物料衡算与能量衡算概论(PPT 136页)
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化工设计 物料和能量衡算PPT课件
第23页/共110页
具体：⑴ 时间基准 连续（小时，天……） 间歇（釜，批……）
⑵ 质量基准 kg，mol， kmol ……
⑶ 体积基准 m3（STP），Nm3
⑷ 干湿基准 干基（不含水），湿基（含水）
第24页/共110页
• 4 、物料衡算的程序（步骤）
( l ）搜集计算数据。 ( 2 ）画出物料流程简图。 ( 3 ）确定衡算体系。 ( 4 ）写出化学反应方程式，包括主反应
过量反应物超过限制反应物所需理论量的部分占所需理论量的百 分数。
第40页/共110页
• 4 、转化率（x ） 某一反应物反应掉的量占其输入量的百分数。
• 5 、选择性（S ） 反应物反应成目的产物所消耗的量占反应物反应掉的量的百分数 转化率与选择性是反应过程的两个主要技术指标。
• 6 、收率（Y ） 目的产物的量除以反应物（通常指限制反应物）输入量，以百分数表示。它可
压缩系数、蒸气压、气一液平衡关系等。 • ( 2 ）热力学物性数据——
如内能、焓、嫡、热容、相变热、自由能、自由焓等。 • ( 3 ）化学反应和热化学数据——
如反应热、生成热、燃烧热、反应速度常数、活化能，化学平衡常数等。 • ( 4 ）传递参数——
如粘度、扩散系数、导热系数等。
第10页/共110页
度：96℉ 水的正常冰点：32℉,水的正常沸点：
212℉ 其间均分180等份 其单位为℉ 4、兰金温标，°R
与开氏温标相似，也是以最低理论温度 为0度的一种绝对温标。 其0度为-459、58℉ （-460℉），所以0℉即460℉。 • 四种温度的关系
第6页/共110页
• 二）压力(压强） • 三）流量 • 四）组成
以用物质的量（摩尔数）或质量进行计算。 转化率、选择性与收率三者之间的关系 : Y = S x
具体：⑴ 时间基准 连续（小时，天……） 间歇（釜，批……）
⑵ 质量基准 kg，mol， kmol ……
⑶ 体积基准 m3（STP），Nm3
⑷ 干湿基准 干基（不含水），湿基（含水）
第24页/共110页
• 4 、物料衡算的程序（步骤）
( l ）搜集计算数据。 ( 2 ）画出物料流程简图。 ( 3 ）确定衡算体系。 ( 4 ）写出化学反应方程式，包括主反应
过量反应物超过限制反应物所需理论量的部分占所需理论量的百 分数。
第40页/共110页
• 4 、转化率（x ） 某一反应物反应掉的量占其输入量的百分数。
• 5 、选择性（S ） 反应物反应成目的产物所消耗的量占反应物反应掉的量的百分数 转化率与选择性是反应过程的两个主要技术指标。
• 6 、收率（Y ） 目的产物的量除以反应物（通常指限制反应物）输入量，以百分数表示。它可
压缩系数、蒸气压、气一液平衡关系等。 • ( 2 ）热力学物性数据——
如内能、焓、嫡、热容、相变热、自由能、自由焓等。 • ( 3 ）化学反应和热化学数据——
如反应热、生成热、燃烧热、反应速度常数、活化能，化学平衡常数等。 • ( 4 ）传递参数——
如粘度、扩散系数、导热系数等。
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度：96℉ 水的正常冰点：32℉,水的正常沸点：
212℉ 其间均分180等份 其单位为℉ 4、兰金温标，°R
与开氏温标相似，也是以最低理论温度 为0度的一种绝对温标。 其0度为-459、58℉ （-460℉），所以0℉即460℉。 • 四种温度的关系
第6页/共110页
• 二）压力(压强） • 三）流量 • 四）组成
以用物质的量（摩尔数）或质量进行计算。 转化率、选择性与收率三者之间的关系 : Y = S x
物料衡算和能量横算ppt课件
2021/3/31
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⑤标准体积基准 对于气体物料，可采用标准体积基准，因标准状态下1moL气体相当于 22.4×10－3m3标准体积的气体。
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在计算过程中，经常要用到组成单位的换算常用字的是质量分数与摩尔分数 的互换，有时也需进行干基和湿基的互换。
