能量衡算
第四章能量衡算及热数据的估算
第二节 热量衡算
对气体混合物
N
Cp Ni Cpi i 1
式中：Ni —i组分的重量是百分数，（%） Cpi—i组分的热容，（KJ/Kg·K）
第二节 热量衡算
2、Q5的计算
如是稳态操作过程，Q5=0；对于非稳态过程，如开车、停车以及各种间歇操 作过程，Q5可按下式（4-6）计算。
Q5 Mcp(t 2 t )1 （4—6）
第二节 热量衡算
①用标准反应热计算
当反应温度为298K及标准大气压时反应热的数值为标准反应热，用ΔH0表 示，规定负值表示放热，正值表示吸热，这与热量衡算平衡方程式中规定的符 号相反，下述用q0r表示标准反应热，且规定正值表示放热，负值表示吸热， 因而
q0r = -ΔH0 （4-11）
第二节 热量衡算
Q3:过程热效应，KJ；放热为正；吸热为负
Q4:物料离开设备所带走的热量，KJ
Q5:加热或冷却设备所消耗的热量，KJ
Q6:设备向环境散失的热量，KJ
第二节 热量衡算
1、Q1与Q4的计算
Q1(Q4) m
t2
Cpdt
(4—3)
t0
Cp=f (t)= a + bt + ct2 +┅ （4-4）
当Cp—t是直线关系时，上式（4-3）可简化为
目录
一、概述 二、热量衡算 三、常用热力学数据的计算 四、加热剂、冷却剂及其他能量消耗的计算
第一节 概述
一、能量衡算的目的和意义
能量衡算数据是设备选择与 计算的依据。
进行能量衡算，决定过程所 需要的能量，计算生产过程能耗 指标，对工艺设计的多种方案进 行比较，以选定先进的生产工艺。
能量衡算是组织、管理、生产、 经济核算和最优化的基础。
化工计算能量衡算
化工计算能量衡算能量衡算在化工工程中起着重要的作用，它是对化工过程中能量的流动和转化进行定量分析的方法。
通过能量衡算，可以评估化工过程的能源效率、分析能量损失和寻找节能措施，从而降低能耗和减少环境污染。
能量衡算的基本原理是能量守恒定律和热力学第一定律。
能量守恒定律表明在一个封闭的系统中，能量的总量不变，只能从一种形式转化为另一种形式。
热力学第一定律则描述了能量的转化过程中，能量的转化量等于外界对系统做功与系统从外界吸收的热量之和。
在化工过程中，能量衡算可以分为热平衡和物质平衡两个方面。
热平衡主要关注能量的转化和传递过程，物质平衡则主要关注物质的进出和转化过程。
热平衡是能量衡算的重要部分，它涉及到反应器、换热器、蒸馏塔等设备的能量平衡。
对于反应器而言，通过测量进出口温度、压力以及反应热等参数，可以计算出反应过程中的能量变化。
对于换热器而言，通过测量进出口温度、流体流量以及传热系数等参数，可以计算出传热过程中的能量变化。
对于蒸馏塔而言，通过测量进出口温度、压力以及回流比等参数，可以计算出蒸馏过程中的能量变化。
通过对这些设备进行能量平衡计算，可以评估它们的能量效率，找出能量损失的原因，并采取相应措施进行改善。
物质平衡是能量衡算的另一个重要部分，它涉及到化工过程中物质的进出和转化过程。
通过对物质的进出口流量、浓度以及反应速率等参数进行测量，可以计算出物质的转化率和反应速率，进而计算出化工过程中所需的能量。
物质平衡计算还可以用于确定化工过程的最优操作条件，从而达到节能的目的。
除了这些基本原理和方法，能量衡算还可以通过建立模型和使用计算软件进行复杂的能量计算。
化工过程中的能量转化往往非常复杂，涉及到多个反应过程、多个换热器以及各种流体流动过程。
通过对这些过程进行建模，并使用计算软件进行模拟和优化，可以更加准确和高效地进行能量衡算。
总之，能量衡算是化工工程中的重要环节，它可以评估能源效率、分析能量损失和寻找节能措施。
简述能量衡算的方法和步骤
简述能量衡算的方法和步骤1.引言1.1 概述概述部分的内容可具体如下：能量衡算作为一种重要的分析工具，被广泛应用于各个领域，例如工业生产、环境保护、能源管理等。
它通过对能量流动和转换过程进行定量和定性的分析，帮助人们更好地了解和评估能量的使用效率，为改进能源利用提供科学依据。
能量衡算的基本方法和步骤是确定能量系统的边界和系统内外的能量流动，然后对系统内各个部分的能量输入、输出和转化进行量化和分析。
具体而言，能量衡算的步骤包括以下几个方面：第一步是确定研究对象的边界，即确定能量系统所包含的范围和与外界的相互作用。
