物料与能量衡算
物料衡算和能量衡算概述
物料衡算和能量衡算概述物料衡算和能量衡算是在工程和科学领域中经常用到的两个概念。
物料衡算是指在工程过程中对物料流动进行计算和分析的过程，而能量衡算则是对能量转移和转换进行计算和分析的过程。
物料衡算涉及到物料的流动和传递。
在工业过程中，物料（例如原材料、中间产品和最终产品）通过不同的装置和管道进行运输和处理。
物料衡算可以帮助工程师们了解物料在系统中的流动情况，如流速、流量和浓度等。
通过对物料衡算的分析，可以得到物料在不同过程中的质量变化和传递速率等重要参数，从而为工艺设计和控制提供依据。
能量衡算则是对能量的转移和转换进行计算和分析。
在能源系统中，能量以各种形式进行传递和转化，如热能、电能、化学能等。
能量衡算可以帮助工程师们了解能源在系统中的利用情况，如能量的输入、输出和转换效率等。
通过对能量衡算的分析，可以提高能源系统的效率，减少能源浪费，并优化系统的设计和控制。
物料衡算和能量衡算常常是相互关联的，尤其是在工业过程中。
物料的流动往往伴随着能量的转移和转换，例如在化工生产中，物料的传递往往伴随着能量的输入和输出。
因此，在进行物料衡算时，也需要考虑能量的变化和转换。
相反地，在进行能量衡算时，也需要考虑物料的流动和传递。
总而言之，物料衡算和能量衡算是工程和科学领域中重要的分析工具。
通过物料衡算和能量衡算，可以深入了解物料和能量在系统中的流动和转移情况，从而优化工艺设计和能源利用效率。
这对于提高工程效率、降低成本和保护环境都具有重要意义。
物料衡算和能量衡算是工程和科学领域中非常重要的分析工具。
它们可以为工程师们提供关键的信息和数据，用于优化工艺设计、提高能源效率、降低成本并保护环境。
在物料衡算中，关键的概念包括物料流动、物料传递和物料质量变化。
物料流动是指物料在系统中通过管道、设备和机械的运输过程。
物料的传递是指物料从一个位置或系统到另一个位置或系统的移动过程。
物料的质量变化包括物料的添加、消耗、转化和转移等。
物料和能量衡算概论
物料和能量衡算概论物料和能量在衡算中起着重要的作用。
物料衡算是指对物料进行计量、记录和分析的过程，能量衡算是指对能量的计量、记录和分析的过程。
这两种衡算都是现代工业运行和环境保护的基础。
物料衡算的目的是确保物料流动的准确性和透明度，从而帮助企业合理控制生产成本、优化生产过程以及降低环境污染。
物料衡算涉及到物料进出仓库的计量，物料在生产过程中的消耗和转化的计量，以及产品出库的计量。
通过物料衡算，企业可以更好地管理和控制物料的供应、生产和销售，并能够追踪和分析物料的使用情况，及时发现和解决问题，确保生产过程的顺畅和高效运行。
能量衡算的目的是确保能源的合理利用和能源消耗的准确计量，从而帮助企业节约能源、减少能源成本以及降低环境影响。
能量衡算涉及到能源供给的计量，能源在生产过程中的使用和转化的计量，以及能源消耗的计量。
通过能量衡算，企业可以更好地了解和管理能源的使用情况，寻找并改进能源效率低下的环节，实施节能措施，降低能源消耗，提高能源利用效率。
物料和能量衡算的核心是准确计量。
准确计量是实现物料和能量衡算的基础，只有准确计量才能获得可靠的数据，进一步进行分析和决策。
因此，企业在进行物料和能量衡算时，需要确保计量设备和方法的准确性和可靠性，进行规范和标准化的计量操作，以及建立完善的数据管理和记录系统。
此外，企业还应该定期进行衡算数据的检查和校准，确保衡算数据的准确性和可靠性。
物料和能量衡算在现代工业中具有重要的意义。
它可以帮助企业提高生产效率，降低生产成本，改善产品质量，保护环境，提高企业竞争力。
在能源和环境问题越来越突出的今天，物料和能量衡算更加重要，它可以帮助企业实现可持续发展，实现经济、社会和环境效益的有机统一。
因此，物料和能量衡算将成为企业管理的重要工具，也将推动企业实现低碳、高效的发展目标。
物料和能量衡算是工业生产和环境保护的基础工作，它们在现代工业生产中具有极其重要的作用。
物料衡算和能量衡算的目的是通过对物料和能量的计量、记录和分析，实现生产过程的优化、环境保护和资源的节约利用。
精选3物料衡算与能量衡算
总计
100
2947
100.00
例题3-1解
可列出总物料平衡式： 1200+F2= F3+ F4+ F5各组分平衡式： 丙酮 0.0295 F2 =0.99 F4+0.05 F5 水 1200=0.01 F4 +0.95 F5 空气 0.9705 F2 = F3
图3－3
解
基准：物流1为100mol/h；正反应的反应速率为r（mol/h）（1）过程先由总单元过程摩尔衡算式进行计算，总衡算式为：N2衡算 F5，N2 =0.78×100＝78mol/hCO平衡 0＝0.2×100+0.5F2 – rH2O平衡 F5,H2O＝F3 – rCO2平衡 F5,CO2＝0.02×100 + rH2平衡 F5,H2＝0.5F2 + r