练习：丙烷充分燃烧时，要使空气过量25%，燃烧反应方程式为：
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即 ： （ Fi－Fo）＋ （Dp－ Dr ）＝ W 上式：即可对总物料，也可以对其中任一组分或元素列出。 在下列情况下上式可简化为： ①稳定操作过程（ Fi－Fo）＋ （Dp－ Dr ）＝ 0 ②系统内无化学反应：Fi－Fo ＝ W ③系统内无化学反应的稳态操作过程： Fi－Fo ＝0 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。
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2、物料衡算基准
1）化工过程的类型
化工过程操作状态不同，其物料或能量衡算的方程亦有差别。
化工过程根据其操作方式可以分成间歇操作、连续操作以及半连续操作三类。或者将
其分为稳定状态操作和不稳定状态操作两类。在对某个化工过程作物料或能量衡算时，必
须先了解生产过程的类别。
①时间基准 对于连续操作过程，选用单位时间作为基准是很自然的，单位时间可取1d、 1h或1s等等。此时得到的物料流量可以直接与设备或管道尺寸相联系。
②批量基准 对于间歇操作，按投入物料的数量为基准，最方便，即以一批/次作为基准。
2021/3/31
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③质量基准 取已知变量最多（或未知变量最少）的物流作为基准最为合适。
《物料与热量衡算》课件
介绍了物料衡算的定义、原理、计算方法和应用领 域。
热量衡算的基本概念
阐述了热量衡算的定义、计算方法、影响因素和在 工业生产中的应用。
物料与热量衡算的实际案例分析
通过具体案例的解析，深入浅出地讲解了物料与热 量衡算在实际生产中的应用。
物料与热量衡算的发展趋势
智能化技术的发展
随着智能化技术的不断发展，物料与热量衡算将更加依赖 于大数据、云计算和人工智能等技术，实现更加精准和高 效的计算。
热量衡算旨在优化工业过程的能源利 用，提高能源效率，减少能源浪费， 降低生产成本，同时确保生产过程的 稳定性和安全性。
热量衡算在工业中的应用
能源平衡计算
通过热量衡算，可以计算出工业 过程中各种能源的输入和输出， 分析能源利用效率和能源损失， 为节能减排提供数据支持。
工艺过程优化
通过热量衡算，可以优化工艺过 程，提高产品质量和产量，降低 生产成本，提高经济效益。
物料衡算在工业中的应用
在化工、制药、食品、冶金等工业领 域，物料衡算被广泛应用于生产过程 的控制和优化。
通过物料衡算，可以确定原料的投入 量、产品的产出量以及中间产物的量 ，从而优化生产流程、提高生产效率 并降低成本。
物料衡算的基本原理
物料衡算基于质量守恒定律，即在一个封闭系统中，进入系统的质量等于离开系 统的质量加上系统内积累的质量。
根据燃料化学反应方程式，确 定燃料、氧气和产物的质量关 系，再根据质量守恒定律和能 量守恒定律进行物料与热量衡 算。
能源工业、环境工程、航空航 天等。
案例三：蒸发过程的物料与热量衡算
总结词
蒸发过程是液态物质转化为 气态物质的过程，需要精确 的物料与热量衡算。
详细描述
蒸发过程中，液态物质的质 量、气态物质的质量以及吸 收或释放的热量需要进行精 确计算，以确保蒸发过程的 稳定和高效。这涉及到相变 焓的计算和热量传递的计算 。
热量衡算的基本概念
阐述了热量衡算的定义、计算方法、影响因素和在 工业生产中的应用。
物料与热量衡算的实际案例分析
通过具体案例的解析，深入浅出地讲解了物料与热 量衡算在实际生产中的应用。
物料与热量衡算的发展趋势
智能化技术的发展
随着智能化技术的不断发展，物料与热量衡算将更加依赖 于大数据、云计算和人工智能等技术，实现更加精准和高 效的计算。
热量衡算旨在优化工业过程的能源利 用，提高能源效率，减少能源浪费， 降低生产成本，同时确保生产过程的 稳定性和安全性。
热量衡算在工业中的应用
能源平衡计算
通过热量衡算，可以计算出工业 过程中各种能源的输入和输出， 分析能源利用效率和能源损失， 为节能减排提供数据支持。
工艺过程优化
