工厂设计概论 物料平衡计算例题
制药工艺设计习题库第三章 物料衡算
[例3-1] 某药厂要求设计一套从气体中挥发丙酮的装置系统，并计算回收丙酮的费用。
系统的流程框图见图3-9，要求由已知的数据，列出各物流的流率（Kg/h ），以便能确定设备的大小，并计算蒸馏塔的进料组分。
解：本系统包括吸收塔、蒸馏塔和冷凝器三个单元操作。
由于除空气进料的其余组成均是质量百分数表示的，所以将空气-丙酮混合气进料的摩尔百分数换算为质量百分数。
基准：100kmol 气体进料。
进入系统的物流为两个，离开系统的物流为三个，其中已知一个物流量，因此有四个物流是未知的。
可列出总物料平衡方程式：1200+F 2=F 3+F 4+F 5各组分平衡式：丙酮 0.0295F 2=0.99F 4+0.05F 5 水1200=0.01F 4+0.95F 5空气 0.9705F 2=F 3以上4个方程式，实际上独立方程式数为3个，因此本方案求解尚缺少数据，其补充的数据可以是：（1）每小时进入系统的气体混合物，离开系统的产品或废液的物流量； （2）进入蒸馏塔的组分此例子体现了物料平衡式中未知变量数与独立方程式数目不相等时，需补充数据才能进行衡算或与能量衡算联立解算才能求解。
[例3-2] 年产量700吨非那西丁烃化工段的物料衡算。
设计基本条件：工作日：300天/年；收率：总收率为83.93%，其中烃化工段收率为93%，还原工段为95%，酰化工段精制收率为95%。
设产品的纯度为99。
5%。
已知生产原始投料量 投料物 对硝基氯苯 乙醇 碱液 投料量 含量2000 95%514.46 95%4653 46%解：日产纯品量=3001000700⨯×99.5%=2321.67㎏每天所需纯对消投料量=%95%95%9322.17956.15767.2321⨯⨯⨯⨯=2431.81（其中：179.22为非那西丁的摩尔质量，157.56为对硝基氯苯的摩尔质量） NO 2+NaOH+C 2H 5OHNO 22H 5+H 2O+NaClcat.157.56 40.00 46.07 167.17 18.02 ⑴ 进料量：95% 对硝基氯苯的量为：2431.81/95%=2559.80㎏ 其中杂质为：2559.80-2431.81=127.99㎏ 95%的乙醇的量为：2559.80/2000×514.56=658.59㎏ 其中纯品量为：658.59×95%=625.66㎏杂质的量为：658.59-625.66=32.93㎏46%的碱液的量为：2559.80×4653/2000=5955.37㎏纯品量为：5955.37×46%=2739.47㎏水的量为：5955.37-2739.47=3215.90㎏39.5%的催化剂的量为：2559.80×344.68/2000=441.16㎏纯催化剂的量为：441.16×39.5%=174.26㎏纯乙醇的量为：441.16×56.95%=251.3㎏杂质的量为：441.16-174.26-251.24=15.6㎏（2）出料量设转化率为99.3%反应用的NO2的量为：2431.81×99.3%=2414.79㎏剩余的量为：2431.81-2414.79=17.02㎏用去的NaOH的量为：56.157% 3.9981.2431⨯×40.00=613.08㎏剩余的NaOH的量为：2739.47-613.08=2126.39㎏用去的乙醇的量为：56.157% 3.9981.2431⨯×46.07=706.08㎏进料中的乙醇的量为：625.66+251.3=876.96㎏剩余的乙醇的量为：876.96-706.08=170.88㎏生成的水的量为：56.157% 3.9981.2431⨯×18.02=276.18㎏总的水量：276.18+3215.90=3492.08㎏生成的NaCl的量：56.157% 3.9981.2431⨯×55.84=895.66㎏生成的O2NC6H4OC2H5的量为：56.157% 3.9981.2431⨯×167.17=2562.07㎏杂质总量为：15.6+32.93+127.99=176.52㎏衡算数据汇总表3-5。
物料平衡的计算方法
物料平衡的计算方法《物料平衡的计算方法（一）》小朋友们，今天我们来一起了解一下什么是物料平衡的计算方法。
想象一下，我们在做蛋糕。
我们有面粉、鸡蛋、牛奶和糖这些材料。
我们知道做一个蛋糕需要多少面粉、多少鸡蛋、多少牛奶和多少糖。
如果我们把所有用掉的材料加起来，和我们一开始准备的材料总量比一比，这就是一种简单的物料平衡。
比如说，我们一开始有 200 克面粉、3 个鸡蛋、100 毫升牛奶和50 克糖。
做蛋糕用掉了 150 克面粉、2 个鸡蛋、80 毫升牛奶和 30 克糖。
那我们把用掉的加起来：150 克面粉 + 2 个鸡蛋（大概 100 克） + 80 毫升牛奶（大概 80 克） + 30 克糖 = 360 克。
一开始我们准备的材料总共是 200 + 100 + 100 + 50 = 450 克。
这样一对比，我们就能知道是不是用对了材料。
这就是物料平衡的计算方法啦，是不是很简单？《物料平衡的计算方法（二）》小朋友们，咱们接着来聊聊物料平衡的计算方法。
假设我们要做一个漂亮的手工风筝。
我们准备了纸、竹子、线还有胶水。
纸有一大张，竹子有好几根，线有一大卷，胶水有一瓶。
做风筝的时候，我们用了半张纸，两根竹子，一小段线，还有一些胶水。
那怎么知道我们用的材料对不对呢？这就要用到物料平衡啦。
我们先看看用掉的东西。
半张纸大概是原来那张纸的一半，两根竹子，线用了大概 1 米（假设原来有 10 米），胶水用了四分之一瓶。
把这些加起来，和我们一开始准备的比一比。
如果差不多，那就说明我们用得刚刚好，这就是物料平衡哟！你们明白了吗？《物料平衡的计算方法（三）》小朋友，今天再给你讲讲物料平衡的计算方法。
比如说我们要搭一个积木城堡。
我们有好多好多的积木块，有大的、小的、方的、圆的。
我们开始搭城堡啦，用了 20 个大积木块，30 个小积木块，10 个方积木块，还有 5 个圆积木块。
那我们来算算用掉了多少。
把这些数字加起来，一共是 65 个积木块。
物料平衡与热平衡计算(习题课)
1.1原始数据1.1.1铁水成分及温度表1-1-11.1.2原材料成分表1-1-2 原材料成分表2-1-1铁水成分与温度转炉冶炼钢种常为普通碳素钢和低合金钢，在此以要求冶炼BD3钢考虑，其成分见表2-1-321.1.4平均比热表1-1-41.1.5冷却剂用废钢作冷却剂，其成份与冶炼钢种成份的中限相同。
(见表1-1-3)1.1.6反应热效应虽然炉内化学反应，实际上是在炉料温度和炉内上部气相温度之间的任一温度发生的，但反应热效应通常仍采用25℃作为参考温度，值得指出的是，反应热还与组分在铁水中存在形态有关，至今对参与化学反应有关的实际组成物还有不同的看法。
但是，比较常用的反应热数据见表1-1-5。
表1-1-5﹡ 通常近似认为是Fe+21O 2=FeO1.1.7 其它数据的选取 （根据国内同类转炉的实测数据选取） 1．渣中铁珠量为渣量的5%～8%，本设计取8%。
2．金属中碳的氧化假定为：80%～90%的碳氧化成CO ，20%～10%的碳氧化成CO 2。
3．喷溅铁损为铁水量的0.7%～1.0%，本设计取1.0%。
4．取炉气平均温度1450℃，炉气中自由氧含量为0.5%，烟尘量铁珠量的1.6%，其中FeO =77%，Fe 2O 3=20%。
5．氧气成分为98.5%O 2，1.5%N 2。
6．炉衬侵蚀量为铁水量的0.5%。
1.2物料平衡计算根据铁水成份，渣料质量以及冶炼钢种，采用单渣不留渣操作，通常首先以100公斤铁水为计算基础，然后再折算成100公斤金属料。
1.2.1炉渣量及其成份的计算炉渣来自金属中元素的氧化产物，渣料以及炉衬侵蚀等。