（2）计算反应器1的反应速率，然后计算物流4的组成由反应速率的定义式得： r＝ ＝ 式中 为I物质的转化率。已知反应器1中CO的转化率为0.80，由此得反应器1的反应速率： r＝ ＝0.8[0.2×100 + 0.5×214] ＝101.6mol/h
（2）质量基准
当系统介质为液、固相时，选择一定质量的原料或产品作为计算基准是合适的。如以煤、石油、矿石为原料的化工过程采用一定量的原料，例如：1kg、1000kg等作基准。如果所用原料或产品系单一化合物，或者由已知组成百分数和组分分子量的多组分组成，那么用物质的量（摩尔）作基准更方便。
（3）体积基准
解：（1）画出流程示意图，确定计算范围。
图3.2
（2）原料乙苯量1
G1 G2 G3 G4 G5 M：106.17 63 151.17 18.02
对气体物料进行衡算时选用体积基准。这时应将实际情况下的体积换算为标准状态下的体积，即标准体积，用m3（STP）表示。
物料与能量衡算
组分
苯酐
顺 酐 邻二甲苯
O2
N2
其他
合计
%（mol） 0.65
0.04
0.03
16.58
78
4.70
100
O-xylene air
【O】 Conversion
O-xylene
O2 Benzoic acid anhydride
Cis-butenedioic anhydride
N2 Others
４、以节点进行计算
）
则总蒸发水量为
W总
8000（0 1
15 ） 60
60000k
g
/
h
四效蒸发系统的物料衡算过程
第三效蒸发水量为
15
W
80000(1
) 17.8
12600kg
/
h
进入第Ⅳ的料液量 80000-12600=67400kg/h
则第Ⅳ效的蒸发水量WⅣ为
67400(1 17.8 ) 14300kg / h 22.6
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、 两个反应式表示的物料衡算，可以列出元素 衡算式，用代数法求解。
丙烷充分燃烧时，要供给的空气量为理论量的125%，问每 10mol燃烧产物，需多少mol的空气？反应：
C3H8+5O2
3CO2+4H2O
丙烷 空气 （O2 N2）
101.01
0.2
101.01 303.12 R
R=100.92kmol/h
Eg1-4 合成氨方面的工艺计算
循环气R
原料F1 F2 1%氩气、 甲烷
reactor
驰放气F4
12.5%惰性气 体
化工设计物料衡算与能量衡算
化工设计物料衡算与能量衡算1. 引言在化工工程领域，进行物料衡算和能量衡算是设计过程中必不可少的一部分。
物料衡算和能量衡算的准确性对于化工工程的安全运行和高效生产至关重要。
本文将介绍化工设计中的物料衡算和能量衡算的基本原理和方法。
2. 物料衡算2.1 物料平衡原理物料平衡是化工设计中的一项基本工作，它基于质量守恒定律和能量守恒定律。
物料平衡的目的是确定进料、出料和中间流程中物料的流量和组成。
物料平衡的计算可以用以下公式表示：$$ \\text{进料量} = \\text{出料量} + \\sum\\text{反应物料量} + \\sum \\text{中间流程物料量} $$2.2 物料平衡计算步骤进行物料平衡计算时，需要按照以下步骤进行：1.确定系统边界：将化工系统划分为进料、出料和中间流程三个部分，并确定它们之间的物料流动关系。
2.收集物料数据：收集进料和出料的物料流量和组成数据，以及反应物料和中间流程物料的数据。
3.建立物料平衡方程：根据物料平衡原理，建立物料平衡方程。
4.解方程：根据已知数据和已建立的物料平衡方程，解方程求解未知量。
5.检查计算结果：检查计算结果是否符合物料平衡原理，如有差异则进一步分析和调整。
2.3 物料平衡实例分析下面以酯化反应过程为例，进行物料平衡计算。
2.3.1 系统边界划分将酯化反应系统划分为进料、出料和中间流程三部分。
进料包括酸和醇，出料为酯。
中间流程包括未反应的酸和醇。
2.3.2 物料数据收集收集进料和出料的物料流量和组成数据，以及反应物料和中间流程物料的数据。
假设进料中的酸的流量为100 kg/h，醇的流量为50 kg/h，反应物料中未反应的酸的流量为10 kg/h，未反应的醇的流量为5 kg/h。
2.3.3 建立物料平衡方程根据物料平衡原理，建立物料平衡方程。
酸的平衡方程：100 kg/h = 10 kg/h + 出料量醇的平衡方程：50 kg/h = 5 kg/h + 出料量2.3.4 解方程根据已知数据和已建立的物料平衡方程，解方程求解未知量。
2化工设计概论第三章_物料衡算与能量衡算