通过热量衡算，可以优化工艺过 程，提高产品质量和产量，降低 生产成本，提高经济效益。
物料衡算在工业中的应用
在化工、制药、食品、冶金等工业领 域，物料衡算被广泛应用于生产过程 的控制和优化。
通过物料衡算，可以确定原料的投入 量、产品的产出量以及中间产物的量 ，从而优化生产流程、提高生产效率 并降低成本。
物料衡算的基本原理
物料衡算基于质量守恒定律，即在一个封闭系统中，进入系统的质量等于离开系 统的质量加上系统内积累的质量。
根据燃料化学反应方程式，确 定燃料、氧气和产物的质量关 系，再根据质量守恒定律和能 量守恒定律进行物料与热量衡 算。
能源工业、环境工程、航空航 天等。
案例三：蒸发过程的物料与热量衡算
总结词
蒸发过程是液态物质转化为 气态物质的过程，需要精确 的物料与热量衡算。
详细描述
蒸发过程中，液态物质的质 量、气态物质的质量以及吸 收或释放的热量需要进行精 确计算，以确保蒸发过程的 稳定和高效。这涉及到相变 焓的计算和热量传递的计算 。
物料衡算与热量衡算培训课件
简单混合例题
例5.1 将含有40%(质量百分率)硫酸的废液与98%浓硫 酸混合生产90%的硫酸，产量为1000kg/h。各溶液的 第二组分为水，试完成其物料衡算。
F1=? H2SO4 Z1,1=0.40
1
H2O Z1,2=0.60
F2=?
2
H2SO4 Z2,1=0.98
H2O Z2,2=0.02
混 合
M jV j 0
j 1
M jV j 0
( j 1,2,, NC )
式中 Vj——反应中第 j 组分的化学计量系数； (反应物为消失负，生成物为正)
Mj——第 j 组分的分子量。
质量守恒： 转化物质总质量＝产生物质总质量
转化物质量 生成物质量
NC
M jV j 0
j 1
NC
NC
衡算式：
3
1: C3 Z3,1= 0.01 2: i-C4 Z3,2 = 0.05
3: i-C5 Z3,3 = 0.30
4: n-C5 Z3,4 = 0.64
流股组分 流股 进料 (i=1) 塔顶馏分 (i=2) 塔底液 (i=3) 编号 j 组分 kmol/h 组成 kmol/h 组成 kmol/h 组成
1: C3 Z1,1=0.20
精
2: i-C4 Z1,2=0.20 1
馏
3: i-C5 Z1,3=0.20
塔
4: n-C5 Z1,4=0.40
表3. 例5.2 精馏塔的自由度分析
项目
精馏塔
单元变量数
12
MB方程
4
已知单元变量数
7
附加方程
0
自由度
1
2
F2= ？
1: C3 Z2,1=0.50
物料衡算与热量衡算培训课件(PPT122张)
M V
j 1 j
NC
j
0
Vk为关键组分化学计量系数，这里是指甲醇)
例4.ห้องสมุดไป่ตู้ 计算过程
项 目
1.按化学计量式计算 /(kmol/h) CH3OH 100.0 O2 50.0 75.0 37.5 75.0 25.0 100.0
0.219
惰性组分
HCHO 100.0
H2 O 100.0
CH3OH+0.5O2 282.1
i=1,2, ……, NT-1 j=1,2, ……, NC
简单混合例题
例5.1 将含有40%(质量百分率)硫酸的废液与98%浓硫 酸混合生产90%的硫酸，产量为1000kg/h。各溶液的 第二组分为水，试完成其物料衡算。
F1=? H2SO4 Z1,1=0.40 H2 O Z1,2=0.60 F2=? H2SO4 Z2,1=0.98 H2 O Z2,2=0.02
HCHO+H2O
2.过剩50%空气,试剂量/(kmol/h) 100.0
3.对于甲醇转化率75%时
转化物质 产生物质 /(kmol/h) /(kmol/h) 37.5 75.0
0.164
75.0
75.0
未转化物质 /(kmol/h) 4.总计 /(kmol/h)
∑F损--总的损失量； ∑F积--系统中积累量。 分批操作（间歇操作）的设备，当终点时，物料全部 排出则系统内物料积累为零，对于稳定连续操作，系统 物料累积量亦为零。在此情况下，上式可写成： ∑F进=∑F出+∑F损
4.1 简单的物料衡算
4.1 简单的物料衡算
质量守恒定律：
物料衡算的基本准则是质量守恒定律。 以稳态为例：
kg/h 质量分率 kg/h 质量分率 kg/h 质量分率
食品工程原理第一章物料衡算和能量平衡ppt课件