在能量衡算中，边界的划定十分重要，它直接影响到能量衡算的准确性和应用结果的可靠性。
第二步是识别和量化能量流动，即确定能量的输入来源和输出去向，以及能量在系统内的转化过程。
这可以通过收集和分析能量消耗和转换的相关数据来完成，例如电、气、水和燃料的使用量等。
第三步是对能量流动进行分析和评估，以获得能量衡算的结果。
这包括对能量输入、输出和转化的数量进行统计和比较，计算能量的利用效率和能量损失等指标。
通过比较不同系统或不同时间段的能量衡算结果，可以评估能源利用的优化潜力和改进方向。
最后一步是根据能量衡算的结果制定相应的措施和策略，以提高能量利用效率和减少能量损失。
这可以包括改进能源设备的设计和运行方式、采取节能措施、推广可再生能源的利用等。
综上所述，能量衡算是一项重要的研究工作，它通过对能量系统的分析和评估，为我们提供了改善能源利用效率和保护环境的科学依据。
通过深入研究并应用能量衡算的方法和步骤，我们可以更好地实现可持续发展的目标。
1.2 文章结构第2章正文2.1 能量衡算的概念和重要性2.2 能量衡算的方法和步骤2.1 能量衡算的概念和重要性能量衡算是一种通过计算能量的输入和输出来实现能源管理和分析的方法。
能量衡算能够量化能源使用情况，帮助我们了解和评估能源系统的效率，并提出改进措施。
它涉及收集数据、分析数据、建立模型以及对能源系统进行优化的过程。
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。
能量衡算方程式(伯努利方程)
p1V1 m
p1 1
p1
1
2.理想流体的伯努力方程
◆理想流体，无摩擦力，据机械能守恒定律： 机械能＝位能＋动能＋压强能＝常数
◆单位质量流体所具有的机械能
gz1
1 2
u12
p1
gz2
1 2
u22
p2
gz p u 2 常数
2
---理想流体的柏努利方程
3.讨论 ◆机械能守恒与转换方程 意义：流体的各种机械能形式之间在一定条件下是
g
u22 2
Hf
位压头 静压头 动压头 有效压头 压头损失
◆以单位体积位衡算基准,有：
gz1
p1
g
u12
2Hale Waihona Puke Ptgz2p2
g
u22
2
Pf
例：用泵将贮液池中常温下的水送到吸收塔顶部，贮液池 水面保持恒定，各部分的相对位置如图所示。输水管的直 径为Φ76×3，排水管出口喷头连接处压强为61500Pa，送 水量为34.5 m3/h，水流经全部管路（不包括喷头）的能量 损失为160 J/kg，试求泵的有效功率。又知在泵入口处安装 了真空表，真空表距水面高2m，从贮液池水面到真空表段 管路的能量损失为50 J/kg，试求真空表的计数。
1.5
2m
/
s
hf 40J / kg
代入上式， 得W=128.41J/kg
)2 u2
0.25u2
u12 u22 (0.25u2 )2 u22
2
2
g(z2
z1)
u22 2
p2
p1
h f
u2 10.57m / s
Vs
u2 A2
10.57
第四章 能量衡算
③ 合理划定衡算范围，确定适宜的进料和出 料部位，一般和设备的进出口一致，或者与 物料衡算一致。
④ 计算时对于一些量小、比率小的热量可以 略去不计，以简化计算。其误差可归于热损 失中。
3） 收集数据
能量衡算的数据包括：
① 设计条件规定的有关工艺操作数据，如温度、压力等；
② 涉及能量衡算的各股物料的量及其组成标在物料流程 图上；
③ 有关的物化数据，如汽化热或冷凝热、热容、焓、反 应热、溶解热等；
以上这些数据，有的来自设计任务书，有的来自物料 衡算的结果，有的来自有关的资料和手册，有的可以从 工厂的实际生产的数据、中试数据、研发数据中合理选 取。这样，把计算涉及的数据资料预先收集好，可以节
6）绘制能量衡算图和编写能量衡算表 把整个过程衡算的结果经反复核对无误后列 表，具体要求如下：
① 表格可与物料衡算结果同时列入；
② 按计算所选定的物料基准列表；
③ 换算以单位产品为基准的数据，为产品成 本估算提供依据；
④ 换算为时间基准，即单位时间产品量对应 的数据，为设备选型、物料输送、仓贮配置 以及其它经济指标提供条件。