1．铁水中各元素氧化量(见表2-2-1)表1-2-1终点钢水成份是根据同类转炉冶炼钢种的实际数据选取，其中：[C]：应根据冶炼钢种含碳量的中限和预估计的脱氧剂的增碳量（0.2~0.3）之差来确定终点钢水含碳量，取0.150%。
[Si]：在碱性转炉炼钢法中，铁水中的硅几乎全部被氧化，随同加入的其它材料带入的SiO2一起进入炉渣中，故终点钢水硅的含量为痕迹。
物料衡算题目 (2)
食品工厂设计实训作业浓缩苹果汁生产苹果醋工段物料衡算姓名：袁玥班级：食品质量与安全2班学号：1311441059指导教师：杨俊杰提交日期：2016年5月4日已知：班产量1000kg,瓶装规格为275ml 的苹果醋的配方对其进行物料衡算。
一、浓缩苹果汁生产苹果果醋原料及产品规格表一 生产1吨苹果醋饮料消耗的原料和包装材料的定额65-78%，吸光度：<0.300，浊度：<1.0），酵母，醋酸菌干粉，纯净水。
二、工艺技术指标及基础数据表二 苹果醋生产技术指标和基础数据色泽：浅黄色。
香气：具有苹果香气，较为浓郁。
滋味：具有一定的酸味，有苹果滋味。
形态：呈透明状液体，长时间放置会有一定的沉淀。
杂质：无肉眼可见的漂浮物。
2、理化指标可溶性固形物：≧3.5%（20°折光仪测定）总酸：1.5-4.5g/L砷：≤0.2mg/kg铅：≤0.3mg/kg铜：≤5mg/kg食品添加剂按照GB2760的规定执行。
3、微生物指标菌落总数≤100cfu/ml大肠杆菌≤6MPN/100ml不能含有致病菌4、检验方法感官理化指标按照GB/T10972中的有关规定检验微生物指标按照GB4789.2,GB4789.中的有关规定检验重金属指标按照GB/T5009.11,GB/T5009.13中的有关规定检验菌落总数，大肠杆菌群按照GB4789.2，GB4789.3中的有关规定检验三、工艺流程图四.浓缩苹果汁生产苹果果醋物料衡算过程(一)、根据配方求出班产量为1000kg时各物料的投放量1、发酵液计算浓缩苹果汁：100kg纯净水：100×70%=(100＋纯净水)×10% 计算得纯净水600kg待发酵果汁：100＋600=700kg酒精培养液：700×2‰=1.4kg酒精发酵液：700＋1.4=701.4kg醋酸发酵液：701.4×15%=105.2kg发酵液：701.4＋105.2=806.6kg100kg 浓缩苹果汁生产苹果醋的衡算调配液：806.6×(6/1000＋2/1000＋7/1000＋7/1000)÷0.1=177.5kg2、生产1000kg苹果醋所需原料的衡算浓缩果汁需要量： 100÷36.44×1000=119.55kg纯净水需要量： 600÷836.44×1000=717.33kg酵母培养液需要量： ( 119.55＋717.33)×2‰=1.67kg醋酸菌培养液需要量： ( 119.55＋717.33＋1.67)×15%=125.78kg醋酸发酵液： 119.55＋717.33＋1.67＋125.78=964.33kg调配液： 964.33×(6/1000＋2/1000＋7/1000＋7/1000)÷0.1=212.15kg (二)、加工后的成品质量与正常损失浓缩苹果汁需要量：119.55－119.55×2%=117.16kg纯净水需要量： 717.33－717.33×3%=695.81kg酵母培养液需要量： 1.67－1.67×1.6%=1.64kg醋酸菌培养液需要量： 125.78－125.78×0.8%=124.77kg调配液： 212.15－212.15×1.3%=209.39kg成品醋计算：(212.15＋964.33)×(1－15%)=1000.008kg五、浓缩苹果汁生产苹果果醋物料衡算表项目每班实际量每天实际量每年实际量浓缩果汁需要量117.16kg 351.48kg 105444kg 纯净水717.33kg 2151.99kg 645597kg 酵母培养液 1.67kg 5.01kg 1503kg 醋酸菌培养液量125.78kg 377.34kg 113202kg 醋酸发酵液量964.32kg 2892.96kg 867888kg 调配液量212.15kg 636.45kg 190935kg 成品醋的量1000.008kg 3000.024kg 900007.2kg 工作日300天，采用四班三运转每班生产5000kg。
工厂工艺设计(物料计算例题过程
例 题 计 算 过 程1.某厂年产100万m 2釉面砖，产品规格152×152×5mm ，物料平衡计算的主要参数及结果见表1及表2。
表1 主要生产工序处理量产品 名称 规格 mm 单位面积质量kg/m 2年 产 量 釉 烧 万m 2 t 损失率%万m 2/年t/年 釉面砖152×152×5101008装窑、施釉素烧、干燥 损失率 万m 2/年t/年 坯：釉 灼减% 损失率% 万m 2/年t/年 194:6815成 型喷雾干燥 新坯料加工量（干基）损失率% 万m 2/年 万片/年t/年 损失率%t/年 成型回坯率% 喷干回坯率%t/年 10583表2 坯料配方原料名称 石英 长石 砂石 石灰石 滑石 苏州土 紫木节 东湖泥 废素坯 合计 配方（%）2332810467119100解：A 计算过程如下 ⑴年产量年出窑量=100×104m 2×10kg/m 2×10-3kg=10000 （t ） ⑵釉烧 年装窑量=烧成废品率年出窑量-1=)/(7.108%8110022年万万m m =- =)/(10870年t⑶装窑、施釉年施釉量=%11/7.10812-=-年万施釉废品率年装窑量m =)/(10980)/(109832年年t m =年需釉料量10980×6%=658.8( t/年) ⑷素烧、干燥年干燥量（釉+坯）=%1518.109,1-=-干燥损失率素烧年施釉量 =)/(2.1292年万m换算成t/年： ∵坯：釉=94:6∴坯重9.4kg/m 2坯年干燥量=灼减坯重坯釉年干燥量-⨯+1)(%8110/4.9102.1293224-⨯⨯⨯=-m kg m=)/(13198年t⑸成型年成型量=%1012.12912-=-年万成型损失率坯年干燥量m )/(6.1432年万m = =)/(14665%10113198年t =-规格152×152×5mm 的釉面砖1m 2/（152×152×10-6）= 44（片） 成型量（万片/年）=143.6×44=6314(万片/年)⑹喷雾干燥年喷雾干燥量=)/(15437%51146651年喷干损失率年成型量t =-=-⑺新坯料加工量（干基）新坯料加工量（干基）年回坯量年喷雾干燥量-=)(成型回坯率年成型量喷干回坯率年喷干量年喷雾干燥量⨯+⨯-==)/%](814665%315437[)/(15437年年t t ⨯+⨯==)/(13800年t表2 坯用原料加工量计算表（干基）原料名称石英长石砂石石灰石滑石苏州士3# 紫木节东湖泥废素坯合计配方（%）23 3 28 10 4 5 7 11 9 100 新坯料加工量（t/年）3174 414 3864 1380 552 690 966 1518 1242 13800球磨、过筛除铁损失率% 1 1 1 1 1 1 1 1 1 t/年3206 418 3903 1394 558 697 976 1533 1255 13940轮碾损失率% 2 2 2 2 2 2 2 2 2 t/年3271 427 3983 1422 569 711 996 1565 1280 14224粗碎损失率% 2 2 2 2 2 - - - 2 t/年3338 436 4046 1451 581 711 996 1565 1306 11176洗选损失率% 10 10 10 5 10 5 15 10 5 t/年3709 484 4516 1528 645 749 1171 1738 1735 15915原料进厂量储运损失率% 3 3 3 3 3 3 3 3 - 含水率% - - - - - 5 7 14 -湿基t/年3824 499 4655 1575 665 812 1299 2084 1375 15413釉用原料加工量计算方法同坯料计算。