比热 模型二：Choi and Okos 方程
Choi and Okos (1987):冻结前食品的比热是食品中各组分的温 度(◦C)的函数。
C a v P ( c g p ) p F ( c p ) f C ( c p ) c F ( c p ) f i A ( i c p ) a X ( c w )(a 1-2f )
应一个单独的物料平衡方程。
精品课件
（二）组分物料衡算
M a ssfra c tio n A m a sso fc o m p o n e n tA to ta lm a sso fm ix tu re c o n ta in in g A
totm aa losm fsixcto un reta A im nia n osc g fsompAonent mafrsa s cotfA ion
(1-1)
式中：F——脂肪含量； SNF——为非脂肪固形物含量； M——水分含量。
水在冰点以上时的比热值为4186.8 J/(kg·℃)，非 脂固体的比热为837.36 J/(kg·℃)。
精品课件
【例1-7】计算含15%蛋白质、20%脂肪和65%水的烤牛肉的比热。
解：由式（1－1）得：Cavg = 0.65(4186.8) +0.15(837.36) + 0.2(1674.72) = 3182 J/(kg·℃)
T(25℃)代入相关计算式，得到Cpp = 2037.6 ; Cpf = 2018.0; Cpc = 1594.1; Cpfi =1891.3; Cpa = 1137.5; Cwaf = 4179.6，以上单位均为
J/(kg·℃)。代入式(1-2)得：
Cpavg = 0.15(2037.6) + 0.2(1594.1) + 0.01(1891.3) + 0.005(1137.5)+0.2(2018) + 0.435(4179.6) = 2870.8 J/(kg·℃)
《物料衡算》幻灯片PPT
4—6 简单过程的物料衡算
简单过程—— 只包括一种单元操作或整个过程可 简化成一个设备的过程。
分几种情况讨论： 〔一〕、混合 例题 在石油分馏中，直馏得重石脑油A与催裂化 得的重石脑油B混合后作为催化重整的原料，进混 合器的A的量为200kmol/min,组成为C6为60％，C8 为40％，B的量为100kmol/min,组成为C6为50％， C8为50％〔均为mol%)。求混合物的组成？
B——入口C3H8的量，mol。 6个未知量，需列6个独立方程。 对元素列平衡式：
C元素平衡 H元素平衡
3B＝P 8B＝2Q
O元素平衡
2×0.21A＝2M+2P+Q
N元素平衡 烟道气总量 过剩氧量
2×0.79A＝2N M+N+P+Q＝100 0.21A×0.25／1.25＝M
解上述6个方程的要求的结果。〔过程略〕
画流程简图步骤及要点如下：
〔1〕 流程简图中的设备可用方框表示; 〔2〕用线条和箭头表示物料流股的途径和流向； 〔3〕标出流股的变量〔流量、组成等〕和单位； 〔4〕未知量用符号表示。
4—4 计算基准的选择
计算基准有以下几种： 1、时间基准 对连续稳定流动体系，以单位时间作基准。该基 准可与生产规模直接联系。
〔4〕选取相对量较大的物流作基准，可减 少计算误差。
4—5 物料衡算的步骤
物料衡算的步骤为：
1、搜集计算数据 如流量〔G〕、温度〔T〕、压力〔P〕、浓度
〔C〕、密度〔ρ〕、饱和蒸汽压〔Ps〕等。 实验、中试或生产装置测定
获取数据的途径 手册或专业书籍查取 估算
注意所得数据的单位要统一。
2、画出物料流程图
第三节 无化学反响过程的物料衡算
物料衡算与热量衡算培训课件
∑F损--总的损失量； ∑F积--系统中积累量。 分批操作（间歇操作）的设备，当终点时，物料全部 排出则系统内物料积累为零，对于稳定连续操作，系统 物料累积量亦为零。在此情况下，上式可写成：
∑F进=∑F出+∑F损
4.1 简单的物料衡算
4.1 简单的物料衡算
质量守恒定律： 物料衡算的基本准则是质量守恒定律。 以稳态为例：
简单混合例题
例5.1 将含有40%(质量百分率)硫酸的废液与98%浓硫 酸混合生产90%的硫酸，产量为1000kg/h。各溶液的 第二组分为水，试完成其物料衡算。
F1=? H2SO4 Z1,1=0.40
1
H2O Z1,2=0.60
F2=?
