衡算方程
的总值不变。
∑Q入=∑Q出+∑Q损
即：输入=输入+损失
式中 ∑Q入——输入的热量总和(kJ) ∑Q出——输入的热量总和(kJ) ∑Q损——损失的热量总和(kJ)
灭菌进程温度控制在140℃左右，在10~15S内瞬时灭菌， 中性蛋白质溶液浓度为16％。此时比热取牛乳比热为近似比热， 牛乳比热为3.8～4.02kJ/kg℃，查«乳品工业手册»取4.0 kJ/kg℃。
Q2=6.25 × 103× 4.0× (140-25)=2.875×106〔kJ〕
加热蒸汽表压取0.9MPa，对应饱和蒸汽温度为179℃，饱和 蒸汽热焓为=2776.57kJ/kg， 140℃冷凝水焓为589.81kJ/kg (以上 数据查自«化工原理»上册和«乳品工业手册»)。
所需鲜豆热水渣、量质碱量由液（质tQ量）（=tm）碱 白c性 溶△蛋 液t得223：..9161 酸沉灌
热量平衡计算公式中常温
热量平衡计算公式中常温常温下热量平衡计算公式。
热量平衡是指在恒定温度下，系统内外热量的输入和输出相等的状态。
在常温下，热量平衡的计算公式可以帮助我们更好地理解热量的变化规律，以及在实际生活中的应用。
本文将介绍常温下热量平衡计算公式的基本原理和应用。
热量平衡计算公式的基本原理是根据热力学第一定律，即能量守恒定律。
根据这一定律，系统内外的热量变化等于系统内外的热量输入和输出之差。
在常温下，我们可以通过以下公式来计算热量平衡：Q = m c ΔT。
其中，Q表示热量的变化，单位为焦耳（J）；m表示物质的质量，单位为千克（kg）；c表示物质的比热容，单位为焦耳/千克·摄氏度（J/kg·°C）；ΔT表示温度的变化，单位为摄氏度（°C）。
在这个公式中，m c被称为物质的热容量，表示单位质量的物质在温度变化时所吸收或释放的热量。
ΔT表示温度的变化，当物质的温度发生变化时，其热量也会发生变化。
通过这个公式，我们可以计算出在恒定温度下，物质的热量变化情况。
在实际生活中，常温下热量平衡计算公式有着广泛的应用。
比如，在热力学实验中，我们可以通过这个公式来计算物质在温度变化时吸收或释放的热量，从而更好地理解物质的热力学性质。
此外，在工程领域中，热量平衡计算公式也被广泛应用于热工艺过程的设计和优化中，帮助工程师们更好地控制和调节系统的热量平衡，以提高系统的热能利用效率。
除此之外，热量平衡计算公式还可以帮助我们更好地理解一些日常生活中的现象。
比如，当我们在烹饪食物时，可以通过这个公式来计算食材在加热过程中所吸收的热量，从而更好地控制烹饪的时间和温度，以确保食物的口感和营养。
又如，当我们在使用电器时，可以通过这个公式来计算电器在工作过程中所释放的热量，从而更好地了解电器的能耗情况，以节约能源。
总之，常温下热量平衡计算公式是热力学领域中的重要工具，它可以帮助我们更好地理解热量的变化规律，并在实际生活中得到广泛的应用。
热平衡计算——精选推荐
热平衡计算2.热平衡计算单位时间内熔体固化放出的热量等于冷却⽔所带⾛的热量⑴进⼊模腔的总热量 G i n Q in= （公式11-1）式中：Q in ——进⼊模腔的总热量（/KJ h ）n ——每⼩时注射次数i ?——塑料熔体进⼊模腔时（1max t ）及冷却结束时（1min t ）塑料热含之差（/KJ kg ）查图4-2-13 公式计算 1max 1min ()p E iC t t L ?=-+。
（公式11-2）P C ——平均⽐热，查表4-2-4；E L ——潜热，查表4-2-4 （/kJ kg ）。
G ——每次注射量（kg ）⑵模具散热量L R c out Q Q Q Q ++= （公式11-3） 1)对流散发⾛的热量()021t t F Q m c-??=α（公式11-4）式中： C Q ——对流散发⾛的热量（/KJh ）1α——传热系数0211t t A m -=α（公式11-5）F——模具表⾯积（2m ） 2m t —模具平均温度（℃）查表4-2-60t—室温（℃）'''F F F τ=+ （公式11-6）'F 为模具四侧⾯积，''F 为模具对合⾯积；τ为开模率()'''''θθθθτ+-=（公式11-7）θ注射时间，'θ制件冷却时间，''θ注射周期13604.1868(0.25)300A t =?++当0<2m t <300℃时,由实验得:2)制品所需冷却时间计算冷却时间定义：从熔体充满型腔起，到可以开模取出制件⽌的这段时间。
常以制件巳充分凝固，具有⼀定强度和刚性为准，具体的标准为：(a)制件最厚部断⾯中⼼层温度冷却到该种塑料的热变温度以下所需的时间。
（b ）制件断⾯的平均温度，冷却到所要求的某⼀温度以下所要的时间：（c ）某些较厚的制品，断⾯中⼼部分尚未凝固，但有⼀定的壳层已经凝固，此时取出制品，可不产⽣让⼤的变形，这段时间也可定为制件的冷却时间。
热量衡算#精选.