生产物料平衡试题
物料平衡与热平衡试题一、填空题：1．进行物料平衡计算常用的方法是代数法和试算法代数法并用，正确的物料平衡表必须纵向与横向都达到平衡。
2．我厂高压溶出采用的是蒸汽直接加热的溶出方式，管道化采用的是间接加热的溶出方式，这是造成它们能耗差别的主要原因。
3．降低高压溶出汽耗的主要途径是：提高预热温度、及时清洗，减轻结疤，提高传热系数，降低热损失、提高乏汽利用率、减少机组开停次数等。
4．降低氢氧化铝焙烧窑油耗的主要措施有：降低来料氢氧化铝水份、提高入窑空气和燃料的温度、控制适当的空气过剩系数、降低出窑（炉）废气温度、保证较高的重油质量。
5．降低蒸发汽耗的途径有两条，一是降低蒸发每吨水的蒸汽消耗（即降低汽水比），可以采取的措施是选择高效的蒸发设备、增加作业级数、采用合理的流程、合理利用二次蒸汽等；二是减少每吨产品氧化铝的蒸发水量，可以采取的措施是减少每吨产品氧化铝所需要的循环母液量（配碱量要合理）、提高精液浓度、减少进入流程中的水量等。
二、选择题：1．在氧化铝生产中，进行拜耳法配料时，需要配入一定量的CaO，其目的是为了消除 C 的危害。
A．Fe2O3B．SiO2 C．TiO2D．SO32．与高压溶出相比，管道化溶出的主要优点是B 。
A．维护方便B．能耗低C．操作简单D．运转周期长3．Al2O3与Na2O、Al2O3与Al(OH)3的分子量比值分别是 A 。
A．1.645，1.53 B．1.645，0.654C．0.608，1.53 D．0.608，0.654 4．在拜耳法配碱时，需要考虑三部分的碱量，下面四个选项中B是错误的。
A．母液自身结合的苛性碱B．进入溶液的SiO2结合的化学碱C．从矿石中溶出的Al2O3与赤泥中的SiO2结合的化学碱D．在溶出过程中由于反苛化反应损失的苛性碱5．常用来表示氧化铝生产能耗的单位是D 。
A．m3/吨-氧化铝B．吨/吨-氧化铝C．公斤/吨-氧化铝D．公斤标煤/吨-氧化铝三、判断题：1．高压溶出的溶出温度为248℃，管道化溶出的溶出温度为280℃，由于管道化的溶出温度比较高，所以管道化溶出的能耗要高于高压能耗。
改好的物料平衡及热平衡计算
改好的物料平衡及热平衡计算第二篇物料平衡及热平衡计算一.物料平衡计算1.1原始条件⑵燃料成分，％种类 FCd AdVd Std H 2O 焦碳 85.85 12.76 1.39 0.69 4.12 煤粉 76.63 10.93 12.44 0.47 挥发分品种 CO 2 CO CH 4 H 2 N 2 O 2 V 焦 23.02 22.45 3.88 20.29 29.36V 煤43.1714.748.09⑶确定冶炼条件 Rd=0.45 风温：1100度炉尘 20kg/t铁水：1500度炉渣：1500度炉顶煤气温度：200度一配料计算1 矿石和溶剂的用量计算设矿石为X ，溶剂为Y由Fe 平衡：945.16+945.16×0.003/0.997+20×0.415=0.5897X+0.0138Y+320×0.1276×0.0425+160×0.1093×0.024由碱度R0.06030.52363200.12760.03541600.10930.04200.06091.14.80.061140.01863200.12760.51691600.10930.6023200.0643602.8X Y X Y ++??+??-?=++??+??-?-?由以上两式解，得 X=1617,Y=63.853 1.4.炉渣成分的计算⑴炉渣中CaO 的量: G CaO 渣=131.866kg/t ⑵炉渣中SiO 2的量:G SiO2=119.878kg/t ⑶炉渣中FeO 的量: G FeO 渣=945.16×0.00372* 3.66/0.99756kg t=⑷炉渣中MgO 的量:G MgO 渣=0.0235×1617+0.0086×63.853+320×0.1276×0.0157+160×0.10 93×0.0135-20×0.0421=38.584 kg/t ⑸炉渣中MnO 的量:G MnO 渣=0.0017×1617×71/55×50%=1.07kg/t式中: 50%—锰元素在炉渣中的分配率⑹炉渣中Al 2O 3的量:故G Al2O3渣=0.0154×1617+0.0087×563.853+320×0.1276×0.3773+160×0.1 093×0.3133-20×0.0019=45.714kg/t ⑺炉渣中S 的量: G S 渣原料﹑燃料带入的S 总量:S 1 =0.0033×1617+320×0.0069+160×0.0047=3.493 kg/t 进入生铁的S 量: S 2 =1000S%=1000×0.026%=0.26kg/t 进入煤气的S 量: S 3 = G S 5%=3.493×0.05=0.175kg/t 进入炉尘的S: S 4=20×0.0013=0.026kg/t进入炉渣的S:S= 3.493-0.175-0.26-0.026=3.032kg/t⑴生铁含磷[P]:[P]=(0.0056×1617-0.0013×20) ?1000100=0.088⑵生铁含锰[Mn]: 故[Mn]=1.07×7155×1000100=0.080⑶生铁含碳[C]:[C]= 100-94.516-0.48-0.08-0.026-0.088＝4.81 2..物料平衡计算 2.1.风量的计算 C 直=2824×4.8+5512×2.16+6260×0.88+5612×0.45×948.74=96.57kg3200.85851600.766396.580.7%3200.85851600.7663200.214 446.74245.94.C K g =?+?--?+?-?-=燃（）V O2=3245.94*22.4229.5424m=.2104.0015.05.0)015.01(21.02=?+-?=O2321071O V V mO ==风1386.75G V r K g=?=风风空气2.2炉顶煤气成分及数量的计算⑴甲烷的体积V CH4① 由燃料碳素生成的甲烷的量为：V CH4碳=2.78×322.4 5.1912m=② 焦炭挥发分中的甲烷的量为：V CH4焦=320×0.0139×0.0388×22.4/16=0.24 ③ 故V CH4=5.19+0.24=5.43m 3 ⑵氢的体积V H2① 风口燃烧生成：V H2=V 风×0.015=16.073m② 焦碳和煤粉中带入的：V H2=(320×0.0139×0.2029+160×0.1244×0.4317)×22.4/2=106.35 3m ③ 生成CH 4的H 2V H2=2.78×22.4/12×2=10.383m ④ 参加还原的H 2 V H2=(a+b)40%=48.973m 故V H2=①+②-③-④=63.073m⑶二氧化碳的体积V CO2 ①间接还原生成a:Fe 2O 3+CO →2FeO+CO 2V CO2 =（0.786×1617+0.0197×63.853-20×0.2144）=177.60m 3 ② FeO + H 2 → Fe + H 2O72 22.4γH ×945.16*725648.99 所以γH =0.1295V CO2=945.16×22.4/56×（1-0.45-γH 2）=158.98③石灰石分解产生的CO 2量为：V CO2分=G 熔CO 2%熔22.4/44=0.4208Y ×22.4/44=13.68 m 3④焦炭挥发分中CO 