2化工设计概论第三章_物料衡算与能量衡算物料衡算与能量衡算是化工设计中非常重要的内容，本文将从物料衡算和能量衡算两个方面进行介绍。
一、物料衡算物料衡算是指在化工生产过程中，对各种原料、中间体和产品的质量、数量和成分进行准确计算的过程。
物料衡算的目的是确定生产过程中各种物料的需求量，确保生产过程稳定和产品质量符合要求。
物料衡算的方法主要有质量衡算和量衡衡算两种。
质量衡算是以物料的质量为基础进行计算，通过分析反应进入和离开反应器的质量，计算物料的损失和转化率等。
量衡衡算是以物料的容积或重量为基础进行计算，通过对物料流动的速度、压力、体积和化学反应速率等参数的测量，来计算物料的数量和流动性。
物料衡算的具体步骤包括：确定物料流程图，定义物料的属性和流动参数，编写物料表，进行物料平衡方程的建立，计算各物料的需求量和产量等。
二、能量衡算能量衡算是指在化工生产过程中，对能量的输入、输出和损失进行准确计算和分析的过程。
能量衡算的目的是确保生产过程中的能量平衡和能源利用效率的提高。
能量衡算的方法主要有热平衡法和能量流平衡法两种。
热平衡法是基于热力学原理，通过测量和计算热量的流入和流出来进行能量衡算。
能量流平衡法是基于能量守恒原理，通过对能量流动的速度、温度和压力等参数的测量，来计算能量的输入和输出。
能量衡算的具体步骤包括：确定能量流程图，定义能量的属性和流动参数，编写能量表，进行能量平衡方程的建立，计算各能量的输入量和输出量等。
三、物料衡算和能量衡算的关系在进行物料衡算和能量衡算时，需要考虑以下几个方面：1.反应进程的热力学和动力学特性对物料和能量衡算有重要影响。
在确定衡算方法和参数时，需考虑反应的热效应和速率等因素。
2.物料的组成和性质对衡算结果有重要影响。
不同物料具有不同的热容量、蒸发潜热和燃烧热等参数，这些参数直接影响到能量衡算的结果。
3.流程设计和设备选择对衡算结果也有影响。
不同的流程和设备对物料流动的速度、压力和温度等参数有不同的要求，这些参数直接影响到物料和能量衡算的结果。
物料衡算与能量衡算概论
物料衡算与能量衡算概论物料衡算与能量衡算是在工业领域中广泛应用的两个重要概念。
物料衡算是指对物质流动的量与质进行测量、监测和分析的过程，用来确定物料的输入、输出以及处理过程中的损耗情况。
而能量衡算则是指对能量流动的量和质进行测量、监测和分析的过程，用来确定能源的输入、输出以及转化利用的效率。
物料衡算和能量衡算在工业生产中都具有重要的作用。
首先，它们可以帮助企业确定物料和能量的浪费情况，找出能源的低效率使用和损耗问题，从而提出改善措施，节约物料和能源，降低生产成本。
其次，物料衡算和能量衡算可以帮助企业优化生产流程，提高产能和效率。
通过对物料和能量的输入、输出以及处理过程的分析，企业可以找出生产过程中不必要的浪费和瓶颈，并进行改进和优化。
此外，物料衡算和能量衡算也可以帮助企业监测和评估环境压力，实施环境保护措施，达到可持续发展的目标。
物料衡算和能量衡算的方法和技术主要包括数据采集、监测和分析。
在物料衡算中，通常会采集和监测物料的进出量、质量以及转化过程中的损耗情况。
常用的方法有称量、计量、流量计、采样等。
在能量衡算中，通常会采集和监测能源的进出量、质量以及转化过程中的损耗情况。
常用的方法有电表、气表、温度计、压力表等。
通过这些数据的分析，可以得出物料和能源的流动情况，评估效率和损耗，并进一步进行改进和优化。
需要注意的是，物料衡算和能量衡算虽然互相关联，但并不完全一致。
物料衡算主要关注物质流动的量和质，而能量衡算则关注能量流动的量和质。
在实际应用中，物料衡算和能量衡算往往结合起来进行，通过对物料和能量的双重衡算，可以更全面地了解生产过程中的问题和优化方向。
综上所述，物料衡算和能量衡算是工业生产中重要的概念和方法。
它们的应用可以帮助企业节约物料和能源，提高生产效率，降低成本。
同时，物料衡算和能量衡算也有助于企业实施环境保护措施，实现可持续发展。
因此，在现代工业生产中应该重视物料衡算和能量衡算，积极推广和应用。
化工设计概论第三章_物料衡算与能量衡算
化工设计概论第三章_物料衡算与能量衡算物料衡算与能量衡算是化工设计中非常重要的环节，它们是进行化工过程的关键步骤，对化工产品的质量和产量有着直接的影响。
本章将介绍物料衡算与能量衡算的概念、原则和方法，并结合实际案例进行详细说明。
一、物料衡算物料衡算是指在化工过程中对物料的输入、输出量进行定量分析和计算，以确定每种物料的用量和流量。
物料衡算的目的是保证化工过程中物料的平衡，确保物料的流动和转化符合设计要求。
物料衡算的基本原则是质量守恒定律和能量守恒定律。
根据质量守恒定律，物理系统中的物质质量是不变的，即输入物质的总质量等于输出物质的总质量。