2
H2SO4 Z2,1=0.98
H2O Z2,2=0.02
混 合
(i-C4)，20%异戊烷(i-C5)和40%正戊烷(n-C5)的混合物
引入精馏塔分离，塔顶馏分为含50%C3，44%i-C4，
5%i-C5和 1%n-C5的混合物，塔底引出流股中仅含1%
NT
F1 Fi i2
NT
F1Z1, j Fi Zi, j i2 F1=F2+F3；
1
分
2离Biblioteka 器3图5.4 简单分离系统示意图
( j =1,2, ……, NC )
F1 Z1, j Fi Zi, j
(i 2,3, , NT ) ( j 1,2, , NC )
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
物料衡算常用基本概念和方法
质量守恒定律 质量守恒定律是指“进入一个系统的全部物料量必等 于离开这个系统的全部物料量，再加上过程中损失量和 在系统中积累量”。依据质量守恒定律，对一研究系统 作物料衡算，可用下式表示：
∑F进=∑F出+∑F损
4.1 简单的物料衡算
4.1 简单的物料衡算
质量守恒定律： 物料衡算的基本准则是质量守恒定律。 以稳态为例：
简单混合例题
例5.1 将含有40%(质量百分率)硫酸的废液与98%浓硫 酸混合生产90%的硫酸，产量为1000kg/h。各溶液的 第二组分为水，试完成其物料衡算。
F1=? H2SO4 Z1,1=0.40
1
H2O Z1,2=0.60
F2=?
2
H2SO4 Z2,1=0.98
H2O Z2,2=0.02
混 合
(i-C4)，20%异戊烷(i-C5)和40%正戊烷(n-C5)的混合物
引入精馏塔分离，塔顶馏分为含50%C3，44%i-C4，
5%i-C5和 1%n-C5的混合物，塔底引出流股中仅含1%
NT
F1 Fi i2
NT
F1Z1, j Fi Zi, j i2 F1=F2+F3；
1
分
2离Biblioteka 器3图5.4 简单分离系统示意图
( j =1,2, ……, NC )
F1 Z1, j Fi Zi, j
(i 2,3, , NT ) ( j 1,2, , NC )
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
物料衡算常用基本概念和方法
质量守恒定律 质量守恒定律是指“进入一个系统的全部物料量必等 于离开这个系统的全部物料量，再加上过程中损失量和 在系统中积累量”。依据质量守恒定律，对一研究系统 作物料衡算，可用下式表示：
物料衡算和热量衡算PPT课件
3
三、物料衡算式
输入的物料量－输出的物料量－反应消耗的物料量＋反应 生成的物料量＝积累的物料量
“积累的物料量”是表示体系内物料随时间而变化时所增加 或减少的量，物料量增加时积累项为正值；物料量减少时， 积累项为负值；如果体系是一个没有化学反应的物理过程， 则反应消耗和生成的物料量均为零。当积累项等于零时，表 示进出体系的物料量维持平衡，即达到稳定状态。
7
解：基准100 mol烟道气 烟道气中氮量=72.18 mol 氧量=2.44 mol
以氮为衡算联系物，根据F·χt，f = P·χt，p可以求出
空气加入量=72.18÷79％=91.37 mol 空气中氧量=91.37×21％=19.187 mol 氧总反应量=19.187—2.44=16.747 mol 烟道气中二氧化碳量=8.11 mol
m新m粗m放
19
放空物料量占分离剩余物料量的百分率称为放空率α。循环 物料量占分离剩余物料量的百分率称为循环率β。显然，放 空率与循环率之和为100％
循环过程有三个过程限制参数，它们是循环比、混合比和排放比。在对 分离器、混合器等进行物料衡算时这三个参数很重要，有时可以作为解 题的线索。
第十六章 物料衡算和热量衡算
化工生产技术
1
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。
按其衡算范围 单元操作、全流程 操作方式 间歇操作、连续操作 有无反应过程 有化学反应过程、无化学反应过程
17