2的量为：V CO2挥= 380×0.0139×0.2302×22.4/44=0.62 m 3故V CO2=①+②+③+④=350.016 m 3⑷一氧化碳的体积V CO① 分口前碳素燃烧生成的CO 量为：V CO 燃=G C 燃22.4/12=245.94×22.4/12=459.09m 3② 间接还原消耗的CO 量为：V=336.58m 3③ 焦炭挥发分中的CO 量为：V CO 挥=320×0.0139×0.2245×24/28=0.799m 3 ④ 直接还原生成CO 量为：V CO 间=96.57×22.4/12=180.26m 3 故V CO = ①+④+③-②=303.35m 3 ⑸氮气体积V N2①鼓风带入的N 2量为：V N2风=1071×(1-0.015)×79%=833.4 m 3②焦炭和煤粉带入的N 2量为：V N2焦+煤=（320×0.0139×0.2936+160×0.1244×0.1474）×22.4/28=3.39 m 3故V N2= V N2风+ V N2焦+煤=836.79m 330.2246440.1946280.5369280.040520.0035161.36/22.4kg mρ?+?+?+?+?==煤气 1.361558.6562119.77G kg=?=煤气二.热平衡计算1热量收入Q 收⑴碳素氧化放热Q C① 碳素氧化为放出的热量Q CO2+COQ CO2+CO =(303.35-0.799)×5241.72+（177.60+158.98）×17869.5=7601347.45kJ式中 17869.5—C 氧化CO 2为放热,kJ/m 3 式中 5241.72—C 氧化CO 为放热,kJ/ m 3 ⑵鼓风带入的热量Q 风Q=(1071×98%×98.5%×1.4233+1071×98%×1.5%×1.7393)×1100=1648727.32kJ式中Q 空气—在11000C 下空气的热容量，其值为1.4233kJ/(m 3×0C) Q 水汽—在11000C 下水汽的热容量，其值为1.7393kJ/(m 3×0C)⑶氢氧化放出热：Q H2=(48.97+2.78×22.4/12)×10788.58=640302.22 kJ式中10788.58氢氧化水为放热,kJ/ m 3 ⑷成渣热Q 渣：石灰石分解产生的CaO 和MgO 与SiO 2反应热。
物料平衡计算
物料平衡计算烧成车间生产能力和工厂生产能力的计算1．年平衡法（1）要求的熟料的年产量： Q y =100100d eP---G y式中Q y －要求的熟料年产量（t 熟料/年） G y －工厂规模（t 水泥/年） d －水泥中石膏掺入量（％） e －水泥中混合材的掺入量（％） P －水泥的生产损失（％），可取为3～5％150万吨普通硅酸盐水泥，石膏掺入量为3％，混合材的参入量为8％。
水泥的生产损失取为4％。
150万吨普通硅酸盐水泥熟料量为700000×（1-0.03-0.08）=1335000吨 水泥厂每年除去检修的日子生产水泥的天数为330天 日产熟料量为1335000/330=4045t/d Q y =100100d eP---G y =（100-3-8）1500000/（100-4）=1390624（t 熟料/年）（2）窑的台数： n=y h,lQ 7920Q η式中n －窑的台数Q y －要求的熟料年产量（t 熟料/年） Q h,l －所选窑的标定台时产量（t /台•h ）η－窑的年利用率，以小时表示。
不同窑的年利用率可参考下列数值：湿法窑0.90；传统干法窑0.85；机立窑0.8～0.85；悬浮预热器窑、预分解窑0.85；7920－全年除去检修日子外窑工作的小时数，全年的工作日为330天。
项目方案生产能力操作转速r/min停留时间min物料负荷率％窑内物料量t物料运动功耗KWh/h单位熟料物料耗功KWh/t计算窑衬厚mm单位有效容积产量t/m3·D计算简式t/d t/hΦ 4.0×64m斜度:4.0％L/D=162350 97.6 4.2 19.3 6.4 42.4 206.2 1.55 200 4.92nT4.980=nG熟料20293.0=ϕn=yh,lQ7920Qη=1390624/(7920×0.85×97.9)=1.98（3）烧成系统的生产能力可按下列各各式计算：熟料小时产量：,h h lQ nQ= =1.98×97.9=193.8 (t /h)熟料日产量：24d hQ Q= =24×193.8=4652.2(t /d)熟料年产量：7920y hQ Qη==7920×0.85×193.8=1304661.6 (t/y) （4）工厂的生产能力可按下列各式由烧成车间的生产能力求得：水泥小时产量：100100h hPG Qd e-=--=（100-4）193.8/ (100-3-8)=225(t /h)水泥日产量：24d hG G==24×225=5400(t /d)水泥年产量：7920y hG Gη==7920×0.85×225=1514700(t/y)2. 原、燃材料消耗定额的计算（1）、材料消耗定额①考虑煤灰掺入时，1t熟料的干生料理论消耗量100100TSKI-=-式中K干——干生料理论消耗量（t/t熟料）I——干生料的烧失量（%）S——煤灰掺入量，以熟料百分数表示（%）单位熟料耗煤量为myr=1.19 kg/kg-熟料S= GA×myr=1.741×1.19×1000/84.03=20.7%（t/t熟料）参数I=[49.57×135.73+4.378×(28.24-0.2)+1.442×2.31] /[1.741+135.73(1-0.0103)+(28.24-0.2)(1-0.00876)+2.31(1-0.03608)] =41.14%10010020.71.3510010041.27T S K I --===--（t/t 熟料）②考虑煤灰掺入时，1t 熟料的干生料理论消耗定额：1T A 100K 100 1.35==1.33100+G 100+1.741K ⨯=生（t/t 熟料）③考虑生产损失时，1t 熟料的干生料理论消耗定额1100K 100 1.331.39100-P 1004K ⨯===-生生生（t/t 熟料）式中K 生——干生料消耗定额（t/t 熟料） P 生——生料的生产损失（%），一般3%～5% ④各种干原料消耗定额K K x =原生式中K 原——某种干原料的消耗定额（t/t 熟料） x ——干生料中该原料的配合比名称石灰石 粘土 铁粉 煤灰 干生料中该原料的配合比（%） 82.67 15.50 0.77 1.05 干原料的消耗定额1.170.220.010.015（2）干石膏消耗定额3.50.0396(100)100-3.5-8.2d d K de ===--（t/t 熟料）式中K d ——干石膏消耗定额（t/t 熟料）d 、e ——分别表示水泥中石膏、混合材的掺入量（%）。
物料平衡计算
物料平衡计算
7.物料平衡计算方法：
7.1 物料平衡计算：
配料平衡= 实际配料量（kg）
×100% 批理论配料量（kg）
物料平衡范围：99.5~100.5%
压片平衡= 【成品片重量（kg）+可回收量（kg）+不合格品量（kg）
+废弃量（kg）】×100%
领取颗粒重量（kg）
物料平衡范围：98%--100%
内包装平衡= 【实际产量（板）+取样量（板）+不合格品量（板）+废弃量
（板）】×100%
理论产量（板）
物料平衡范围：99.5%~100.5%
包装平衡= 【成品箱数（箱）×1板×10盒×20包+零头（包）×
1板×10盒+取样量（盒）×1板+不合格品量（板）】
×100%
半成品数量（板）
物料平衡范围：98%~102%
成品物料平衡= 成品入库数量+留样数量+不合格数量
×100% 理论产量（粒）