根据能量守恒定律，物理系统中的能量总量是不变的，即输入能量的总量等于输出能量的总量。
物料衡算的方法主要有两种：物质衡算和元素衡算。
物质衡算是根据物料的化学组成进行衡算，以化学方程式为基础，通过分子计数法和平衡方程法计算物料的输入和输出量。
元素衡算是根据物料中各元素的含量进行衡算，以确定每种元素的输入和输出量。
物料衡算的步骤一般包括以下几个方面：确定衡算参考物质，编写化学方程式，计算输入物质的总质量，计算输出物质的总质量，计算每种物质的输入和输出量。
在实际衡算过程中，还需要考虑补料和损耗等因素，对补料和损耗进行补偿。
二、能量衡算能量衡算是指在化工过程中对能量的输入、输出量进行定量分析和计算，以确定每种能量的用量和转化效率。
能量衡算的目的是保证化工过程中能量的平衡，以提高能量利用效率。
能量衡算的基本原则是能量守恒定律和能量转化效率的最大化。
根据能量守恒定律，物理系统中的能量总量是不变的，即输入能量的总量等于输出能量的总量。
能量转化效率是指能量输入与输出的比值，衡量能量转化过程的效果。
提高能量转化效率有助于降低能源消耗和环境污染。
能量衡算的方法主要有两种：热力衡算和焓能衡算。
热力衡算是根据化学反应的热效应进行衡算，以热平衡方程为基础，计算输入和输出热量的总量。
焓能衡算是根据物料的热焓变化进行衡算，以焓平衡方程为基础，计算输入和输出焓能的总量。
物料衡算和能量衡算概述
物料衡算和能量衡算概述物料衡算和能量衡算是工程和科学领域中常用的方法，用于描述和研究物质和能量的流动。
物料衡算关注物质的进出和转化过程，而能量衡算关注能量的转化和利用情况。
本文将对物料衡算和能量衡算进行概述，并介绍其在不同领域中的应用。
1. 物料衡算物料衡算是对物质的进出和转化过程进行量化和分析的方法。
它主要基于质量守恒定律，即不可创造或破坏物质。
物料衡算通常涉及以下几个方面的内容：1.1 进料和出料物料衡算中的进料和出料是指物质从系统的外部进入或离开系统的过程。
进料和出料可以是固体、液体或气体，可以通过不同的方式进行，如输送带、管道或容器。
衡算这些进料和出料的数量和质量可以帮助我们了解物质的流动情况和系统的整体效率。
1.2 转化和反应物料衡算还涉及物质的转化和反应过程。
在这些过程中，我们可以追踪和量化物质的变化，以及转化或生成的产物。
这对于研究化学反应、工艺过程和生态系统中的物质转化至关重要。
物料衡算可以帮助我们优化转化过程，提高反应效率，并监测环境中的物质循环。
1.3 混合和分离物料衡算还涉及物质的混合和分离过程。
在这些过程中，不同组分的物质可以混合在一起，或者通过特定的方法进行分离。
衡算混合物和分离物的组分和比例可以帮助我们优化混合和分离过程，并控制产品的质量和纯度。
1.4 废物和排放物料衡算还关注废物和排放物的产生和处理。
在生产和工艺过程中，废物和排放物可能对环境造成负面影响。
通过衡算废物和排放物的产生量和组分，我们可以找到减少和处理这些废物的方法，以减少对环境的影响。
2. 能量衡算能量衡算是对能量的转化和利用过程进行量化和分析的方法。
它基于能量守恒定律，即能量既不能创造也不能破坏，只能从一种形式转化为另一种形式。
能量衡算通常涉及以下几个方面的内容：2.1 能量流动能量衡算关注能量的流动。
能量可以通过传导、传热、传质和传动等方式在系统中传递和转移。
衡算能量流动的路径、速度和效率可以帮助我们了解能量转化的过程和系统的能量利用效率。
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。
物料衡算与能量衡算
➢ 2计算反应器1的反应速率;然后计算物流4的组成
由反应速率的定义式得：
r＝
＝
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
式中 为F I物i,输 质 的出 F 转i,输 化率/入 ; i Fi,输入i / i
已知反应 i器1中CO的转化率为0 80，由此得反应器1的反
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;
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
应速率：
r＝
＝0.80.2×100 + 0.5×214 ＝
101.6Fm,输o入 l/h/
物流4中每一物流的流率
已知r后;物流4中每一物流的流率可以用物料衡算求得， 即：
N2平衡： F4,N2＝0 78×100＝78mol/h CO平衡： F4,co＝127 – r＝25.4mol/h H2O平衡： F4,H2O＝628 – r＝526.4mol/h CO2平衡： F4,CO2＝2 + r＝103.6mol/h H2平衡： F4,H2＝107 + r＝208.6mol/h
