物料衡算与能量衡算概论(PPT136页).pptx
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物料衡算和能量横算ppt课件
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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。
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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。
物料衡算与能量衡算概论(PPT 108页)
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章物料衡算
与能量衡算
1/106
主要内容
化工过程及过程参数 化工工艺流程 物料衡算 热量衡算
2/1062
§3.1 工艺过程及过程参数
化工计算主要是应用守恒定律来研究化工过程的物料衡算和 能量衡算问题。在进行计算时，必须熟悉有关化工过程的一些 术语及基础知识。
主要内容包括：
• 化工过程； • 化工工艺流程； • 化工过程开发； 1. 化工过程基本参数—温度、压力、流量、化学组成等基本概念。
空气 F3
吸
蒸
收Hale Waihona Puke 馏塔塔冷凝器
产品 F4 丙酮99%,水1%
混合气体 F2 1.5(mol)%丙
酮
废料 F5：丙酮5%，水95%
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2、估算。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。
3、用实验直接测定。
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§3.2 工艺基础数据 §3.2.2 化工基础数据来源
外文
中文
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§3.3 化工过程类型 §3.3.1 间歇操作、连续操作以及半连续操作
• 闻歇操作过程：
• 原料在生产操作开始时一次加入，然后进行反应或其他操作，一直到操作 完成后，物料一次排出，即为间歇操作过程。此过程的特点是在整个操作时 间内，再无物料进出设备，设备中各部分的组成、条件随时间而不断变化。
材料是否可行。当然，最终取决于是否有经济效益。
化工过程开发的第一步就是要设计一个流程图。由于化学反应
或产物的分离可用不同的方法来完成，因此，设计流程时，必须选
择一个安全、可靠、经济效益高的最佳方案。
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§3.1 工艺过程及过程参数
章物料衡算
与能量衡算
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主要内容
化工过程及过程参数 化工工艺流程 物料衡算 热量衡算
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§3.1 工艺过程及过程参数
化工计算主要是应用守恒定律来研究化工过程的物料衡算和 能量衡算问题。在进行计算时，必须熟悉有关化工过程的一些 术语及基础知识。
主要内容包括：
• 化工过程； • 化工工艺流程； • 化工过程开发； 1. 化工过程基本参数—温度、压力、流量、化学组成等基本概念。
空气 F3
吸
蒸
收Hale Waihona Puke 馏塔塔冷凝器
产品 F4 丙酮99%,水1%
混合气体 F2 1.5(mol)%丙
酮
废料 F5：丙酮5%，水95%
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2、估算。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。
3、用实验直接测定。
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§3.2 工艺基础数据 §3.2.2 化工基础数据来源
外文
中文
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§3.3 化工过程类型 §3.3.1 间歇操作、连续操作以及半连续操作
• 闻歇操作过程：
• 原料在生产操作开始时一次加入，然后进行反应或其他操作，一直到操作 完成后，物料一次排出，即为间歇操作过程。此过程的特点是在整个操作时 间内，再无物料进出设备，设备中各部分的组成、条件随时间而不断变化。
材料是否可行。当然，最终取决于是否有经济效益。
化工过程开发的第一步就是要设计一个流程图。由于化学反应
或产物的分离可用不同的方法来完成，因此，设计流程时，必须选
择一个安全、可靠、经济效益高的最佳方案。
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§3.1 工艺过程及过程参数
物料衡算与能量衡算概论(PPT 83页)
对温标。 其0度为-459.67℉（-460℉）。 • 四种温度的关系：
• 二）压力(压强） • 三）流量 • 四）组成
3.1 物料衡算 3.2 能量衡算 3.3 化工模拟软件在化工设计中的应用
本 章要求
• 掌握非反应过程的物料衡算及反应过程 的物料衡算；
• 掌握装置的物料衡算； • 掌握以反应热效应为基础的计算方法，
• ③作物料衡算可以检查各物料的计量、分析测定数据是 否正确；检查生产运行是否正常。
• ④作系统各设备及管路的物料衡算时，可以检查出生产 上的薄弱环节或限制部位。从而找出相应的强化措施。