热量衡算#精选.热量衡算1计算方法与原则1.1热量衡算的目的及意义热量衡算的主要目的是为了确定设备的热负荷。
根据设备热负荷的大小、所处理物料的性质及工艺要求再选择传热面的形式、计算传热面积、确定设备的主要工艺尺寸。
传热所需的加热剂或冷却剂的用量也是以热负荷的大小为依据而进行计算的。
1.2热量衡算的依据及必要条件热量衡算的主要依据是能量守恒定律，其数学表达式为Q1+ Q2+Q3=Q4+Q5+Q6 式1其中：Q1——物料带入到设备的热量，kJQ2——加热剂或冷却剂传给设备和所处理物料的热量，kJQ3——过程热效应，kJQ4——物料离开设备所消耗的热量，kJQ5——加热或冷却设备所消耗的热量，kJQ6——设备向环境散失的热量，kJQ1（Q4）=Σ mC P(t2- t0) kJ式2m——输入或输出设备的物料质量，kgC P——物料的平均比热容，kJ/(kg?℃)t2——物料的温度，℃t0——基准温度，℃Q5=Σ C P M (t2-t1) kJ式3M——设备各部件的质量，kgC P——设备各部件的比热容，kJ/(kg?℃)t1——设备各部件的初始温度，℃t——设备各部件的最终温度，℃2Q5+Q6=10%Q总式4热量衡算是在车间物料衡算的结果基础上而进行的，因此，车间物料衡算表是进行车间热量衡算的首要条件。
其次还必须收集有关物质的热力学数据，例如比热容，相变热，反应热等。
本设计还将涉及到的所有物料的热力学数据汇总成表4，以便于后期的计算。
1.3热量衡算基准因为物料衡算计算的是各个岗位的天处理量，所以热量衡算计算的也是某个设备天换热介质消耗量，同时温度基准采用的是0℃做基准。
当然，进行传热面积校核时，是根据批处理量计算。
2全车间物料热力学数据的估算2.1所用纯化合物比热的推算0i i pMc n C ∑=式 5式中M ——化合物分子量；n i ——分子中同种元素原子数；c i ——元素的原子比热容，kJ/(kg?℃)查《制药工程工艺设计》P111，得到原子的摩尔热容相关数据，见表1表1 元素原子的摩尔热容单位：kcal/( kmol?℃)(当物质为固体时，各原子的C a 取值近似值）原子 C a 原子 C a 原子 C a 碳C 2.8 氧O 6.0 氮N 2.6 氢H4.3硫S7.4其他8.0(当物质为液体时，各原子的C a 取值近似值）而在实际生产的过程中遇到的物质大多是混合物，极少数的混合物有实验测定的热容数据，一般都是根据混合物内各种物质的热容和组成进行推算的，其中杂质的含量极少，热效应可以忽略不计。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
3．热损失 米醪升温和第一次煮沸过程的热损失约为 前二次耗热量的15%，即： Q Q Q 2 =15%（ 2 + 2 ） 4．由上述结果得： Q2=1.15( Q 2 +Q 2) =2088898(kJ)
（三）第二次煮沸前混合醪升温至70℃的耗 热量Q3 按糖化工艺，来自糊化锅的煮沸的米醪 与糖化锅中的麦醪混合后温度应为 63℃， 故混合前米醪先从100℃冷却到中间温度t。
=3.63„kJ/(kg· K)‟
混合醪比热容：
c混合 G 麦醪 c麦醪 G 米醪 c米醪 G 混合
=3.67„kJ/(kg· K)‟
（4）故Q4=26.7%G混合C混合（100-70） =559860（kJ）
2．二次煮沸过程蒸汽带走的热量Q4 煮沸时间为10min，蒸发强度5%，则蒸发水分 量为： V2=26.7%G混合5%1060 =42.4(kg) 故Q4=IV2=2257.242.4 =95705.3(kJ) 式中，I为煮沸温度下饱和蒸汽的焓（kJ/kg）。
（ 5）设备向环境散热Q8为了简化计算，假定设备壁 面的温度是相同的，则： Q8=FT（tw-ta） 式中 F——设备总表面积（m2） T——壁面对空气的联合给热系数„W/(m2· ℃)‟ tw——壁面温度（℃） ta——环境空气温度（℃） ——操作过程时间（s） T的计算： ① 空气作自然对流，T=8+0.05tw ② 强制对流时，T=5.3+3.6W（空气流速W=5m/s） 或T=6.7W0.78（W>5m/s）