第五章物料衡算和能量衡算
（3） 冷麦汁量为： 584.92×（1－0.075）=541.05L
（4） 发酵成品液量： 541.05×（1－0.016）=532.39L
（5） 清酒量（过滤）为：532.39×（1－0.015）=524.41L
（6） 成品啤酒量为： 524.41×（1－0.02）=计算方法
（三） 用气量的衡算 （一）“单位产品耗气量定额”估算法
（二）用气量的计算法
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2020/11/5
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图中用简单的方框表示过程中的设备，用线条和箭头表示每个流股的途径和流向。并标 出每个流股的已知变量（如流量、组成）及单位。对一些未知的变量，可用符号表示。
（四）计算步骤
③ 选定计算基准，一般以吨/日或kg/h为单位。 ④ 列出物料衡算式，然后用数学方法求解。
在食品生产过程中，一些只有物理变化、未发生化学反应的单元操作，如混合、 蒸馏、干燥、吸收、结晶、萃取等，这些过程可以根据物料衡算式，列出总物料 和各组分的衡算式，再用代数法求解。 对于有化学反应的单元操作，可以采用化学反应式进行衡算。
第二节 能量衡算
在食品工厂生产中，能量的消耗是一项重要的技术经济指标，它是衡量工艺过 程、设备设计、操作制度是否先进合理的主要指标之一。
能量衡算的基础是物料衡算，只有在进行完物料衡算后才能做能量衡算。
（一）热量衡算 （1）热量衡算的依据
（2）热量衡算的依据
（3）热量衡算的方法和步骤
热量衡算实例— 棉籽油热量计算实例
由上述可得100kg混合原料可制得的热麦汁量为：
（73.16÷12）×100=609.66（kg）
又知汁在20℃时的相对密度为1.084，而100℃热麦汁比20℃时的麦汁 体积增加
物料衡算与能量衡算概述
物料衡算与能量衡算概述物料衡算和能量衡算是工程和科学领域中常用的两种衡算方法。
它们通过对物质和能量的流动、转化和交换进行计量和分析，帮助我们深入了解和优化各种过程。
物料衡算是对物质流动进行计量和分析的方法。
它涉及到物质的进入、转化、分配和产出。
物料衡算可以应用于各种领域，如化学工程、环境工程、制造业等。
通过物料衡算，我们可以了解物质的流动路径、转化效率、丢失情况等，从而优化生产过程、减少资源浪费和环境污染。
物料衡算的基本原理是质量守恒定律。
质量守恒定律指出，在封闭系统中，物料的总质量是恒定的。
根据这一原理，我们可以建立物料衡算的数学模型，通过收集输入、输出和转化过程中的数据，计算出不同组分的质量变化和物料平衡。
能量衡算是对能量流动进行计量和分析的方法。
它涉及到能量的转换、传输和耗散过程。
能量衡算可以应用于热力学、能源工程、电力系统等领域。
通过能量衡算，我们可以了解能量的流向、转化效率、损耗情况等，从而提高能源利用效率、降低能源消耗和环境影响。
能量衡算的基本原理是能量守恒定律。
能量守恒定律指出，在封闭系统中，能量是守恒的，不能被创造或毁灭。
根据这一原理，我们可以建立能量衡算的数学模型，通过收集输入、输出和转化过程中的能量数据，计算出能量的变化和能量平衡。
物料衡算和能量衡算是相互关联的。
在许多实际问题中，物料和能量是同时存在和相互转化的。
比如，在化学反应过程中，原料物料进入反应器，经过反应转化为产物，并伴随能量的释放或吸收。
这时，物料衡算和能量衡算可以结合起来，共同揭示反应过程中物质和能量的变化和平衡。
总之，物料衡算和能量衡算是重要的工程和科学分析方法，通过对物质和能量的衡量和分析，帮助我们深入了解和优化各种过程。
物料衡算和能量衡算的应用可以促进可持续发展和资源节约的实现。
物料衡算和能量衡算作为工程和科学领域中的重要分析方法，广泛应用于化工、环境、制造等许多领域。
通过物料和能量的衡算，我们可以深入了解和优化各种过程，并促进可持续发展和资源节约的实现。
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。
物料衡算和能量衡算概述
物料衡算和能量衡算概述物料衡算和能量衡算是重要的工程技术方法，用于分析和评估生产过程中的物质流动和能源消耗情况。
物料衡算是计算和跟踪物料进入和离开系统的方法，而能量衡算则是评估能源在系统中的利用情况。
物料衡算的基本原理是物质守恒定律，即在一个封闭的系统中，物质的总量应保持恒定。
通过跟踪物料的进出流量，并对物料在过程中的转化和转移进行记录和检测，可以更好地了解生产过程中物质的变化情况。
物料衡算可应用于各种行业，例如化工、制造业和环境工程等。