• ⑤物料衡算和能量衡算是传统最优化和经济核算的基础 。
• ⑥物料衡算和能量衡算的方程往往用于求取生产过程中 的某些未知量或操作条件。
一、物料衡算依据 1. 理论依据——质量守恒定律
物料衡 算范围
单元操作的物料衡算——化工设备设计的前提 化工过程的物料衡算——化工过程设计的前提
物料衡算的一般表达式为：
输入量－输出量＋生成量－消耗量＝积累量
对稳定操作过程，积累量=0 输入量-输出量+生成量-消耗量=0
对无化学反应的过程： 输入量－输出量＝积累量 对无化学反应的稳定操作过程：输入量＝输出量
化工过程基本参数
过程参数：生产过程中影响过程运行和状态的物理量。 一）温度
表示物体冷热程度的物理量。温标。 1、摄氏温标，℃
水的正常冰点：0℃ 水的正常沸点：100℃ 其间均分100等份 其单位为℃ 2、开尔文温标，K（又叫热力学温度，热力学温标）
单位是“开尔文”，英文是“Kelvin”简称“开”，国际代号“K”。开 尔文是为了纪念英国物理学家Lord Kelvin而命名的。
物料、能量衡算的目的和内容
• 二）压力(压强） • 三）流量 • 四）组成
3.1 物料衡算 3.2 能量衡算 3.3 化工模拟软件在化工设计中的应用
本 章要求
• 掌握非反应过程的物料衡算及反应过程 的物料衡算；
• 掌握装置的物料衡算； • 掌握以反应热效应为基础的计算方法，
• ③作物料衡算可以检查各物料的计量、分析测定数据是 否正确；检查生产运行是否正常。
• ④作系统各设备及管路的物料衡算时，可以检查出生产 上的薄弱环节或限制部位。从而找出相应的强化措施。
• ⑤物料衡算和能量衡算是传统最优化和经济核算的基础 。
• ⑥物料衡算和能量衡算的方程往往用于求取生产过程中 的某些未知量或操作条件。
一、物料衡算依据 1. 理论依据——质量守恒定律
物料衡 算范围
单元操作的物料衡算——化工设备设计的前提 化工过程的物料衡算——化工过程设计的前提
物料衡算的一般表达式为：
输入量－输出量＋生成量－消耗量＝积累量
对稳定操作过程，积累量=0 输入量-输出量+生成量-消耗量=0
对无化学反应的过程： 输入量－输出量＝积累量 对无化学反应的稳定操作过程：输入量＝输出量
化工过程基本参数
过程参数：生产过程中影响过程运行和状态的物理量。 一）温度
表示物体冷热程度的物理量。温标。 1、摄氏温标，℃
水的正常冰点：0℃ 水的正常沸点：100℃ 其间均分100等份 其单位为℃ 2、开尔文温标，K（又叫热力学温度，热力学温标）
单位是“开尔文”，英文是“Kelvin”简称“开”，国际代号“K”。开 尔文是为了纪念英国物理学家Lord Kelvin而命名的。
物料、能量衡算的目的和内容
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·℃)
物料衡算和热量衡算PPT课件
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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。
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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
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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
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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培训教材.pptx
能量衡算的基础是物料衡算，而物料衡算 和能量衡算又是设备计算的基础。
全面的能量衡算应该包括热能、动能、电 能、化学能和辐射能等。但化工生产中最 常用的能量形式为热能，故化工设计中经 常把能量衡算称为热量衡算。
2.1 热量衡算的主要任务(三大任务)
计算流程中某些设备的热负荷或换热量
计算换热设备的热负荷 包括热交换器,加热器,冷却器,汽化 器,冷凝器,蒸饱塔塔顶冷凝器,蒸馏塔再沸器等。
熟悉物料衡算和能量衡算的方法与程序,并熟练掌握运用。
一、物料衡算的目的、任务、方法及程序
1. 物料衡算的目的
可确定原材料消耗定额,判断是否达到设计要求。 可确定各设备的输入及输出的物流量,摩尔分率组
成及其他组成表示方法.并列表,在此基础上进行设 备的选型及设计,并确定三废排放位置、数量及组 成,有利于进一步提出三废治理的方法。 作为热量计算的依据。 根据计算结果绘出物流图，可进行管路设计及材法及程序
2. 物料衡算的任务
根据所需设计项目的年产量,运用质量守恒 定律,对全过程或单元过程或设备进行研究, 计算输入或输出的物流量及组分等。
整理计算结果,将计算的结果整理并根据所 需的换算基准列成原材料消耗表。
绘制物料流程图。
一、物料衡算的目的、任务、方法及程序 3. 物料衡算的方法
• 收集可靠的依据或数据（即 物料衡算的依据）
• 恰当地选择计算基准
• 根据不同的过程，列出合适 的平衡式,并进行计算。
3.1 物料衡算的依据
设计任务书中确定的技术方案、产品生产能力、年工作 时及操作方法。
建设单位或研究单位所提供的要求、设计参数及实验室 试验或中试等数据,主要有:
化工单元过程的主要化学反应方程式、反应物配比、转 化率、选择性、总收率、催化剂状态及加入配比量、催 化剂是否回收使用、安全性能(爆炸上下限)等。
全面的能量衡算应该包括热能、动能、电 能、化学能和辐射能等。但化工生产中最 常用的能量形式为热能，故化工设计中经 常把能量衡算称为热量衡算。