整个过程可划分为1个总系统和包括三个物理过程（混合、分离、放 空分流）以及一个反应过程的4个子系统。总系统的物料衡算提供新鲜原 料和产品之间的关系。子系统的物料衡算提供包括循环物料在内的进出各 设备的流量和组成
三、物料衡算式
输入的物料量－输出的物料量－反应消耗的物料量＋反应 生成的物料量＝积累的物料量
“积累的物料量”是表示体系内物料随时间而变化时所增加 或减少的量，物料量增加时积累项为正值；物料量减少时， 积累项为负值；如果体系是一个没有化学反应的物理过程， 则反应消耗和生成的物料量均为零。当积累项等于零时，表 示进出体系的物料量维持平衡，即达到稳定状态。
7
解：基准100 mol烟道气 烟道气中氮量=72.18 mol 氧量=2.44 mol
以氮为衡算联系物，根据F·χt，f = P·χt，p可以求出
空气加入量=72.18÷79％=91.37 mol 空气中氧量=91.37×21％=19.187 mol 氧总反应量=19.187—2.44=16.747 mol 烟道气中二氧化碳量=8.11 mol
m新m粗m放
19
放空物料量占分离剩余物料量的百分率称为放空率α。循环 物料量占分离剩余物料量的百分率称为循环率β。显然，放 空率与循环率之和为100％
循环过程有三个过程限制参数，它们是循环比、混合比和排放比。在对 分离器、混合器等进行物料衡算时这三个参数很重要，有时可以作为解 题的线索。
第十六章 物料衡算和热量衡算
化工生产技术
1
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。
按其衡算范围 单元操作、全流程 操作方式 间歇操作、连续操作 有无反应过程 有化学反应过程、无化学反应过程
17
整个过程可划分为1个总系统和包括三个物理过程（混合、分离、放 空分流）以及一个反应过程的4个子系统。总系统的物料衡算提供新鲜原 料和产品之间的关系。子系统的物料衡算提供包括循环物料在内的进出各 设备的流量和组成
物料衡算与能量衡算论述PPT课件( 25页)
但不能虚伪;可以平凡，但不能平庸;可以浪漫，但不能浪荡;可以生气，但不能生事。
•
17、人生没有笔直路，当你感到迷茫、失落时，找几部这种充满正能量的电影，坐下来静静欣赏，去发现生命中真正重要的东西。
•
18、在人生的舞台上，当有人愿意在台下陪你度过无数个没有未来的夜时，你就更想展现精彩绝伦的自己。但愿每个被努力支撑的灵魂能吸引更多的人同行。
第二章 物料衡算和能量衡算
第二章 物料衡算和能量衡算
导言 计算前的准备工作 2.1 物料衡算 2.2 能量衡算
导言
一、能量的形式和概念
1、动能（K） 表示物体作相对于环境运动所具有的能量。
2、势能（Z）
k 1 mv 2 2
z mgh 表示物体在重力场中受重力作用而具有的能量。
3、内能（U）
二、三种化工模拟软件的对比
一般认为，PROII在炼油工业应用更为准确些，因其主要用于天然气的加工处理及炼油工业。 Aspen plus 计算较准确，数据库比较完善。不过由于它考虑的方面非常全面，
所以学起来比较费劲。
三、化工模拟软件存在问题
大作业进展如何
现在就做～～～
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1、不是井里没有水，而是你挖的不够深。不是成功来得慢，而是你努力的不够多。
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2、孤单一人的时间使自己变得优秀，给来的人一个惊喜，也给自己一个好的交代。
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3、命运给你一个比别人低的起点是想告诉你，让你用你的一生去奋斗出一个绝地反击的故事，所以有什么理由不努力!
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4、心中没有过分的贪求，自然苦就少。口里不说多余的话，自然祸就少。腹内的食物能减少，自然病就少。思绪中没有过分欲，自然忧就少。大悲是无泪的，同样大悟
无言。缘来尽量要惜，缘尽就放。人生本来就空，对人家笑笑，对自己笑笑，笑着看天下，看日出日落，花谢花开，岂不自在，哪里来的尘埃!