① 显热：如Q1和Q4，是由于温度变化引起的热量； ② 潜热：或相变热，如Q5，温度不变； ③ 化学反应热：如Q3，放热或吸热； ④ 外加有用热：如Q2，外界提供的热量； ⑤ 热损失：如Q6，此项往往是其他项总收支的差值。
上面（4-2）式亦为通用公式，遇到具体问题 时，要注意下面几个方面：
① 建立各个热量之间热平衡关系，根据物料走 向及变化具体分析热量间关系，要注意各热量的 正负号。上式中除了Q1，Q4是正值以外，其他 各项都有正、负两种情况，因此要根据具体情况 进行具体分析，判断清楚再进行计算。
化工生产过程物料衡算和能量衡算
化工生产过程物料衡算和能量衡算一、物料衡算物料衡算主要是对物料在生产过程中的流动进行定量分析和计算。
它包括物料的进出口流量、过程中的转化和损失等方面。
物料衡算的目的是确定物料的流动情况，以控制和优化生产过程。
物料衡算通常涉及以下几个方面：1.原料的输入和产物的输出：从化工生产过程的角度来看，物料衡算的第一步是确定原料的输入和产物的输出。
这可以通过物料的质量或体积以及流量来衡量。
2.过程中的转化：化工生产过程中，原料经过一系列的化学反应、物理过程和分离步骤，转化成所需的产物。
物料衡算需要确定过程中每个反应、过程或分离步骤涉及的物料流量和转化率，以及产物的纯度和收率。
3.丢失与损耗：化工生产过程中常常存在物料的丢失和损耗，如挥发、固体颗粒的落地损失等。
物料衡算需要考虑这些损耗，并尽量减少它们的发生。
物料衡算的重要性在于通过对物料流动的定量分析，可以帮助工程师了解和控制生产过程中的物料转化、损耗和产物生成情况，从而优化生产过程。
二、能量衡算能量衡算是对化工生产过程中能量转换的定量分析和计算。
它涉及到能源的输入与输出以及能量的转化。
能量衡算可用于改善能源效率，减少能源消耗和废弃物的排放。
能量衡算主要包括以下几个方面：1.能源输入：能源是化工生产过程中的重要驱动力之一，常见的能源包括电能、燃料、蒸汽等。
能量衡算需要确定能源的类型、质量或热值、消耗量和运用效率。
2.能量转化：化工生产过程中会发生能量的转化，如化学反应产生的热能、电能转化为机械能等。
能量衡算需要考虑这些能量转化过程，并计算能量的转化率和损耗。
3.能源的输出：化工生产过程中也会有能源的输出，如废热、废气、废水等。
能量衡算需要确定这些能源输出的类型、质量或热值、排放量以及处理方式。
能量衡算的目的是优化能源的利用，提高能源效率，减少能源消耗和环境污染。
通过定量分析和计算能量流动，能量衡算可以帮助工程师了解和控制能源输入与输出，寻找能源转化和能耗的瓶颈，提出改进方案，提高生产过程的能量利用率。
化工计算-能量衡算_OK
28
连续稳定体系的总能量衡算
• 每小时500千克蒸汽驱动涡轮。进涡轮的蒸汽为44atm、450℃，线速度为60m ／s，蒸汽离开涡轮的部位在涡轮进口位置以下5m，常压，速度为360m／s。 涡轮作轴功700kW，祸轮的热损失佑计为104kcal／h，计算过程焓的变化(kJ／ kg)。
29
流程图
500kg/h
L=0.648kmol
41
• (2)能量衡算 基准：苯(液)10℃，甲苯(液)10℃ 忽略混合热，总焓等于各组分焓的和。 查得：
CP(苯，液)＝62.55十ห้องสมุดไป่ตู้3.4×10-2T kJ／kmol·K CP(甲苯，液)＝157kJ／kmol·℃(0—50℃) ＝165kJ／kmol·℃(0—100℃)
Ha
323
C 283 P
(苯，液)dT
53
38k
J/
mo
l
b. 甲苯(液) 50℃
Hb
323
C 283 P
(甲苯，液)dT
6280kJ/
mol
43
c. 苯(汽) 50℃ 苯(液, 10℃ ) 苯(液, 80.26℃ ) 苯(汽, 80.26℃ ) 苯(汽, 50℃ )
Hc
353
C 283 P
44atm,450℃
5m
60m/s
500kg/h 1atm, 360m/s
Q=-104kcal/h
W=-700kW
30
解题过程
• 物料衡算
m=500/3600=0.139kg/s
• 能量衡算
EK
m 2
u22 u12
0.139(3602 602 ) 103 8.76kJ / s 2
化工计算能量衡算