2.1 热量衡算的主要任务(三大任务)
计算流程中某些设备的热负荷或换热量
计算换热设备的热负荷 包括热交换器,加热器,冷却器,汽化 器,冷凝器,蒸饱塔塔顶冷凝器,蒸馏塔再沸器等。
熟悉物料衡算和能量衡算的方法与程序,并熟练掌握运用。
一、物料衡算的目的、任务、方法及程序
1. 物料衡算的目的
可确定原材料消耗定额,判断是否达到设计要求。 可确定各设备的输入及输出的物流量,摩尔分率组
成及其他组成表示方法.并列表,在此基础上进行设 备的选型及设计,并确定三废排放位置、数量及组 成,有利于进一步提出三废治理的方法。 作为热量计算的依据。 根据计算结果绘出物流图，可进行管路设计及材法及程序
2. 物料衡算的任务
根据所需设计项目的年产量,运用质量守恒 定律,对全过程或单元过程或设备进行研究, 计算输入或输出的物流量及组分等。
整理计算结果,将计算的结果整理并根据所 需的换算基准列成原材料消耗表。
绘制物料流程图。
一、物料衡算的目的、任务、方法及程序 3. 物料衡算的方法
• 收集可靠的依据或数据（即 物料衡算的依据）
• 恰当地选择计算基准
• 根据不同的过程，列出合适 的平衡式,并进行计算。
3.1 物料衡算的依据
设计任务书中确定的技术方案、产品生产能力、年工作 时及操作方法。
建设单位或研究单位所提供的要求、设计参数及实验室 试验或中试等数据,主要有:
化工单元过程的主要化学反应方程式、反应物配比、转 化率、选择性、总收率、催化剂状态及加入配比量、催 化剂是否回收使用、安全性能(爆炸上下限)等。
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～～～
•
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。
•
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。
•
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!
•
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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.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
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
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
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
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，此定律不适用）。
是工艺设计的基础！
物料衡算与热量衡算计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。
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：
4.5 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）。
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
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。
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
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：
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。
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
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
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
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
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，此定律不适用）。
是工艺设计的基础！
物料衡算与热量衡算计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。
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：
4.5 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）。
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
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。
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
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：
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。