能量衡算是评估能源利用情况的方法，其基本原理是能量守恒定律，即能量在一个封闭的系统中不会凭空消失或产生。
通过分析能源输入和输出的数量和质量，并计算能源在不同过程中的转化损失，可以评估能源利用的效率和效益。
能源衡算在能源管理和环境保护中起到了重要作用，可帮助企业降低能源消耗和减少环境污染。
物料衡算和能量衡算常常结合使用，相互补充。
通过将物料流和能量流结合起来分析，可以更精确地评估生产过程中的资源利用效率，并提出改进措施。
这些技术方法对于企业实施节能减排、提高生产效率和降低生产成本具有重要意义。
总之，物料衡算和能量衡算是分析和评估生产过程中物质流动和能源消耗的重要工程技术方法。
它们基于守恒定律的原理，通过计算和跟踪物料和能量的进出流量，评估资源利用效率，为企业的持续发展和可持续发展做出贡献。
物料衡算和能量衡算是工程领域中的重要方法，用于分析和评估生产过程中的物质流动和能源消耗情况。
这些衡算方法的应用范围广泛，可以应用于各个行业和领域，包括制造业、化工、能源与环境等。
下面将对物料衡算和能量衡算进行更详细的介绍。
物料衡算是一种计算和追踪物料进入和离开系统的方法，目的是了解物料在生产过程中的变化情况。
物料衡算基于物质守恒定律，即在一个封闭的系统中，物质的总量应保持不变。
通过记录和追踪每个物料的进出流量，并对物料在过程中的转化和转移进行计算和检测，可以更好地了解生产过程中物质的变化情况。
第3章 物料衡算和能量衡算
a）稳定操作过程（即稳流过程）： （3-2） （3-3） b）系统内无化学反应：
( ) ( Fi FiFo )FoW W
( Fi FF) F0 ) 0 ( o
i o
c）系统内无化学反应的稳定操作过程： (3-4)
9
（7）列出过程的全部独立物料平衡方 程式及其他相关约束式
8
（6）列出物料衡算方程
进入衡算单元 流出衡算单元 在衡算单元内生 在衡算单元内消 衡算单元内积 + = 的物料量Fi 的物料量Fo 成的物料量Dp 耗的物料量Dr 累的物料量W
（3-1）
( Fi Fo ) ( Dp Dr ) W
( Fi Fo ) ( Dp Dr ) 0
设计过程中各种计算通常以小时或是以设备为单位进 行，而设计任务却是指定年产量，此时应注意计算基 准。 12
例3-1 设计一个年产量为10000t（吨）的间歇本 体法聚丙烯设备装置，由二个反应釜并联操作， 反应釜的操作时间表如下 置换 进料 聚合反应 0.5h 0.5h 5.0h
(1)
(2)
H2SO4的衡算式 0.57x + 0.93y=100×0.6=60 解(1)，(2)，(3)方程，得x=41.8kg废酸 y = 39kg浓H2SO4
0.23x + 0.90z=100×0.27=27 (3)
z = 19.2kg浓HNO3
即由41.8kg废酸、39kg浓H2SO4和19.2kg浓HNO3可以 混合成100kg混合酸。 根据水平衡，可以核对以上结果： 加入的水量 = 41.8× 0.2 + 39 × 0.07 + 19.2 × 0.10 = 13kg,混合后的酸，含13％H2O，所以计算结果正确。
物料衡算与能量衡算
物料衡算与能量衡算1. 物料衡算物料衡算是工程领域中常用的一种方法，用于计算和监控某个过程中物料的输入和输出量。
通过物料衡算，可以更好地了解和控制生产过程，提高效率和降低成本。
1.1 物料衡算的基本原理物料衡算是基于质量守恒定律和物质平衡原理的。
它假设在封闭系统中，物质不会消失或增加，而只是在不同的环节中进行转化或流动。
物料衡算的基本原理可以总结为以下几点：•输入与输出平衡：在一个过程中，物料的输入必须等于输出，以保持物质的平衡。
•流程损失：衡算中还需要考虑到流程中可能出现的损失情况，例如，物料的挥发、泄漏或转化等。
•衡算精度：物料衡算的精度取决于输入和输出的测量方法和设备的准确性。
1.2 物料衡算的应用物料衡算广泛应用于许多工程领域，特别是化工、环境工程和材料科学等领域。
以下是物料衡算的一些常见应用：•生产过程优化：通过衡算输入和输出物料的量，可以找到生产过程中的瓶颈和不合理之处，并进行优化。
•污染物排放控制：衡算工业生产过程中的污染物排放量，以制定有效的污染物控制策略。
•资源回收与利用：通过衡算废弃物的产生量和回收利用量，可以实施有效的资源回收和利用方案。
2. 能量衡算能量衡算是工程领域中另一种重要的计算方法，用于计算和监控能量的输入和输出量。
能量衡算有助于优化能源利用，减少能源消耗，以及改善环境影响。
2.1 能量衡算的基本原理能量衡算基于能量守恒定律，即能量在一个封闭系统中不能被创造或破坏，只是在不同形式之间进行转化。
能量衡算的基本原理可以总结如下：•输入与输出平衡：在一个能量系统中，能量的输入必须等于输出，以保持能量的平衡。