化工计算能量衡算引言化工过程中，能量的衡算是一个重要的步骤。
能量衡算可以帮助工程师了解化工过程中的能量转化和能量损失情况，从而优化工艺和提高能源利用效率。
本文将介绍化工计算能量衡算的基本原理和方法，并以实际案例进行说明。
一、能量的基本概念在进行能量的衡算之前，我们需要先了解能量的基本概念和单位。
能量是物体或系统所具有的做功能力，它是物质存在的一种属性。
能量的单位通常用焦耳（J）表示。
以下是一些常见的能量单位：•千焦（kJ）= 10^3 J•兆焦（MJ）= 10^6 J•吉焦（GJ）= 10^9 J此外，化学工程中经常使用的能量单位还有千卡（kcal）和英尺磅（ft-lbf）等。
二、能量转化和传递能量在化工过程中会发生转化和传递。
常见的能量转化包括热能转化为机械能、化学能转化为热能等。
能量传递则是指能量从一个物体传递到另一个物体。
能量转化和传递的过程可以通过能量平衡方程表示。
能量平衡方程的一般形式为：$$E_{in} - E_{out} = \\Delta E_{sys}$$其中，E in表示系统收入的能量，E out表示系统输出的能量，$\\Delta E_{sys}$表示系统内能的变化。
能量平衡方程是能量衡算的基础，通过对各个能量项进行计算和衡量，可以得到系统能量的全面情况。
三、能量衡算的方法能量衡算的方法包括物料平衡法、焓平衡法和热力学计算法等。
下面分别介绍这些方法的主要原理和应用。
3.1 物料平衡法物料平衡法是一种根据物料的进出量来计算能量收支的方法。
它基于质量守恒定律，假设在化工过程中物料是不可压缩和不可消失的。
使用物料平衡法进行能量衡算的一般步骤如下：1.确定系统边界，包括进出口和反应器等；2.收集进出口的物料信息，包括物料的质量、温度、压力等；3.列出物料平衡方程，根据质量守恒定律得到进出口物质量的关系；4.根据进出口物料的属性，计算出相应的能量。
物料平衡法可以应用于各种化工过程，包括反应器、蒸馏塔、萃取塔等。
能量衡算
3.4烷基化反应工段
3.4.1反应器HECHENG1
物料 温度/℃ 压力/bar 气相分率 反应器HECHENG1能量衡算表 MIX5 460.0 1.000 1.000 PRO1 460.0 1.000 1.000
摩尔流量 /(kmol/h) 质量流量/(kg/h) 体积流量/(m3/h) 焓 值/(Gcal/h) ΣHin/(Gcal/h) ΣHout/(Gcal/h) Q/(Gcal/h) W/(Gcal/h) ΔE/(Gcal/h)
3.4.3甲醇分流器FENLIU1
物料 温度/℃ 压力/bar 气相分率 摩尔流量/(kmol/h) 质量流量/(kg/h) 体积流量/(m3/h) 焓值/(Gcal/h) ΣHin/(Gcal/h) ΣHout/(Gcal/h) Q/(Gcal/h) W/(Gcal/h) 甲醇分流器FENLIU1能量衡算表 JIACHUN1 JIACHUN2 JIACHUN4 300.0 300.0 300.0 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 620.OOO 319.982 300.018 19866.1392 10252.9144 9613.22476 29545.2211 15248.2886 14296.9325 -27.532795 -14.209676 -13.32312 -27.532795 （JIACHUN2+ JIACHUN4）=-27.532796 -0.000001 0
能量衡算
1.概述
在化工生产过程中，物料在不同单元间发生质量传递的同时，也伴随着能量 的消耗、释放和转化。其中能量变化可以通过能量衡算确定。能量衡算是以热力 学第一定律为依据， 对生产过程或设备的能量平衡进行定量的计算，计算过程中 要供给或移走的能量。能量是热能、电能、化学能、动能、辐射能的总称。化工 生产中最常用的能量形式为热能，故化工设计中经常把能量计算称为热量计算。 （1）确定传热设备的热负荷：为设计传热型设备如反应器、结晶器、塔式 设备、输送设备、压缩系统、分离等设备的形式、尺寸、传热面积等，以及各种 控制仪表等提供参数； （2）确定单位产品的能耗指标； （3）为非工艺专业（热工、电、给水、冷暖）的设计提供设计条件等