标签和类标签的包材物料平衡达100% 7.2技术经济指标：
7.2.1成品率：（理论收率）
成品率= 成品入库数量+留样量
×100% 理论产量
7.2.2成本：
成本=
车间成本（元）
成品与入库数量（片）7.2.3一次合格率：一次合格率= 一次合格品数
×100% 成品数。
物料衡算实例
例：在面糖类食品中，面包生产工艺较为复杂，
采用不同的发酵法，投料次数不同，每次投料 种类、重量不一。现以二次发酵法生产面包为 例，说明物料衡算的基本方法。 已知：班产量 1400 公斤。食品规格二两糖圆面 包。 配方： 标准粉100 公斤 鲜酵母0.6 公斤（是面粉的0.6 ％） （*） 白砂糖10公斤（是面粉的10％） 植物油 1公斤（是面粉的1％）精盐0.75公斤（是面粉的 0.75％） 鸡蛋4公斤（是面粉的4％）糖精0.014 公斤（是面粉的0.014％） 求：绘制物料平衡图（以班次计算）。
关于酵母加入量问题：一般说来，对于
同品种、同条件的面团，加入发酵力相 等的酵母，若酵母用量适当时，其繁殖 率最高，面团发酵速度最快。若降低或 过分增加酵母用量，其繁殖率反而下降， 面团的发酵速度会显著减慢。所以在面 团发酵时，可以用增加或减少酵母的用 量来适应面团的工艺要求。实验证明用 标准粉生产而包时，酵母的用量以面粉 的 0.5-0.75 多为宜。用特制粉生产面包时， 酵母的用量约为面粉的0.6-2多。
b.第二次调粉投料第二次调粉投料应将第一次
发酵的面团———醪子计算在内。除此之外， 还应： 留出干面粉1400 ×3％＝42公斤 加入面粉1400一560一42＝798公斤 加水量798 × 40％=319.2公斤 砂糖140 - 0.84 =139.16公斤 糖精200克 植物油14公斤 鸡蛋56公斤 食盐10.5公斤 第二次调粉投料量应将第一次发酵的面团 —醪 子（ 793.24 公斤）计算在内。所以第二次投料 量为： 795.24＋798＋319.2＋139.16＋0.2＋14＋56＋10.5 ＝2130.3公斤 总投料量为2130.3＋42（千粉）二2172.3公斤
工厂设计概论-物料平衡计算例题
工厂设计概论-物料平衡计算例题例 题 计 算 过 程1.某厂年产100万m 2釉面砖，产品规格152×152×5mm ，物料平衡计算的主要参数及结果见表1及表2。
表1 主要生产工序处理量产品名称规格 mm 单位面积质量kg/m 2年 产 量 釉 烧 万m 2 t 损失率%万m 2/年t/年 釉面砖152×152×5101008装窑、施釉素烧、干燥 损失率万m 2/年t/年 坯：釉 灼减% 损失率%万m 2/年t/年 194:6815成 型喷雾干燥 新坯料加工量（干基）损失率% 万m 2/年 万片/年t/年 损失率%t/年 成型回坯率%喷干回坯率% t/年 10583表2 坯料配方原料名称 石英 长石 砂石 石灰石 滑石 苏州土 紫木节 东湖泥 废素坯 合计配方（%）2332810467119100解：A 计算过程如下 ⑴年产量年出窑量=100×104m 2×10kg/m 2×10-3kg=10000 （t ） ⑵釉烧 年装窑量=烧成废品率年出窑量-1=)/(7.108%8110022年万万m m =- =年/10870t⑶装窑、施釉年施釉量=%11/7.10812-=-年万施釉废品率年装窑量m=年年/10980/109832t m =年需釉料量10980×6%=658.8t/年 ⑷素烧、干燥年干燥量（釉+坯）=%1518.109,1-=-干燥损失率素烧年施釉量=年万/2.1292m换算成t/年：Θ坯：釉=94:6 ∴坯重9.4kg/m 2坯年干燥量=灼减坯重坯釉年干燥量-⨯+1)(%8110/4.9102.1293224-⨯⨯⨯=-m kg m=)/(13198年t⑸成型年成型量=%1012.12912-=-年万成型损失率坯年干燥量m)/(6.1432年万m ==)/(14665%10113198年t =-规格152×152×5mm 的釉面砖1m 2以44片计 成型量（万片/年）=143.6×44=6314(万片/年)⑹喷雾干燥年喷雾干燥量=年喷干损失率年成型量/15437%51146651t =-=-⑺新坯料加工量（干基）新坯料加工量（干基）年回坯量年喷雾干燥量-=)(成型回坯率年成型量喷干回坯率年喷干量年喷雾干燥量⨯+⨯-= =)/%](814665%315437[)/(15437年年t t ⨯+⨯==)/(13800年t表2 坯用原料加工量计算表（干基）原料名称石英长石砂石石灰石滑石苏州士3#紫木节东湖泥废素坯合计配方（%）23 3 28 10 4 5 7 11 910新坯料加工量（t/年）317441438641380552690 966151812421380球磨、过筛除铁损失率%1 1 1 1 1 1 1 1 1t/年320641839031394558697 976153312551394轮碾损失率%2 2 2 2 2 2 2 2 2t/年327142739831422569711 996156512814224粗碎损失率%2 2 2 2 2 - - - 2t/年333843640461451581711 9961565130611176洗选损失率%10 10 10 5 10 5 15 10 5t/年37094844516152864574911711738173515915原料进厂量储运损失率%3 3 3 3 3 3 3 3 -含水率%- - - - - 5 7 14 -湿基t/年38244994655157566581212992084137515413釉用原料加工量计算方法同坯料计算。
物料衡算(例子)
物料衡算（例子）2万吨/年pvc厂工艺设计第三章物料衡算闫策020238第三章物料衡算＆3.1流程示意图3.1.1画流程示意图vc、水vc10000kg软水分散剂其它助剂回收vcmpvc、助剂naohpvc、水、空气pvc、水沸腾床干燥器pvc、水、空气vc、水聚合釜pvc、助剂naoh溶液汽提塔naoh气pvc水热风流损失pvc损失vcvc、水助剂、pvc混料槽干pvc、水燥器筛分包装离心机水蒸气水蒸气损失pvc损失vc损失pvc损失vc洗涤热水去母液池pvc水热风3.1.2化学反应方程式：3.1.3确认排序任务：聚合与沉析（混料槽）均属于间歇操作，需要建立时间平衡。
由设计任务和生产现场可知生产规模、生产时间、消耗定额、各步损失以及聚合配方等工艺操作条件。
可以顺流程展开计算，并按间歇过程与连续过程分别确定基准依次计算。
间隙过程基准：kg/釜；已连续过程基准：kg/h＆3.2生产数据3.2.1全装置生产数据1、生产规模：20000吨pvc/年2、生产时间：8000h第40页2万吨/年pvc厂工艺设计第三章物料衡算闫策0202383、生成釜数据：1）体积：33m32）装料系数：0.93）每釜投料量：10t4）平均每釜产量：8486k4、生产周期1h21h充氮再抽真空至600mmhg……………………………………………………………………22h加单体、助剂、水……………………………………………………………………………31h升温……………………………………………………………………………………………2抽真空至600mmhg……………………………………………………………………………反应……………………………………………………………………………………………6h排气、清物料…………………………………………………………………………………2h清釜……………………………………………………………………………………………11h6合计……………………………………………………………………………………………12h5、损耗分配聚合车间总收率为94.8％。
物料平衡计算范文
