5能量衡算

汽化热
1、利用waston从已知温度的汽化热求另一温 度的汽化热
2、利用盖斯定律从已知的T1、P1条件下的汽 化数据求T2、P2条件下的汽化数据。
3、液体在沸点下的汽化热 4、根据对比压强、对比温度求汽化热 5、混合物的汽化热
溶解热
1、溶解热的估算 2、硫酸的积分溶解热 3、硝酸的积分溶解热 4、盐酸的积分溶解热 5、硫酸的无限稀释热 6、硝酸的无限稀释热 7、混酸的无限稀释热
热量衡算按能量守恒定律，在无轴功的条件下，进入 系统的热量与离开热量应该平衡，在实际中对传热设备的 热量衡算可由下式表示：
Q1＋Q2＋Q3＝Q4＋Q5+Q6
Q1——所处理的物料带入设备中的热量 Q2——加热剂或冷却剂传给设备和物料传递的热 量 Q3——过程的热效应 Q4——离开设备物料带走的热量 Q5——加热或冷却设备各部件所消耗的热量 Q6——设备向环境散失的热量
能量积累率＝能量进入率－能量流出率 2、当过程没有化学反应，并处于稳态时：
能量进入率＝能量流出率
四、能量衡算分类
能量有多种形式，势能、动能、电能、热能、化学能等等。
热量是一种最主要的能量形式，能量衡算实际上是热量衡 算，因此，在本节中主要讨论热量衡算。
热量衡算
单元设备热量衡算 系统热量衡算
五、设备的热量衡算方程式
第四章 能量衡算
一、目的和意义
1、可以计算能耗指标，比较多种生产方案，选定生产工艺 2、设备选择与计算的依据 3、组织、管理、生产、经济核算和最优化的基础。
二、能量衡算的主要任务
（1）确定各单元过程所需热量或冷量以及传热速率， 为其他工程，如供汽、给水等提供设计依据；
（2）化学反应常伴有热效应，导致体系的温度变化， 需确定为保持一定的反应温度所需的放热速率和传 热速率；
燃烧热 1、最简单的有机化合物 2、更复杂的键类和多数具有取代基的衍生物 升华热 熔融热
常用加热剂和冷却剂
1、常用的热源：蒸汽、热水、导热油、电、熔盐、烟道气 2、常用的冷源：冷却水、冰、冷冻盐、液氨 3、加热剂和冷却剂的选用原则： 在较低压力下可达到较高温度 化学稳定性高 没有腐蚀作用 热容量大 冷凝热大 无火灾或爆炸危险性 无毒性 温度易于调节 价格低廉
积分稀释热：恒温恒压下，将1mol溶剂加入于nmol 溶质中，该过程所产生的热效应(ΔH)
六、单元设备热量衡算步骤
（1）明确衡算对象，划定衡算范围，绘制设备的热平衡图 （2）收集有关资料 （3）选择计算基准温度 （4）计算各种形式热量的值 （5）列出热量平衡表
七、热量衡算应注意的问题
1、所有热量和可能转化成热量的其他能量 2、确定计算的基准 3、Q2等于正值表示需要加热， Q2等于负值表示需要冷却，对
（3）通过能量衡算，分析工程设计和操作中热量利用 是否经济合理，以提高热量利用水平；
（4）确定泵、压缩机等输送机械和搅拌、过滤等操作 机械所需功率。
三、能量衡算基本方程
在制药工程工艺计算中，根据能量守恒原理： 能量积累率＝能量进入率－能量流出率＋反应热生成率－反应热消耗率 1、当过程没有化学反应时：
于间歇操作，各段时间操作情况不一样，则应分段进行热量 平衡计算，求出不同阶段的Q2 4、查数据时，要注意使数值的正负号
八、有效平均温差
在设备选择与计算时，有传热面积的校核。根据Q2求 传热面积时，需要知道有效温差。
1、列管式换热器有效平均温差的计算Δtm 换热介质逆流流向 换热介质并流流向 其他并流 2、间歇式反应锅有效平均温差的计算 间歇冷却过程有效平均温差的计算 间歇加热过程有效平均温差的计算
（）
化学反应热的计算
1、用标准反应热计算 2、用标准生成热计算 3、用标准燃烧热计算
焓（kJ·mol-1，可以根据相关手册查询）
物理过程热效应
相变热：在恒定的温度和压力下单位质量或摩尔物质发生相的变化时的焓变
（汽化热，升华热，熔化热，冷凝热)
溶解与混合热：积分溶解热：恒温恒压下，将1mol溶质溶解于nmol 溶剂中，该过程所产生的热效应(ΔH)
Q2= Q4＋Q5+Q6- Q1-Q3
物料带入(带出）设备中的热量
（1）Q1与Q4计算 Q1（Q4）＝∑mCP (t－t0)
式中 m----物料质量（kg）； CP----物料平均等压比热容（KJ/kg℃）； t2----物料的温度（℃）； t0----计算基准温度（℃）。
m的数值可由物料衡算结果而定， t2的数值由生产工艺确定， CP则可从手册中查得，或用估算法得到。
消耗在加热或冷却设备上的热量
（2）Q5计算
式中
Q5＝∑MCP(t2－t1)
M---设备各部件的质量（kg）
CP---设备各部件的比热容kJ/(kg·℃) t1----设备各部件的初温度（℃） t2----设备各部件的终温度（℃）
设备向四周散失的热量
3）Q6计算
Q6＝∑AαT(tw－t0)τ
式中
A源自文库--设备散热表面积（m2）；
九、常用热力学数据的计算
比热容，汽化热，熔解热，溶解热，燃烧热
比热容
1、热熔的单位： 摩尔热熔，比热容 2、物质的热熔 A、气体的比热容（压强低于5×105Pa的气体，压强高于5×105Pa的气体） B、固体的比热容（元素的比热容，化合物的比热容） C、液体的比热容（有机化合物的比热容，水溶液的比热容） 3、混合物的热容 A、理想气体混合物的热容 B、真实气体混合物的热容 C、液体混合物的热容
加热剂和冷却剂用量的计量
1、直接蒸汽加热时的蒸汽用量 2、间接蒸汽加热时的蒸汽用量 3、冷却剂的用量（没有相变，有相变） 4、电能的用量 5、燃料的用量 6、压缩空气消耗量的计算 7、真空的消耗量
αT---散热表面向周围介质的联合给热系数W/(m2·℃)； tw ---器壁向四周散热的表面温度（℃）； to ---周围介质温度（℃）； τ ---过程连续时间（s）。
4）过程热效应Q3
过程热效应
化学反应热效应
物理过程热效应
（溶解、结晶、蒸发、冷凝、熔融、升华及浓度变化）
式中
Q3＝Qr＋Qp
Qr----化学反应热效应（kJ）； Qp----物理过程热效应（kJ）。