第三章物料衡算和能量衡算(热量)
EP与Q、 U和H的相比，可以忽略。总能量衡算式为：
封闭体系
Q = ∆U
敞开体系
Q = ∆H
对这些设备做能量衡算的实质就是进行热量衡算。ຫໍສະໝຸດ 连续稳定流动体系的热量衡算：
Q = H2–H1 或 Q = U2 –U1
进出系统的物料往往不止一股，热量的交换也有多处，这时热 量平衡方程式可写成：
Q = (niHi)out– (njHj)in
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。
Q提供 1579 .4kJ
四. 热量的计算方法
(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
C
p,m
dT
∫ Q = m
T2 T1
c
pdT
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：
Q nC p,m (T2 T1 )
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。
• 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：
论述质量衡算和能量衡算的方法、计算及应用。
论述质量衡算和能量衡算的方法、计算及应用。
质量衡算（Mass balance）和能量衡算（Energy balance）是工业生产过程中常用的重要分析方法，它们用于计算原料、产品、废弃物和能源的输入和输出量，以确定各种物质在工业生产中的流动和损失情况，并优化生产流程和资源利用。
质量衡算的方法即对于一个封闭系统，输入的物料总量等于输出的物料总量和补偿物料总量，用数学方程表示为：Input = Output + Accumulation（补偿物料）其中，积累物料指在系统内与反应无关的物料的累积。
例如，对于一条化肥生产线，输入的氨气和硫酸的质量等于产生的硫酸铵化肥、水蒸汽和废水的质量和积累的废料和废气的质量，质量衡算可以帮助生产工厂确定原料的使用效率、产品的质量和废弃物的处理方案等问题。
能量衡算的方法则是用物料的热力学性质，计算输入和输出能量的总量是否相等。
能量衡算的表达方式和质量衡算类似，用方程表示为：Input Energy = Output Energy + Accumulation Energy（补偿能量）其中，能量积累指在系统内无损失的能量积累。
例如，对于生产炼钢的高炉，输入的焦炭和铁矿石的化学能量等于产生的铁和熔融物的化学能量加上各种能源（如空气、煤气、燃油）的能量输出以及积累的热量，能量衡算可以帮助工厂确定产出的合理能量利用方案和资源消耗管理。
应用方面，质量衡算和能量衡算广泛应用于工业生产、环境保护和能源管理。
其可以通过数据分析和计算，评估生产效率、资源利用和环境质量，优化生产流程，节省能源消耗，降低废物产生和减少污染物排放。
同时，它也为企业实现可持续发展提供重要的决策依据和技术手段。
能量衡算
第七章 能量衡算7.1 能量衡算经验式如下的能量平衡经验式是在不输入轴功并且内能和机械能不变时总结出的。
这个经验式说明了进入到系统的能量等于流出系统的热量。
它的表达式如下： 654321Q Q Q Q Q Q ++=++ （7-1） 经验式里： 1Q 是能量改变中由物料进入设备引起的那一部分，单位是千焦; 2Q 是能量改变中由加热物质和冷却物质引起的那一部分，单位是千焦； 3Q 热量变化中由反应过程引起的那一部分，单位是千焦；4Q 是能量改变中由物料离开引起的那部分，单位是千焦； Q 5是设备加热和冷却时引起的那部分能量变化，单位是千焦；6Q 是由设备能量流失而引起的那部分热量变化，单位是千焦。
这个经验式运用时，其他的有可能是正值。
还有可能是负值。
要记在心里只有1Q 和4Q 一直为正值。
例如Q3的规定不同于热力学的。
一定要注意。
如果操作过程有热量放出，3Q 的符号是正的，同理如果单元操作要吸收热量，3Q 符号是负的，Q2又叫热负荷，能根据经验式来计算。
