热工单位基本定义

热工单位基本定义及计算

一．热值定义

1千克某种固体（气体）燃料完全燃烧放出的热量称为该燃料的热值，属于物质的特性，符号是q，单位是焦耳每千克，符号是J/kg。热值反映了燃料燃烧特性，即不同燃料在燃烧过程中化学能转化为内能的本领大小。

标煤为标准煤（Standard coal ）的简称，由于各种燃料燃烧时释放能量存在差异，国际上为了使用的方便，统一标准，在进行能源数量、质量的比较时，将煤炭、石油、天然气等都按一定的比例统一换算成标准煤来表示（1公斤标准煤的低位热值为29307.6千焦耳，即每公斤标准煤为29307600焦耳）。

“标煤”是“标准煤”的简称能源的度量单位。各种能源由于所含热值不同，采用的实物计量单位也不一样。因此，为了便于对各种能源进行汇总计算，对比分析，应将各种能源的实物单位折算成统一的标准单位，即能源度量单位。我国目前采用标准煤为能源的度量单位，即每千克标准煤为29271千焦耳（7000千卡），也就是用焦耳去度量一切能源。

我国目前采用标准煤为能源的度量单位。国际制单位为焦耳。折算的方法是：以7000千卡度量各种燃料、动力能源。

参考系数

二．比热容

比热容(Specific heat Capacity)又称比热容量，简称比热(specific heat)，是单位质量物质的热容量，即单位质量物体改变单位温度时的吸收或释放的内能。比热容是表示物质热性质的物理量。通常用符号c表示。比热容与物质的状态和物质的种类有关。

一定质量的一物质，在温度升高时，所吸收的热量与该物质的质量和升高的温度乘积之比，称做这种物质的比热容(比热)，用符号c 表示。其国际单位制中的单位是焦耳每千克开尔文[J /(kg·K) ]或焦耳每千克摄氏度[J /(kg·℃)]。J是指焦耳，K是指热力学温标，即令1千克的物质的温度上升（或下降）1开尔文所需的能量。根据此定理，便可得出以下公式：

Q=cmΔT

Q为吸收（或放出）的热量；m是物体的质量，ΔT是吸热（放热）后温度所上升（下降）值，初中的教材里把ΔT写成Δt，其实这是不规范的（我们生活中常用℃作为温度的单位，很少用K，而且

ΔT=Δt，因此中学阶段都用Δt，但国际上或者更高等的科学领域，还是使用ΔT）。

在国际单位制中，能量、功、热量的主单位统一为焦耳，温度的主单位是开尔文，因此比热容的国际单位为J/(kg·K)，读作“焦[耳]每千克开[尔文]”。（[]内的字可以省略。）

常用单位：J/(kg·℃）、J/(g·℃）、kJ/(kg·℃）、cal/(kg·℃）、kcal/(kg·℃）等。注意摄氏度和开尔文仅在温标表示上有所区别，

在表示温差的量值意义上等价，因此这些单位中的℃和K可以任意互相替换。例如“焦每千克摄氏度”和“焦每千克开”是等价的。

水的比热容是4.2 kJ/(kg·℃）=1 kcal/(kg·℃)。

蒸气的比热容是2.1 kJ/(kg·℃)=0.5 kcal/(kg·℃)

也就是说：1Kg水从0℃升高到100℃时吸收的热量100 kcal，1Kg 蒸汽从100℃升高到200℃时吸收的热量50 kcal

水的汽化热为2260 kJ/kg =530 kcal/kg。一般地：使水在其沸点蒸发所需要的热量五倍于把等量水从一摄氏度加热到一百摄氏度所需要的热量。

石膏的比热容1.09kJ/(kg·℃)=0.26 kcal/(kg·℃)

空气的比热容，空气在不同的温度有不同的比热，书面计算时一般取0.31 kcal/(kg·℃)

三．化学石膏的生成及组成

生石膏为二水硫酸钙（Ca〔SO4〕·2H2O），又称二水石膏、水石膏或软石膏，理论成分CaO32.6%，SO346.5%，H2O+20.9%，分子量为172。石膏的品位计算，如果原料的结晶水为19%，则品位

=100/20.9*19=90.9。

脱硫石膏原料含有二水石膏和游离水，市场上的原料一般含游离水为12%，品位在90左右（结晶水为18.84%），熟石膏粉的结晶水一般控制在5%，现在计算下1吨脱硫石膏原料可以生产多少吨熟石膏粉：1T*（1-12%）*(1-(18.84%-5%))=0.758T,同样反过来可以算出生产1吨熟石膏粉需1/0.758=1.319T原料。

四．水蒸发的能耗计算

1Kg水由20℃变成150℃的水蒸气需要的热量，分三部分计算完成

第一部分，1Kg的水由20℃加热到100℃吸收的热量1Kg*（100-20）℃*1 kcal/(kg·℃)=80 kcal

第二部分，1Kg的水由100℃变成100℃的蒸汽吸收的热量530 kcal 第三部分，1Kg蒸汽由100℃加热到150℃吸收的热量1Kg*（150-100）℃*0.5kcal/(kg·℃)=25 kcal

所以1Kg的水由20℃变成150℃的蒸汽时需要的热量为80+530+25=635 kcal

五．石膏粉煅烧需热量的计算

1吨熟石膏需原料1.319吨，蒸发的都是水，需热量有以下几部分组成：

第一部分，0.319吨水由20℃加热到100℃吸收的热量，0.319T=319Kg, 319 Kg *(100-20) ℃=25520kcal

第二部分，继续升温，100℃的水变成100℃的蒸汽吸收的热量

319 Kg *530530 kcal/kg =169070kcal

第三部分，100℃的蒸汽继续升温到170℃吸收的热量，319 kg *（170-100）℃*0.5 kcal/(kg·℃)=11165kcal

第四部分，石膏由20℃加热到170℃吸收的热量，1000 kg*（170-20）℃*0.26 kcal/(kg·℃)=39000kcal

所以，生产1吨熟石膏粉理论上需要的热量为25520+169070+11165+39000=244755 kcal，如果燃烧5000 kcal/kg 的煤则需要=244755 kcal/5000 kcal/kg=48.951 kg。折合标煤（7000 kcal/kg）34.965 kg

实际生产中除水蒸气蒸发和料升温外，空气还带走热量大约14—20%，机械设备表面散热带走热量大约5%,化学、机械不完全燃烧带走热量大约2%，炉渣带走热量大约1%，实际生产中能达到75%的效率几乎不可能，当达到75%的效率时需要5000 kcal/kg的煤48.951 kg/75%=65.268kg。泰山石膏在全国石膏板行业中烧煤的能耗指标最低，在3000万很成熟的厂区内的综合热效率才达到61.62%，而且使用了很多的节能措施。

六．石膏板烘干需热量的计算

每平米石膏板的原材料用量（以泰山石膏为例）石膏粉 5.6kg、护面纸360g、淀粉16g、减水剂26g、白乳胶2g、发泡剂6g、柠檬酸0.5g，水（石膏粉的结晶水为5%，石膏板的结晶水为17%,石膏板的残留水为0.2%）、石膏板的重量为6.7 kg。

如果石膏粉的标稠为64%，每平米石膏板的蒸发量为2.6kg，则需