第三章物料衡算和能量衡算热量 ppt课件
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四. 热பைடு நூலகம்的计算方法
(1)等压条件下
在没有化学反应和聚集状态变化时，物质温度从Tl变化到T2时， 过程放出或吸收的热按下式计算：
∫ Q=n
T2 T1
Cp,mdT
∫ Q=m
T2 T1
cpdT
Q也可以用T1－T2温度范围的平均摩尔热容计算出来，计算式为：
• 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
• 液体常用的Cp－T关系有如下的函数形式: Cp＝a＋bT
Cp＝a＋bT＋cT2＋dT3 • 气体常用的热容与温度的函数关系式：
Cp＝a＋bT Cp＝a＋bT＋cT2 Cp＝a＋bT＋cT2＋dT3 Cp＝a＋bT＋cT-2
(2)平均热容
• 在工程计算中，常使用物质的平均定压摩尔 热容 C p ,m ，使用 C p ,m 数据可以计算出Q的值而 不必进行积分计算，但准确度比积分差。
QnCp,m(T2T1)
Qmcp(T2T1)
• (2)通过计算过程的焓变求过程放出或吸收的热 根据Q＝△H，如果能求出过程的焓变，则Q可求得。
五. 热量衡算的基准和步骤
• （1）基准： 包括两方面：
– 一是数量上，常用设备的小时进料量进行计算； – 二是焓没有绝对值，所查的数据往往是来自不同基准态的，故
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四. 热பைடு நூலகம்的计算方法
(1)等压条件下
在没有化学反应和聚集状态变化时，物质温度从Tl变化到T2时， 过程放出或吸收的热按下式计算：
∫ Q=n
T2 T1
Cp,mdT
∫ Q=m
T2 T1
cpdT
Q也可以用T1－T2温度范围的平均摩尔热容计算出来，计算式为：
• 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
• 液体常用的Cp－T关系有如下的函数形式: Cp＝a＋bT
Cp＝a＋bT＋cT2＋dT3 • 气体常用的热容与温度的函数关系式：
Cp＝a＋bT Cp＝a＋bT＋cT2 Cp＝a＋bT＋cT2＋dT3 Cp＝a＋bT＋cT-2
(2)平均热容
• 在工程计算中，常使用物质的平均定压摩尔 热容 C p ,m ，使用 C p ,m 数据可以计算出Q的值而 不必进行积分计算，但准确度比积分差。
QnCp,m(T2T1)
Qmcp(T2T1)
• (2)通过计算过程的焓变求过程放出或吸收的热 根据Q＝△H，如果能求出过程的焓变，则Q可求得。
五. 热量衡算的基准和步骤
• （1）基准： 包括两方面：
– 一是数量上，常用设备的小时进料量进行计算； – 二是焓没有绝对值，所查的数据往往是来自不同基准态的，故
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划分多个衡算体系。此时，必须选择恰当的衡算体
系，这是很重要的步骤。不然会使计算繁琐，甚至
无法求解。
4.3.1 混合过程
例1 一种废酸，组成为23％(质量％)HNO3，57％ H2SO4和20％H2O，加入93％的浓H2SO4及90％的 浓HNO3，要求混合成27％HNO3及60％H2SO4的混 合酸，计算所需废酸及加入浓酸的质量。
化工基础数据 (1) 基本物性数据—如临界常数（临界压力、临界温度、临界体
积）、密度或比容、状态方程参数、压缩系数、蒸气压、气一 液平衡关系等。 (2 )热力学物性数据—如内能、焓、熵、热容、相变热、自由能、 自由焓等。 (3) 化学反应和热化学数据—如反应热、生成热、燃烧热、反应 速度常数、活化能，化学平衡常数等。 (4) 传递参数—如粘度、扩散系数、导热系数等。 通常这些数据可用下列方法得到： 1、查手册或文献资料 2、计算。可以应用物理和化学的一些基本定律计算各种物质 的性质参数（如经验公式）。 3、用实验直接测定。
第四章 物料衡算
物料衡算的定义 计算输入或输出的物流量及组分等。
物料衡算的理论依据是质量守恒定律，即 在一个孤立物系中，不论物质发生任何变化， 它的质量始终不变（不包括核反应，因为核反 应能量变化非常大，此定律不适算是化工工艺设计中最 基本，也是最主要的计算内容。物料衡算是热 量衡算的基础。