要是算出的2Q 是正的，说明操作过程设备和被处理的物料的温度会下降，需要外界提供热量才能平衡。
如果2Q 是负的值，则说明操作过程中需设备和物料温度会降低，得需要外界带走热量才能使系统平衡。
还有，间歇操作情况比较特殊，通常情况下时间段不一样则操作也不一样的，这样一来，Q2应该分不同的操作段来计算，根据各个段的计算结果，找出绝对值最大的作为热负荷。
想要得出反应容器的热负荷，必须从热量平衡经验式入手。
求出经验式中其他各项值以后就可以算出Q2了。
7.2 反应能量衡算示意图对环化脱水过程进行热量衡算的目的是确定环化脱水过程中需要转移的热量。
依题意可将苯嗪草酮环化脱水的反应装置作为衡算对象。
若将过程的热效应作为输入热量来考虑，则可绘出如下图所示的衡算示意图。
反应原料带入的热量1Q反应后物料带出的热量4Q 合成过程转移的热量2Q 设备升温所需热量5Q 过程的热效应3Q 设备向环境散失的热量6Q7.3 加热剂或冷却剂的类型由热量衡算可确定设备的热负荷，根据热负荷的大小和工艺要求，可选择适宜的加热剂或冷却剂，以向设备提供或从设备移除热量。
第5章 能量衡算
0.5 1.0 2 3 4 5 6 8 10 25
15.74 28.09 41.95 49.03 54.09 58.07 60.79 64.64 67.07 72.35
50 100 200 500 1000 5000 10000 100000 500000
5.2.1 热量平衡方程式
由式 (5-1)可求出 Q2，即设备的热负荷。若 Q2 为正值， 表明需要向设备及所处理的物料提供热量，即需要加 热；反之，则表明需要从设备及所处理的物料移走热 量，即需要冷却。此外，对于间歇操作，由于不同时
间段内的操作情况可能不同，按不同的时间段分别计
算Q2的值，并取其最大值作为设备热负荷的设计依据。
(5-6)
Pharmaceutical Engineering
(4) Q5的计算
5
对于稳态操作过程， Q 式计算
0 ；对于非稳态操作过
(5-7)
程，如开车、停车以及各种间歇操作过程，Q5可按下
式中G—设备各部件的质量，kg；Cp—设备各部件 材料的平均定压比热， kJkg-1oC-1 ； t1— 设备各部件 的初始温度，oC；t2—设备各部件的最终温度，oC。
0.5 1.0 2 3 4 5 6 8 10 25
15.74 28.09 41.95 49.03 54.09 58.07 60.79 64.64 67.07 72.35
再如，盐酸的积分溶解热可用下式估算
50.158n H s 22.5 1 n
n——溶解1mol HCl的H2O的摩尔数，mol。
(5-15)
式中 Hs——盐酸的积分溶解热，kJ(mol HCl)-1；
能量衡算公式
能量衡算公式在我们的日常生活和科学研究中，能量衡算公式可是个相当重要的家伙！它就像是一把神奇的钥匙，能帮我们解开很多关于能量的谜团。
先来说说能量衡算公式到底是啥。
简单来讲，能量衡算公式就是描述能量在一个系统中进出和转化情况的数学表达式。
比如说，在一个热交换器里，流入的热能加上系统内部产生的热能，等于流出的热能加上系统储存的热能变化量，这就是一种常见的能量衡算。
我想起之前在课堂上给学生们讲解这个知识点的时候，有个特别有趣的小插曲。
当时我正在黑板上奋笔疾书，写着能量衡算公式的推导过程，下面的同学们一个个瞪大了眼睛，满脸的疑惑。
突然，有个小调皮鬼举起手说：“老师，这公式看起来就像一堆乱码，怎么能记住啊？”我笑了笑，停下手中的粉笔，对大家说：“同学们，别把它想得太复杂，就把这个公式想象成一个家庭的收支账本。
流入的能量就像是家里挣的钱，流出的能量就是花出去的钱，而储存的能量变化就是家里存款的增减。
”听我这么一说，大家似乎有点开窍了，纷纷开始七嘴八舌地讨论起来。
那能量衡算公式有啥用呢？这用处可大了去了！在化工生产中，通过能量衡算公式，工程师们可以算出需要多少热量来加热反应物料，或者需要多少冷量来冷却产品，从而优化生产过程，节省能源，降低成本。
在能源领域，比如研究太阳能电池板的效率，能量衡算公式能帮助我们了解有多少太阳能被转化为电能，还有多少被浪费掉了。
再比如说，咱们家里的空调。
夏天的时候，空调把室内的热量搬到室外，这其实就是一个能量转移的过程。