•能量转化和传递：能量衡算需要考虑能量在系统内的转化和传递过程，例如，燃烧产生的热能转化为电能或机械能等。
•能量损失：衡算中还需考虑能量的损失情况，例如，摩擦、传热过程中的损失等。
2.2 能量衡算的应用能量衡算在工程领域有广泛的应用，尤其在能源领域和环境领域。
以下是能量衡算的一些常见应用：•能源管理：通过衡算能源的输入和输出量，可以制定有效的能源管理策略，降低能源消耗和成本。
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(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、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。
第二节 物 料 衡 算
（一）物料衡算的基本方法
1、物料衡算进行的步骤
⑴画出物料衡算示意图(如方框图)。 ⑵写出化学反应方程式（包括主反应和副反应）。 ⑶列出已知数据和由物料平衡所需要求解的问题。
（四）过程的物料衡算
1、循环过程
例如在生产 中一般将未反应的原料与产品先分 离，后循环返回原料进口处，与新原料一起再进 入反应器反应。 例如苯直接加氢转化环己烷中的循环过程：
新鲜Ｈ2 循环Ｈ2 产物
混合器
80%Ｈ2
反应器
20%C6H6
泠凝器
3%H2
纯C6H6
1、循环过程
在没有循环时，一系列单元步骤的物料衡算可按 顺序依次进行，每次可取一个单元．但是，如果有 循环的话，由于循环量并不知道，所以逐次计算并 不能计算出循环量。其解法有二： 试差法：假定一个循环量估计值进行计算，将估 计值与计算值比较，若不符，重新假定一个估计值 ，一直计算到估计值与计算值之差在一定的误差范 围内。 代数解法：在循环存在时，列出物料平衡方程式 ，并求解。一般方程式中以循环量作为未知数，应 用联立方程式的方法进行求解。
FXFT =PXPT
丙酮 3% 空气 97% Ykg
水Zkg
吸 收 塔
丙酮20% 空气 (80%) Xkg
丙酮10%(50kg)
丙酮平衡:X×0.2=50×0.1+Y×0.03 X+Z=50+Y 0.8X=0.97Y 解得：X=28.53kg Y=23.53kg
Z=45kg
４、以节点进行计算
以流程中某一点的汇聚或分支处的交点，即节点来进 行计算可使计算简化，如原料加入到循环系统中、物料 的混合、溶液的配制以及精流塔塔顶回流和产品取出等， 均需采用节点来进行计算。
分流B B 分流A 分流C A
⊙
节点
⊙
节点 C
节点示意图
５、利用反应速率进行物料衡算
在以物质的量（摩尔）或质量进行衡算时， 由于发生了化学反应，将输入与输出速率之 差RC定义为物质C的量（摩尔）生成速率， 即 RC=F C，输入- F C，输出 因此，化学反应过程的物料衡算式可写成 F C，输出 = F C，输入 - RC
一种废酸，组成为23％(质量％)HNO3，57％ H2SO4和20％H2O，加入93％的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数量。
解：设x为废酸量，kg； y为浓H2SO4量，kg； z为浓HNO3量, ㎏； ⑴画物料流程简图
⑷决定系统的边界。即根据由物料平衡所需要求 解的问题,确定计算范围。 ⑸选定计算基准。 ⑹收集计算所需要的数据。 ⑺进行物料衡算。 ⑻将物料衡算结果列成物料平衡表，画出物料平 衡图。
2、物料衡算式
物料衡算是研究某一个体系内进、出物料量及 组成的变化 所谓体系就是物料衡算的范围，它可以根据实 际需要人为的选定。体系可以是一个设备或几个 设备，也可以是一个单元操作或整个化工过程。 进行物料衡算时，必须首先确定衡算的体系。 根据质量守恒定律，对某一个体系，输入体系的 物料量应该等于输出物料量与体系内积累量之和。 所以，物料衡算的基本关系式应该表示为：
体系中积累=输入－输出+生成－消耗
式中生成或消耗是因反应而生成或消耗的量；积累 项可正可负。当积累项不为零时，称为非稳定过程； 积累项为零时,称为稳定过程。
稳定过程: 输入=输出－生成+消耗 对无反应的稳定过程: 输入=输出
如图，共有三个流股，进料F及出料P和W。有两个 组分。每个流股的流量及组成如图所示。图中x为 质量分数。
15 W 80000 (1 ) 12600 kg / h 17.8
进入第Ⅳ的料液量
80000-12600=67400kg/h
则第Ⅳ效的蒸发水量WⅣ为
17.8 67400 (1 ) 14300 kg / h 22.6
类推得：ＷⅡ＝15000kg/h
ＷⅠ＝18100kg/h
（三）反应过程的物料衡算
(三) 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。