二、计算实例 （3000t/a啤酒厂糖化车间热量衡算）
二次煮出糖化法是啤酒生产常用的糖 化工艺，下面就以此工艺为基准进行糖 化车间的热量衡算。工艺流程示意图如 图5-6所示，其中的投料量为糖化一次的 用量（计算参考本章第一节表5-7）。
图5-6 啤酒厂糖化工艺流程示意图
糖化过程各步操作热量计算： （一）糖化用水耗热量Q1 （二）第一次米醪煮沸耗热量Q2 （三）第二次煮沸前混合醪升温至70℃的耗热量Q3 （四）第二次煮沸混合醪的耗热量Q4 （五）洗糟水耗热量Q5 （六）麦汁煮沸过程耗热量Q6 （七）糖化一次总耗热量Q总 （八）糖化一次耗用蒸汽量D （九）糖化过程每小时最大蒸汽耗量Qmax （十）蒸汽单耗
故糖化总用水量为： Gw=G1+G2=15252.3(kg) 自来水平均温度取 t1=18℃，而糖化配料用 水温度t2=50℃,故耗热量为： Q1=（G1+G2）cw(t1-t2) =488073.6(kJ)
（二）第一次米醪煮沸耗热量Q2 由糖化工艺流程（图5-6）可知， Q2 Q 2 Q2 Q2
第二节 热量平衡计算
内 容
一、热量衡算的意义、方法和步骤 二、计算实例 （3000t/a啤酒厂糖化车间热量衡算）
一、热量衡算的意义、方法和步骤
（一）热量衡算的意义
计算生产过程能耗定额指标
设备类型的选择及确定其尺寸、台数的依据
组织和管理、生产、经济核算和最优化的基础
（二）热量衡算的方法和步骤
画出单元设备的物料流向及变化的示意图
3．热损失Q4 根据经验有： Q4=15% （Q4+Q4） 4．把上述结果代回（5-16）式得 Q4=1.15(Q4+Q4) =753900(kJ)
（五）洗糟水耗热量Q5 设洗糟水平均温度为 80℃ ，每 100kg 原 料用水450kg，则用水量为： G洗=4013450100=18058.5(kg) 故Q5=G洗cw(80-18) =4680041(kJ)
3．搜集数据 为了使热量衡算顺利进行，计算结 果正确无误和节约时间，首先要搜集有 关数据，如物料量、工艺条件以及必需 的物性数据等。这些有用的数据可以从 专门手册查阅，或取自工厂实际生产数 据，或根据试验研究结果选定。
4．确定合适的计算基准 在热量衡算中，取不同的基准温度，算出的 （ 5-8 ）式中各项数据就不同。所以必须选准 一个设计温度，且每一物料的进出口基准态必 须一致。通常，取 0℃ 为基准温度可简化计算。 此外，为使计算方便、准确，可灵活选取 适当的基准，如按100kg原料或成品、每小时 或每批次处理量等作基准进行计算。
（一）糖化用水耗热量Q1 根据工艺，糖化锅加水量为： G1=（1003.9+200.8）4.5=5421.15(kg) 式中，1003.9为糖化一次大米粉量，200.8为 糊化锅加入的麦芽粉量（为大米量的20%）。 而糖化锅加水量为： G2=2808.93.5=9831.15(kg) 式中，2808.9为糖化一次糖化锅投入的麦芽 粉量，即3009.7-200.8=2808.9(kg)。而3009.7为 糖化一次麦芽定额量。
1．糖化锅中麦醪的初温t麦醪 已知麦芽粉初温为 18℃ ，用 50℃ 的热水配 料，则麦醪温度为：
t 麦醪 G 麦芽 c麦芽 18 G 2 c w 50 G 麦醪 c麦醪
=46.67（℃）
2 ．根据热量衡算，且忽略热损失，米醪与麦醪 并合前后的焓不变，则米醪的中间温度为：
G 混合 c混合 t 混合 G 麦醪 c麦醪 t 麦醪 t G 米醪 c 米醪
1．糊化锅内米醪由初温t0加热至100℃耗热 2．煮沸过程蒸汽带出的热量 Q2 3．热损失 Q2
Q2
1．糊化锅内米醪由初温t0加热至100℃耗热 Q2 =G米醪c米醪（100-t0） （1）计算米醪的比热容c米醪根据经验公式 c谷物=0.01[(100-W)c0+4.18W]进行计算。式中 W 为 含 水 百 分 率 ； c0 为 绝 对 谷 物 比 热 容 ， 取 c0=1.55kJ/(kg· K)。