通过能量衡算公式，我们就能知道空调需要消耗多少电能来完成这个任务，从而选择更节能的空调型号。
还有汽车发动机，燃料燃烧产生的能量，一部分用来推动汽车前进，一部分变成了热能散失掉。
工程师们利用能量衡算公式来改进发动机的设计，提高燃料的利用率，让汽车跑得更远，还更省油。
在物理学的实验中，能量衡算公式也是必不可少的工具。
还记得有一次，我带着学生们做一个简单的机械能实验。
我们让一个小球从斜坡上滚下来，测量它在不同位置的速度和高度。
物料衡算与能量衡算概述
物料衡算与能量衡算概述物质衡算是指在化学等相关领域中，对物质的转化过程进行计算、推导和分析的过程。
这种衡算分为平衡和不平衡两种情况。
在平衡衡算中，假设没有产生或消失物质的情况下，通过观察、实验和数据收集，可以建立起物质之间的关系，并用化学方程式表示。
通过分析化学方程式中的反应物和生成物的摩尔比例关系，可以计算出物质的应有摩尔数或质量。
平衡衡算通常用于确定反应物和生成物的物质量之间的关系。
在能量衡算中，主要计算的是物质转化中伴随的能量变化。
能量衡算是根据能量守恒定律，在一个封闭系统中分析物质变化的能量转移过程。
通过考虑反应实际发生时的热交换、温度变化或焓变化等因素，可以计算出反应的能量变化。
能量衡算通常用于评估反应的热效应、反应的热力学性质和计算化学反应的热平衡常数。
在物质衡算和能量衡算中，常用的计算方法包括摩尔计算、质量计算和体积计算。
通过摩尔计算可以确定反应物和生成物之间的摩尔比例关系。
质量计算则是根据物质的质量和摩尔质量之间的关系计算出物质的摩尔数或质量。
体积计算则是根据反应物和生成物的摩尔比例关系以及气体的状态方程计算出气体的体积。
物质衡算和能量衡算在化学 reaction 的研究中非常重要。
通过衡算，可以了解化学反应的定量关系，探究反应热力学性质，预测反应的产物以及确定反应的条件和效率。
这种衡算方法在工业生产、环境保护和药物研发等领域具有重要的应用价值。
物料衡算和能量衡算是化学等领域研究中非常重要的工具和方法。
在化学反应和化学工艺过程中，通过对物质的转化和能量的转移进行衡算和计算，可以深入了解反应的过程和性质，为科学研究和工程实践提供重要的指导和依据。
物料衡算是通过观察、实验和数据收集，对物质的转化过程进行计算和推导的方法。
关于物质衡算的基本规则是质量守恒和摩尔守恒。
质量守恒是指在一个封闭系统中，物质不能被创造也不能被消灭，因此，反应物的质量必须等于生成物的质量。
摩尔守恒是指在一个反应中，摩尔比例关系是恒定的，反应物和生成物之间的摩尔比必须符合化学方程式中的系数。
能量衡算名词解释
能量衡算名词解释
嘿，咱今儿个就来唠唠“能量衡算”这档子事儿！啥是能量衡算呢？简单说，就好比你兜里有多少钱，你得算算清楚不是？能量衡算就是对一个系统里的能量进行仔细盘算。
比如说，你在烤面包，那烤箱里的热量怎么来的呀？这就是能量衡算要搞清楚的事儿。
就像你每天要算计自己吃了啥，喝了啥，能量衡算就是给系统算“饮食”呢！
再举个例子，汽车跑起来得烧油吧，那油里的能量咋转化成汽车跑的动力呢？这也得靠能量衡算来搞明白呀！这就跟你每天要计划怎么安排时间一样重要，对吧？
能量衡算可重要了呢，你想想，要是不知道能量咋来咋去，那不就像没头苍蝇一样乱撞吗？哎呀，那可不行！就好比你不知道自己钱包里有多少钱，那不得乱花钱呀！
它在很多领域都超级有用呢！工厂里要生产东西，得算好能量吧？不然浪费了咋办？搞科研的也得用它呀，不然实验咋能做得好呢？
那到底怎么进行能量衡算呢？这可得好好研究研究。
要考虑各种因素，像能量的输入啦，输出啦，损耗啦等等。
这不就跟你安排一天的活动一样，得方方面面都想到嘛！
我觉得呀，能量衡算就像是给系统做体检，得把它的能量状况摸得透透的！只有这样，我们才能更好地利用能量，让一切都顺顺利利的呀！所以说，能量衡算真的很重要，大家可别小瞧了它哟！。
能量衡算
设定进入锅炉的H2O为0.4kg，则进入锅炉的CH3OH为1kg. 查表可得各物料在进出口状态下的热物理参数，见下表
H2O 压力 进口 4.5atm 温度 20℃ 焓值 365kj/kg 温度 450 ℃ CH3OH 焓值 6615kj/kg
出口
4.5atm饱 和
2715kj/kg
T=?