四效蒸发系统的物料平衡
四效蒸发系统的物料衡算过程
将整个系统简化为一个单元，可计算出总蒸发量
FX进=（F进-W）X出
X进 W F进 1 （ ） X出
则总蒸发水量为
15 W总 80000 1 ） 60000 kg / h （ 60
四效蒸发系统的物料衡算过程
第三效蒸发水量为
2、多单元系统 对有多个设备的过程，进行物料衡算时， 可以划分多个衡算体系。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。 造纸厂的碱回收工序有一个四效蒸发器,供 料方式为Ⅲ→Ⅳ→Ⅱ→Ⅰ,蒸发器的总处理 量为80000㎏/h造纸废液(黑液)。计算总蒸 发水量和每一效蒸发器的蒸发水量。
CH4 0.575 1.093
合计 100 190.99
列出该股气体的组成和流量表。 60000×0.6×1.05 解:小时产量为
300×24
=5.25t/h
以1t氨为基准的各组分的kmol量乘以5.25所得结果为流量。 气体的流量和组成如下表所示:
组成 ％(mol) kmol/h CO2 28.56 285.1 CO 1.2 H2 52.61 N2 17.05 170.2 CH4 0.575 5.74 合计 100 998.3
苯直接加氢转化环己烷中的循环过程的衡算
解：反应为：C6H6+3H2→C6H12 基准：100kmol/h环己烷 查苯的转化率为99% 则生产100kmol/h环己烷需苯 100／0.99=101.01kmol/h 未反应的苯为 101.01-100=1.01kmol/h 产物中含H2,设含量为nH2
例:某尿素厂的生产能力为6万t尿素/a,年操作日300d，尿 素的氨耗为0.6t氨/t尿素，生产过程的氨损失按5%考虑， 已知以1t氨为基准的某股气体的组成和量如下表所示。
组成 ％(mol) kmol
CO2 28.56 54.30
CO 1.2 2.29
H2 52.61 100.04
N2 17.05 32.43
12.02 525.2
（二）无化学反应的物料衡算
在化工过程中，一些只有物理变化，不 发生化学反应的单元操作，如混合、蒸馏、 蒸发、干燥、吸收、结晶、萃取等。 这些过程都可以根据物料衡算式，列出 总物料和各组分的衡算式，再用代数法求 解。 1、简单过程的物料衡算 2、多单元系统
1、简单过程的物料衡算 简单过程是指仅有一个设备或一个单元 操作或整个过程简化成一个设备的过程。 这种过程的物料衡算比较简单，在物料流 程简图中，设备边界就是体系边界。 下面举例说明计算步骤和计算方法。
F x f1 x f2 1
过 程
2 3
P x p1 x p2 W x w1 x w2
无化学反应的 连续过程物料衡算
可列出物料衡算式：
总物料衡算式 每种组分衡算式 F=P+W F·f1 = P·p1 + W·w1 x x x
F·f2 = P·p2 + W·w2 x x x
3、物料衡算的基准
氧的出量＝0.75－0.75×0.5=0.375
水的出量＝0.75
计算结果如下表：
组分
mol
CH3OH
0.250
HCHO H2O O2
0.750 0.750 0.375
N2
2.820
总计
4.945
摩尔分数（％） 5.0
15.2
15.2
7.6
57.0
100.0
２、元素衡算法
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、 两个反应式表示的物料衡算题，可以列出元 素衡算式，用代数法求解。
基准选得适当可是计算简化。究竟采用什么作基准视具 体情况而定，不宜硬性规定，可建议： 以1t产品为基准 以1mol某反应物为基准 在连续操作中，以单位时间，即㎏/h或kmol/h作基准； 在间歇操作中，以㎏/批为基准 有化学变化的过程，适宜采用重量作基准；无化学变化 的过程，以重量或kmol/h为基准 对于液固系统常用单位质量作基准，而液相常用单位体 积作基准
丙烷充分燃烧时，要供给的空气量为理论量的125%， 问每10mol燃烧产物，需多少mol的空气？反应： C3H8+5O2
空气 （O2 N2）
3CO2+4H2O
燃 烧
CO2 H2O O2 N2
基准：100mol烟道气： 设：N-N2的mol Q-H2O,mol M-O2的mol A-空气 mol P-CO2的mol B-输入丙烷，mol 列平衡式：C平衡：P=3B H2平衡：Q=4B O2平衡：0.21A=M+P+1/2Q 烟道气总量:N+M+P+Q=100 过剩氧气(A-A/1.25)*0.21=M 求解即 可
３、用联系组分作衡算
“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。