（6）加热物料需要的热量Q6 Q6=Gc（t2-t1） 式中 G——物料质量（kg） c——物料比热容„kJ/(kg· K)‟ t1、t2——物料加热前后的温度（℃） （7）加热（或冷却）介质传入（或带出）的 热量Q2对于热量平衡计算的设计任务，Q2是 待求量，也称为有效热负荷。若计算出的Q2 为正值，则过程需加热；若Q2为负值，则过 程需从操作系统移出热量，即需冷却。
（ 2 ）据工艺，糖化结束醪温为 78℃ ，抽取混合 醪的温度为70℃，则送到第二次煮沸的混合醪 量为：
G 混合 (78 70) 100 70 G 混合 100% 26.7%
（3）麦醪的比热容
G麦芽c麦芽 G 2c w 28081.71 9831.15 4.18 c麦醪 G麦醪 2808 9831.15
（2）米醪的初温t0设原料的初温为18℃， 而热水为50℃，则
t0 (G大米 c大米 G麦芽 c麦芽 18 G1 c w ) 50 G米醪 c米醪
=47.1（℃）
（3）把上述结果代回（5-15）式，得：
Q2
=6625.853.76(100-47.1) =1317908(kJ)
分析物料流向及变化，写出热量衡算式 搜集数据 确定合适的计算基准 进行具体的热量计算
1．画出单元设备的物料流向及变化的示意图。 2．分析物料流向及变化，写出热量衡算式： Q入 =Q出+Q损 式中 Q入——输入的热量总和（kJ） Q出——输出的热量总和（kJ） Q损——损失的热量总和（kJ）
2．煮沸过程蒸汽带出的热量 设煮沸时间为 40min ，蒸发量为每小时 5% ，则蒸 发水分量为： V1=G米醪5%4060 =220.86(kg) =V1I=220.862257.2 故 Q2 =498525(kJ) 式中，I为煮沸温度（约为100℃）下水的汽化 潜热（kJ/kg）。
19265 3.67 63 12639 .15 3.63 46.67 6405 3.76
= 96（℃） 3．Q3=G混合c混合（70-630） =494918(kJ)
（四）第二次煮沸混合醪的耗热量Q4 由糖化工艺流程可知：
Q4 Q 4 Q4 Q4
（六）麦汁煮沸过程耗热量Q6 Q6=Q6+Q6+Q3 1．麦汁升温至沸点耗热量Q6 2．煮沸过程蒸发耗热量Q6 3．热损失 Q3
1．麦汁升温至沸点耗热量Q6 由表5-7糖化物料衡算表可知，100kg混合原料可 得到 598.3kg 热麦汁，并设过滤完毕麦汁温度 为70℃。则进入煮沸锅的麦汁量为： G麦汁=4013598.3100=24010(kg)
c麦芽=0.01[(100-6)1.55+4.186]=1.71[kJ/(kg· K)] c大米=0.01[(100-13)1.55+4.1813]=1.89[kJ/(kg· K)]
c米醪
G 大米 c大米 G 麦芽 c麦芽 G1c w G 大米 G 麦芽 G1
1003.9 1.89 200.8 1.71 5421.15 4.18 1003.9 200.8 5421.15 3.76[kJ /(kg K )]
最后，根据 Q2来确定加热（或冷却）介质及其 用量。通常，能量消耗综合表如表5-10所示。
表5-10 能量消耗综合表
序号 名称 规格
每昼夜 每吨产 每小时 （或每 年消耗 品消耗 最大用 小时） 量 定额 量 消耗量
备注
有关热量衡算值得注意的几个问题 : （1）确定热量衡算系统所涉及所有热量或可能转化 热量的其他能量，不要遗漏。但对衡算影响很小 的项目可以忽略不计，以简化计算。 （2）确定物料计算的基准、热量计算的基准温度和 其他能量基准。在相变时，必须确定相态基准， 不要忽略相变热。 （3）正确选择与计算热力学数据。 （4）在有相关条件约束，物料量和能量参数（如 温度）有直接影响时，宜将物料平衡和热量平衡 计算联合进行，才能获得准确结果。
通常，Q入=Q1+Q2+Q3 Q出=Q4+Q5+Q6+Q7 Q损=Q8 式中 Q1——物料带入的热量（kJ） Q2——由加热剂（或冷却剂）传给设备和 所处理的物料的热量（kJ） Q3——过程的热效应，包括生物反应热、 搅拌热等（kJ） Q4——物料带出的热量（kJ） Q5——加热设备需要的热量（kJ） Q6——加热物料需要的热量（kJ） Q7——气体或蒸汽带出的热量（kJ）