h=？
因为是绝热过程，则有∑（h*u）进= ∑（h*u）出，则
Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6
物料带 进体系 的热量
加热剂（或冷却 剂）与设备交换 的热量
过程 反应热
物料从体 设备自身 系带走的 消耗的 散热损失 热量 热量
9
• 在有轴功率的情况下，需要考虑物料的机械功，下面通过 下边典型的化工工艺物料流动的简图，说明一下有轴功率情况 下的能量衡算公式：
能量衡算
•能量衡算的定义 •能源的几种主要形式 •能量衡算的主要任务 •能量衡算式 •热量衡算 •过程的物料及能量衡算
1
能量衡算的定义
以热力学第一定律为依据，对生产过程或设备的 能量平衡进行定量的计算，计算过程中要供给或移 走的能量，称之为能量衡算。能量是热能、电能、 化学能、动能、辐射能的总称。化工生产中最常用 的能量形式为热能，故化工设计中经常把能量计算 称为热量计算。
•
H v
8.319Tb (3.978Tb / Tc 3.938 1.555ln Pc ) 1.07 Tb / Tc
J/mol
• 3、反应热
• 恒压反应热(焓) 在恒温恒压下，反应物按照化学计量式完全反应，物料 在反应前后的焓差被称为恒压反应热或反应焓，以ΔHr表示 。 恒容反应热 在恒温恒容下，反应物在温度T时按照化学计量式完全 反应，物料在反应前后的内能的变化被称为恒容反应热， 以ΔUr(T)表示。
制药经济性评价能量衡算
该文档贡献者很忙什么也没留下
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主要内容
一、能量衡算的理论基础 二、物料衡算的内容和方法 三、制药工艺经济性评价
还 记 得 第 一 次 接 触 能 量 衡 算 是 什 么 时 候 吗 ？
传 说 中 的 永 动 机 真 的 存 在 吗 ？
下面就让我一起看看吧！
一、能量衡算的理论基础
4.物料衡算的相关数据
（1）、相关计算数据 为了进行物料衡算，应该根 据中试放大数据或生产操作记录，收集下列各项 数据：反应物的配料比，原辅材料、半成品、成 品及副产品等的名称、浓度或组成，转化率，阶 段产率，车间总产率等。 （2）、转化率 对某一组分A来说，生成产物所消 耗掉的物料量与投入反应物料量之比简称组分的 转化率，一般以百主要产物实际产分率表示。若 用符号XA表示组分的转化率，则得： XA=A组分消耗量/A组分投入量×100%
例题：
车间设备每年正常开工生产的天数，一般以 330d计算，余下的36d作为车间检修时间。对 于工艺技术尚未成熟或腐蚀性大的车间一般 以300d或更少一些时间计算
三、制药工艺经济性评价
1、产品成本分析 2、基建投资分析 3、工艺经济效果综合分析
制药工艺经济性评价：
所谓工艺经济性评价是指在工艺方案 实施过程中，考虑各种生产要素的投入 和产出的对比结果，即劳动消耗与有用 成果的对比结果。在技术方案实施过程 中讲究经济效益，也就是要用尽可能少 的投资及生产费用，生产出尽可能多的， 符合社会需要的产品，其中包括劳动消 耗的节约及有用成果的增多两方面的内 容，以实现技术方案的经济目的。
3、工艺经济效果综合分析基本方法:
是确定方案的绝对经济效益，即通过方案本 身的效益与费用的计算，比较，评价，选择 方案； 是确定方案的相对经济效益，即仅就方案的 不同部分进行比较，计算经济效益确定方案。 前者是筛选方案，后者是优选方案。在技术 经济评价中，这两种方法是相辅相成的。
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能量衡算
4.1热量衡算的目的
热量衡算主要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确定设备的主要工艺尺寸。
4.2热量衡算依据
热量衡算的主要依据是能量守恒定律，以车间物料衡算的结果为基
础而进行的，所以，车间物料衡算表是进行车间热量衡算的首要条件。
4.3液化加热蒸汽量
4.3.1加热蒸汽消耗量D
可按下式计算:
D＝GC(t2－t1)/(I－λ﹚
式中：
G——淀粉浆量(kg/h)
C——淀粉浆比热容[kJ/(kg·K)]
t1——浆料初温(10+273=293K)
t2——液化温度(90+273=363K)
I——加热蒸汽焓2738kJ/kg(0.3Mpa ，表压)
λ——加热蒸汽凝结水的焓，在363K时为377kJ/kg
4.3.2淀粉浆量G
根据物料衡算,日投工业淀粉1543.84Kg，由于为连续化液化，1543.84/24=64.3(Kg/h) 。
加水量为1：2.5，
粉浆量为G= 64.3× 3.5=225.14（kg/h）
4.3.3 粉浆干物质浓度
64.3× 86% × 100%÷225.14=24.6%
4.3.4粉浆干物质C
可按下式计算：C=C o*X+C水*(100-X)
式中：
C o——淀粉质比热容,取1.55kJ/(kg·K)
X——粉浆干物质含量,24.6%
C水——水的比热容4.18KJ/(kg·K)
C=1.55×24.6/100＋4.18×(100-24.6)/100=3.53[kJ/kg·K]
4.3.5蒸汽用量
D=64.3×3.53×(363-283)/(2738-377)=7.68(kg/h)
灭菌是将液化液由90℃加热至100℃，在100℃时的λ为419kJ/kg ，则灭菌所用蒸汽量：
D灭=64.3×3.53×(100-90)/(2738-419)=9.8（kg/h )。
由于要求在内使液化液由90℃加热至100℃，则蒸汽高峰量为:
9.8×60/15=39.2（kg/h)
以上两项合计为:
平均量=64.3+9.8=74.1(kg/h)
每日用量=74.1×24=1778.4(kg/h) 高峰用量=64.3+39.2=103.5(kg/h)。