物料平衡计算范文物料平衡计算是生产过程中的一项重要工作，通过对物料的进、出、消耗等进行量化和分析，可以了解物料的流向和利用情况，从而为生产过程的优化提供依据。
下面以化工厂的生产线为例，详细介绍了物料平衡计算的具体过程和方法。
化工厂的生产线主要生产甲醇，其主要原料为甲烷和水。
生产线上还有其他辅助原料和产物，包括甲烷的燃烧产物二氧化碳和水蒸汽。
为了实现对物料平衡的计算，首先需要建立物料的流程图，明确每个物料的进、出、消耗等情况。
甲烷作为主要原料，通过管道每小时进入生产线3000立方米，同时甲烷的燃烧产生二氧化碳和水蒸汽，二氧化碳和水蒸汽分别以每小时1500立方米和1000立方米的速率进入大气。
生产经过反应后产生甲醇，甲醇以每小时2000千克的速率从生产线输出。
根据物料流程图，可以列出物料平衡方程式。
甲烷的进、出、消耗分别为：进：3000 m3/h × 1 kg/m3 = 3000 kg/h出：0 kg/h消耗：3000 kg/h甲烷燃烧产生的二氧化碳和水蒸汽的进、出、消耗分别为：二氧化碳：进：0 kg/h出：1500 m3/h × 1.98 kg/m3 = 2970 kg/h消耗：2970 kg/h水蒸汽：进：0 kg/h出：1000 m3/h × 0.60 kg/m3 = 600 kg/h消耗：600 kg/h甲醇的进、出、消耗分别为：进：0 kg/h出：2000 kg/h消耗：-2000 kg/h (表示产生的甲醇)根据以上物料平衡方程式，可以计算出甲烷、二氧化碳、水蒸汽和甲醇的进、出、消耗数量。
进一步地，可以将这些数据用于计算不同物料的流量百分比、质量百分比等指标，从而了解物料的利用和损耗情况，为生产线的优化提供依据。
此外，物料平衡计算还可以用于评估生产过程中的物流效率和能源利用情况。
例如，在甲烷的燃烧过程中，二氧化碳和水蒸汽的产生带走了一部分热能，这部分热能可以通过余热回收等方式进行利用，提高能源利用效率。
物料衡算例题3-4
例3：转化率计算例3：丁二烯溶液聚合采用等温连续釜式操作，聚合属于一级反应。
图X：串联的槽式聚合反应釜现通过实验测得：镍催化体系油溶剂丁二烯的表观动力学反应速度常数的关联式如下：k=[c*]=kp*a* [b0]kp=3.637*108*exp(-4455/T)对于一级反应，连续槽式反应器的反应转化率与反应速度常数之间的关系为：cn=c0/(1+kτ)Nxn=1-cn/c0=1-1/(1+kτ)N式中：c0—反应物初始浓度，mol/Lcn—第N台釜内反应物的浓度, mol/Lxn—第N台釜内的反应物转化率k—聚合反应表观速率常数,min-1τ（用pt表示）—反应平均停留时间,minN—连续槽式反应器的台数[b0]—主催化剂的浓度,mol/Lkp—链增长速率常数,L/(mol.min)[c*]—活性链总浓度,mol/Lt—反应温度,Ka—催化剂利用率且已知：c0=1.92-5mol/L，聚合釜体积为12M3，平均停留时间为60min，聚合温度94℃，聚合温度下催化剂的利用率为0.27。
若聚合采用4釜串联操作，试确定满足聚合转化率为85℅时的主催化剂浓度和各釜纯转化率与累积转化率。
解：逐釜列出转化率的计算方程如下:--------------------------------------------------c0=1a=0.27pt =60T=273+94Kp=3.637*108*exp(-4455/T)--------------------------------------------------根据条件，可列方程求出k：--------------------------------------------------0.85-(1-1/(1+k*pt)4)=0 未知变量为k--------------------------------------------------b0=k/(kp*a)--------------------------------------------------c1=c0/(1+k*pt) 出口浓度x1=(c0-c1)/c0=(1-c1/c0) 纯转化率也是累积转化率y1=(1-c1/c0) 累积转化率--------------------------------------------------c2=c1/(1+k*pt)2x2=(c1-c2)/c1= (1-c2/c1) 纯转化率y2=(c0-c2)/c0= (1-c2/c0) 累积转化率--------------------------------------------------c3=c2/(1+k*pt)3x3=(1-c3/c2)y3=(1-c3/c0)--------------------------------------------------c4=c3/(1+k*pt)4x3=(1-c3/c4)y4=(1-c4/c0)--------------------------------------------------======================================================================计算文件与结果：VarName VarInit fx start reach CalcStyle rootN 1 2 3 4 5 6 71 c0 1 1 1 1 1 12 a 1 0.27 1 1 1 0.273 pt 1 60 1 1 1 604 t 1 273.15+94 0 0 1 367.153.67*100000000*exp(-4455/t)0 0 1 1972.12561223571 5 kp 10.001 1 0 0.01011420202243836 k 0.01 0.85-(1-1/power(1+k*pt,4))7 b0 0.001k/(kp*a) 1E-60.01 1 1.89947349341323E-58 c1 1 c0/(1+k*pt) 0 0 1 0.6223348040030929 x1 1 1-c1/c0 0 0 1 0.37766519599690810 y1 1 1-c1/c0 0 0 1 0.37766519599690811 c2 1 c1/(1+k*pt) 0 0 1 0.387300608273567x2 1 1-c2/c1 0 0 1 0.3776651959969081213 y2 1 1-c2/c0 0 0 1 0.61269939172643314 c3 1 c2/(1+k*pt) 0 0 1 0.241030648140208x3 1 1-c3/c2 0 0 1 0.3776651959969081516 y3 1 1-c3/c0 0 0 1 0.75896935185979217 c4 1 c3/(1+k*pt) 0 0 1 0.150001761169075x4 1 1-c4/c3 0 0 1 0.3776651959969081819 y4 1 1-c4/c0 0 0 1 0.849998238830925 计算条件：求根精度：0.000001；松弛因子：0.9；允许迭代次数：20；实际迭代次数：9。
物料衡算计算举例
换算成2吨的福尔马林:
输入: 98%甲醇: ( 89.21/0.98) ×(2000/174)=1046kg 空气： ( 120 ×2000)/174=1386kg 水： ( 67.3 ×2000)/174=773kg 总计: 3199.00 kg
输出: 福尔马林: 2000kg 废气： ( 103 ×2000)/174=1183.9kg 损失： ( 1.28 ×2000)/174=14.5kg 总计: 3198.40 kg