关约束式,当未知变量数等于独立方程个数，可 以用代数法求解。当未知变量数多于独立方程 个数，只能采用试差法或计算机来解题。 （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。 校核计算结果。
4.1.2 物料衡算式
进行物料衡算时，根据质量守恒定律，对 某一个衡算体系，物料衡算的基本关系式 应该表示为：
4.5 直接使用反应计量方程式作物料衡算 直接求解法 有些化学反应过程的物料衡算，有时只 含一个未知量或组成，这类问题比较简 单，通常可根据化学反应式直接求解， 不必列出衡算式。
4.6 利用联系物料作物料衡算
“联系组分”是指随物料输入体系，但完全 不参加反应，又随物料从体系输出的组分， 在整个反应过程中，它的数量不变（惰性组 分）。
设计一种新的设备或装置，必须根据设计任务， 先作物料衡算，求出进出各设备的物料量，然后 再作能量衡算，求出设备或过程的热负荷，从而 确定设备尺寸及整个工艺流程。
4.1 物料衡算的基本方法
4.1.1 物料衡算进行的主要步骤
（1）确定衡算的范围（对象、体系与环境），并画出 物料衡算方框图。对于整个生产流程，要画出物料流 程示意图（或流程方框图）。绘制物料流程图时，要 着重考虑物料的种类和走向，输入和输出要明确。
总式
x+y+z=100
(1)
硫酸衡算式 0.57x+0.93y=60
(2)
4.3.2 连续蒸馏过程 例1
4.3.3 增湿 4.3.4 气体混合物的部分冷凝 4.3.5 液体混合物的部分气化 4.3.6 闪蒸
4.3.7 物理吸收
*/
4.3.8 提浓 4.3.9 脱水
4.4 用元素的原子平衡的方法作物料衡算
边界线（Boundary Line）围起来的区域构成衡算范围。
（2）写出化学反应方程式，包括主反应和副反 应。（计算分子量）
（3）确定计算任务，确定过程所涉及的组分， 明确哪些是已知项，哪些是待求项，如年产量、 生产能力、年工作日、产率、产品纯度要求等。
（4）选择计算基准
（5）收集计算需要数据资料 （6）列出物料衡算方程式,进行物料衡算 列出过程的全部独立物料平衡方程式及其他相
4.3 物理过程的物料衡算
在系统中，物料没有发生化学反应的过程， 称 为无反应过程。这类过程通常又称为化工单 元操作，诸如流体输送、粉碎、换热、混合、 分离（吸收、精馏、萃取、结晶、过滤、干燥） 等。
这种过程的物料衡算比较简单，在物料流程
简图中，设备边界就是衡算体系边界。
对有多个设备的过程，进行物料衡算时，可以
元素衡算是物料衡算的一种重要形式。在作这 类衡算时，并不需要考虑具体的化学反应，而 是按照元素种类被转化及重新组合的概念表示 为：
输入(某种元素)＝输出(同种元素) 对反应过程中化学反应很复杂，无法用一、两
个反应式表示（无法写出）的物料衡算题，可 以列出元素衡算式，用代数法求解。
丙烷
A=93.76mol B=3.148mol
如果体系中存在联系组分，那么输入物料和 输出物料之间就可以根据联系组分的含量进 行关联。
用联系组分作衡算，尤其是对含未知量较多
N
4.7 复杂反应体系使用产物、副产物各自的收率 数据作物料衡算
１.反应转化率、选择性及收率等概念 （1）限制反应物：化学反应原料不按化学计量比配料
4.1.3 物料衡算的基准
进行物料、能量衡算时，必须选择一个计算基 准。从原则上说选择任何一种计算基准，都能 得到正确的解答。但是，计算基准选择得恰当， 可以使计算简化，避免错误。
根据过程特点，计算基准一般可以从以下几个 方面考虑：
当已知进料（出料）时，则用100Kmol或100Kg进料（出料） 作基准
（2）写出化学反应方程式，包括主反应和副反应。 （计算分子量）
（3）确定计算任务，确定过程所涉及的组分，明确哪 些是已知项，哪些是待求项，如年产量、生产能力、 年工作日、产率、产品纯度要求等。
要进行衡算计算，就要确定衡算的范围。化工流程设计衡算 的范围可能有如下几种情况：
a、流程中某一个单元设备； b、流程中某几个单元设备组合的子流程； c、整个流程。 衡算计算范围示意图：
4.2 物料计算中用到的基本量
4.2.1 流体的流量和流速 4.2.2 摩尔分数和质量分数 4.2.3 混合物的平均分子量 4.2.4 气体的体积 4.2.5 气体的密度
4.2.6 液体的密度 4.2.7 物质的饱和蒸汽压 4.2.8 溶液上方蒸汽中各组分的分压 4.2.9 转化率、收率和选择性 4.2.10 汽液平衡常数