产物作乙烯的平衡: 0.222Rp=0.222Rc+0.5 Rp=6.75mol
• Rc=4.5mol
• p=2.25mol
• Rc/p=2
求总转化率为90%的循环比？
• 以2mol进料乙烯为计算基准 • 1) 进料FF中乙烯:2mol • 生成环氧乙烷: 2 × 0.90=1.8mol • 产品中含有未反应的乙烯: 2-2 × 0.90=0.2mol
产物作乙烯的平衡: 0.1818Rp=0.1818Rc+0.4 Rp=8.8mol
Rc=6.6mol
p=2.2mol
Rc/p=3
求总转化率为75％的循环比？
• 以2mol进料乙烯为计算基准
• 1) 进料FF中乙烯:2mol
• 生成环氧乙烷: 2 ×0.75=1.5mol
• 产品中含有未反应的乙烯: 2-2 ×0.75=0.5mol
• 合计
2.142 kmol=64.26kg
• 损失的甲醛: 2.142 ×2%=0.0428 kmol=1.26kg
• 生成福尔马林的甲醛: 64.26-1.26=63kg
• 得到的福尔马林: 63/0.3622=174kg
• 福尔马林中甲醇的量: 174 ×7.96%=13.85kg
物料和能量平衡和例题讲解
列出总物料和各组分的衡算式，再用代数法求解。
1.2.3 无化学反应过程的物料平衡
若每个股流有n个组分，
P, xPi
则可列出下列衡算式：
F, xFi
1
过程
2
总物流衡算式
FPW
3
W, xWi
各组分的衡算式
FF xiPP xiWW xi
F——进入体系的物料； P、W——输出体系的物料； xFi、xPi、xWi——分别为F、P、W中组分i的质量分数（对 于没有化学反应的过程，也可用摩尔数）。
1.2.3 无化学反应过程的物料平衡
若物料中有n个组分，可列出n个组分的衡算式和一 个总物料衡算式，共n+1个衡算方程
归一定律
xF 1xF2xF＝ n1
n
xF i 1
i 1
xP 1xP2xP＝ n1 xW 1xW 2xW ＝ n 1
n
xP i 1
i 1
n
xW i1
i 1
n+1个方程中，只有任意n个方程是独立的。 对有n个组分的体系，只需求解n个未知量。
1.2.2 基本方法
例：含CH4 90％和 C2H6 10％(mol％)的天然气与空 气在混合器中混合，得到的混合气含CH4 8％。 试计算100mol天然气应加入的空气量及得到的 混合气量。
100mol 天然气 CH4 0.90 C2H6 0.10
1 2
Amol 空气
混合过程
Mmol 混合气 CH4 0.08 C2H6 x 空气 1-0.08-x
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。
1.2 物料平衡
1.2.1 基本概念
化工计算第四章物料衡算及课后习题及答案
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
用方框表示过程中设备，用线条箭头表示出每 股物流的途径和流向注明所有已知和未知变量（未 知变量用符号表示）。流股多时要将其编号。 3、确定衡算体系 根据已知量和未知量划定体系，应特别注意尽 量利用已知条件，要求的未知量要通过体系边界， 且应使通过边界的物料流股的未知项尽量少。 4、 写出化学反应方程式 包括所有主副反应，且为配平后的，将各 反应的选择性、收率注明。
部转入F中，是否存在F中氧等于0.2Q关系。 2、如果题目未给出F中水的含量而给出了F值，可 否对水衡算直接求出F中水的含量？ （二）、分离 例 4—4 （P79~80） 例4—5（P80）
一般化学反应过程，ΔE≤42kJ/g，则 Δm=5×10-12kg。变化量<十亿分之一。
一般物理过程的ΔE更小，故质量守恒定律通 常可用。
无化学反应的体系的物料衡算式：
输入体 输出体 体系内 系的物 = 系的物 + 积累的 料量 料量 物料量 （4—1）
化学反应时，对任一组分或元素的物料衡算式为： 输入体 反应生 反应消 输出体 体系内 系的物 + 成的物 - 耗的物 = 系的物 + 积累的 料的量 料的量 料的量 料的量 物料量 (4-2) （4—2）式可作为 总物料衡算式 组分物料衡算式 元素物料衡算式
边界—— 体系与环境的分界线（人为地圈定）。
衡算中只涉及通过（进出）边界的物料流股。 其余可不考虑。
第三章物料衡算习题1
2020.2 × 95% = 1919.2
kg
以此作为物料衡算基准
反应釜的物料衡算图见图2—1
马来酸双酯 NaHSO3 反应釜 磺基琥珀酸双已酯钠
设主反应过程中消耗的马来酸双酯为x吨， 亚硫酸氢钠y吨，则根据反应方程式 磺基反应：
O CH CH C C O OC6H13 CH cat NaSO3 CH
H+
2C 4 H 2 O3 + 3C 6 H 14 OH → C 6 H 28 O 4 + C10 H 16 O 4 + H 2 O
2*98
3 *102 z
284
200
18
w
1404.8
u
p
顺酐的消耗量为：
2 × 98 × 1404.8 kg = 969.5 284
乙醇的消耗量为：
3 × 102 × 1404.8 = 1513.6 284
马来酸单酯生成量为：
kg
水的生成量为 ：
200 × 1404.8 kg = 989.3 284
18 × 1404.8 = 89.1 kg 284
由于生产过程中要求己醇少过量40%， 即实际生产过程中己醇用量为 1513.6*40%+1513.6=2119 kg ∴生产过程中的投料比为：顺酐比己醇
×
物料衡算的方法与步骤 物料衡算是在给定某些物料量的值的情况下求解另一些 物料量的值。步骤如下： 1.收集计算数据 （1）原料、辅料、中间产物及产品的规格 （2）过程中单位时间内的物流量 （3）有关消耗定额 （4）有关转化率、选择性、单程收率 （5）有关物理化学常数的相对密度、视比重、 相平衡常数。 2．画流程图 3．确定衡算范围 4．选定计算基准 5．列出输入—输出物料平衡表
材料工业设计计算题
1.已知：需烘干的湿物料量M（t/y），烘干前、后物料的含水量分别为wl、w2 (%)，烘干热耗q(kJ /kg水分)，干煤低位热值Qd (kJ/kg干煤) ，煤的生产损失率Pf (％)，烧成系统生产能力Qc(熟料t/y）。
请推导水分蒸发量（W）以及烘干用干煤消耗定额Kf2 (t/t熟料）的计算式。
解：烘干前含水质量为M wl（t/y），烘干后含水质量为（M wl-W）（t/y）则：（M wl-W）/(M-W）=w2解得：W=M（wl-w2）/(1-w2 )（t/y）需烘干的湿物料量M（t/y），而烧成系统生产能力Qc(熟料t/y），则生产1t熟料的水分蒸发量为W/Qc（t）有能量守恒得：W/Qc ×q=Kf2 ×Qd ×（1-Pf ）解得：Kf2=Wq/（Qd（1-Pf ）Qc ）(t/t熟料）2.已知回转式烘干机的产量为G(t/h)，干物料含水率w2(%)、湿物料含水率w1(%)，回转式烘干机的单位容积蒸发强度A(kgH2O/m3·h）、长径比L/D = k求：水分蒸发量（W）、回转式烘干机的长度（L）和内径（D）解：烘干后含水量为Gw2 (t/h)，烘干前含水量为（Gw2+W）（t/h)，烘干前物料质量为（G+W）（t/h)则：（Gw2+W）/（G+W）=w1解得：W=G（w1-w2）/（1-w1）(t/h)由题目得：W = 1/4πD2LA × 1000并且L/D = k综上两式子得到：D=（W/（250πkA）1/3 (m)L=（W/（250πA）1/3 k2/3 (m）3.设计规模：日产5000吨水泥熟料（熟料的50%用于制备水泥、50%用作商品熟料）水泥配比：熟料/矿渣/石膏＝80/15/5生料消耗定额：石灰石128kg/100kg熟料，粉砂岩20kg /100kg熟料，页岩3kg /100kg熟料，铁矿石3kg /100kg熟料主要工艺技术指标：参考《水泥工厂设计规范_GB50295-2008》以及已投产同类生产线的技术水平，合理选取任务：1）设计全厂工艺流程，绘制工艺流程框图；2）生料粉磨系统、水泥磨系统、烧成系统的主机设备配置及工艺流程设计，绘制生料粉磨系统、水泥磨系统的工艺流程示意图。
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例 题 计 算 过 程
1.某厂年产100万m 2釉面砖，产品规格152×152×5mm ，物料平衡计算的主要参数及结果见表1及表2。
解：A 计算过程如下 ⑴年产量
年出窑量=100×104m 2×10kg/m 2×10-3kg=10000 （t ） ⑵釉烧 年装窑量=
烧成废品率
年出窑量
-1
=
)/(7.108%
8110022
年万万m m =- =年/10870t
⑶装窑、施釉
年施釉量=%
11/7.10812-=-年
万施釉废品率年装窑量m
=年年/10980/109832t m =
年需釉料量10980×6%=658.8t/年
⑷素烧、干燥
年干燥量（釉+坯）=
%
1518
.109,1-=-干燥损失率素烧年施釉量
=年万/2.1292m
换算成t/年：
坯：釉=94:6 ∴坯重9.4kg/m 2
坯年干燥量=
灼减
坯重
坯釉年干燥量-⨯+1)(
%
8110/4.9102.1293224-⨯⨯⨯=-m kg m
=)/(13198年t
⑸成型
年成型量=%
1012.12912-=-年
万成型损失率坯年干燥量m
)/(6.1432年万m =
=
)/(14665%
10113198
年t =-
规格152×152×5mm 的釉面砖1m 2以44片计 成型量（万片/年）=143.6×44=6314(万片/年) ⑹喷雾干燥
年喷雾干燥量=
年喷干损失率年成型量/15437%
5114665
1t =-=-
⑺新坯料加工量（干基）
新坯料加工量（干基）年回坯量年喷雾干燥量-=
)(成型回坯率年成型量喷干回坯率年喷干量年喷雾干燥量⨯+⨯-= =)/%](814665%315437[)/(15437年年t t ⨯+⨯==)/(13800年t
表2 坯用原料加工量计算表（干基）
釉用原料加工量计算方法同坯料计算。
⑻各种原料年新坯料加工量（干基）
各种原料年新坯料加工量（干基）=年新坯料加工量×该原料在配方中的百分比如：石英=13800×23%=3174t/年，其它依此类推。
⑼球磨、过筛、除铁
各原料量=各原料新坯加工量÷（1-损失率）
如：石英=3174÷（1-1%）=3206 t /年，其它依此类推。
⑽轮碾
轮碾=各原料量÷（1-损失率），其它依此类推。
如：石英=3206÷（1-2%）=3271 t /年，其它依此类推。
⑾粗碎
粗碎的计算同上
如：石英=3271÷（1-2%）
如：石英=3338÷（1-10%）=3709 t /年，其它依此类推。
⑿各原料进厂量（湿基）
各原料进厂量（湿基）=
()()
含水率储运损失率各原料处理量--11 如：石英=3709÷（1-3%）=3824 t /年，其它依此类推。
B 计算结果列表
2. 今拟建一座新型干法水泥厂，有关数据如下：
配合比
（%）
烧失量
（%） 天然水分（%）
石灰石 80.83 43.30 2.5 粘土 17.27 6.26 11 铁粉
1.90
1.00
3
煤灰掺入量:3.31%, 石膏外掺量5%, 矿渣外掺量12%, 生产损失全部取2 %, 窑的标定产量105t/h, 窑周运转时数 168 h 。
试计算： （周平衡法）
⑴ 熟料、水泥物料平衡量；
⑵ 石灰石、粘土、铁粉的物料平衡量（干、湿） 解: ⑴熟料产量：
熟料小时产量：Q h =nQ h1 =105t/h
熟料日产量:Q d =24Q h =24×105=2520 t/d 熟料周产量：Q w =168Q h =168×105= 17640 t/w （２）水泥产量：
G h =(100－2/100－5－12) ×105=124 t/h G d =24G h =124×24=2976 t/d G w =168G h =124×168=20832 t/w （３）生料烧失量：
S ＝ ∑某原料配合比×某原料烧失量 =80.83×0.433+17.27×0.0626+1.90×0.01 =36.1
（４）理论干生料消耗定额(t/t)：K
K 干=(100－3.31)/(100－36.1)=1.51 （５）实际干生料消耗定额： K 生=(100× K 干) )/(100－P) K 生=(100×1.51)/(100－2)=1.54 （６）石、土、铁消耗定额(t/t 熟料) ：
X ——干生料中该原料的配合比（%），W 0——该湿物所含的天然水分（%） K 石灰石=1.54×80.83 %=1.245 K 湿石灰石=(100×1.245)/(100－2.5)=1.277 K 粘土=1.54×17.27 %=0.267
K 湿粘土=(100×0.267)/(100－11)=0.300 K 铁粉=1.54×1.90 %=0.029
K 湿铁粉=(100×0.029)/(100－3)=0.0299
)/(100100h t Q e d p G h h
⋅---=K T x
K K ⋅=生原0
100100W K K -=
干湿
（７）各原料需要量：
各原料需要量=各消耗定额×熟料量
如：干基的计算
×Q h=1.245×105t/h =130.7(t/t熟料)
石灰石小时产量=K
石灰石
石灰石天产量=K
×Q d=1.245×2520 t/d =3137(t/t熟料)
石灰石
×Q w=1.245×17640 t/w=21962 (t/t熟料) 石灰石周产量=K
石灰石
（8）B计算结果列表
表1
3．已知某浮法玻璃厂年生产平板玻璃200 万重量箱，年工作日340 天，综合成品率72% ，碎玻璃损失率0.5% ,玻璃获得率为82.3% ，原料及配比如下:
试计算：
（1）玻璃熔窑所须的平均日熔化量（t/d）
（2）需由配合料熔成的玻璃液量（t/d）
（3）配合料日用量（t/d）
（4）各种原料实际用量（湿基）(t/d)
3.解: （1）玻璃熔窑所须的日熔化量=综合合格率
年工作日每重箱重量
年产量⨯⨯
=
%
7234050
2000000⨯⨯ =408496kg/d=408.50（t/d ）
产生的碎玻璃量=玻璃日熔化量×（1-综合合格率）
=408.50×（1-72%）=114.38（t/d ）
碎玻璃回收量=碎玻璃量×（1-碎玻璃损失率）
=114.38×（1-0.5%）=113.81（t/d ）
（2）由配合料熔成的玻璃液量=玻璃日熔化量-碎玻璃回收量
=408.50-113.81=294.69（t/d ）
（3）配合料日用量=由配合料熔成的玻璃液量/玻璃获得率
=294.69/82.3%=358.07（t/d ）
（4）各种原料干基用量=配合料日用量×各种原料的比例
各种原料湿基用量=各种原料干基用量/（1-水分%） 硅砂实际用量=358.07×59.2%/（1-4.5%）=221.97（t/d ） 长石实际用量=358.07×1.2%/（1-1.2%）=4.35（t/d ） 白云石实际用量=358.07×14.1%/（1-0.6%）=50.79（t/d ） 石灰石实际用量=358.07×5.4%/（1-0.3%）=19.39（t/d ） 纯碱实际用量=358.07×18.8%/（1-1.3%）=68.20（t/d ） 芒硝实际用量=358.07×1.2%/（1-1.6%）=4.37（t/d ） 煤粉实际用量=358.07×0.10%/（1-5.5%）=0.38（t/d ）。