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1、第四章 物料衡算及热量衡算,第一节、物料衡算第二节、热量衡算,第一节、物料衡算,一、物料衡算的任务和作用二、物料衡算的依据三、物料衡算的方法与步骤,一、物料衡算的任务和作用,1、任务2、作用,1、任务,（1）确定每股物料的数量、组成和相互比例关系（2）确定每股物料在物理或化学变化过程中相互转移或转化的定量关系,包括单元操作的物料衡算和全流程的物料衡算,2、作用,（1）计算出所需原材料、副产品、三废的量（2）计算出消耗定额，为能量恒算提供依据（3）为设备选型提供依据,二、物料衡算的依据,能量守恒定律： F= D+ W,进料量,累积量,出料量与损耗量,三、物料衡算的方法与步骤,1、方法2、计算基准
2、3、步骤4、计算方法,1、方法,（1）中间步骤少时（2）中间步骤多时（3）产品太大、中间步骤多时,（1）中间步骤少时,年产量,原料量,中间产品量,三废生成量,从前往后算,（2）中间步骤多时,年产量,原料量,中间产品量,三废生成量,从后往前算,（3）产品太大、中间步骤多时,100kg或100kmol原料,中间产品,年产量,设计产量,倍数,设计中间产品量,设计三废生成量,三废生成量,设计原料量,从前往后算，一再比较法,2、计算基准,有化学变化：以重量为基准无化学变化：以分子数为基准连续生产过程：千克/小时间隙生产过程：千克/釜（千克/批）,3、步骤,（1）画出流程示意图（2）写出主、副化学反应式（
3、3）确定计算任务（4）收集数据资料（5）选定计算基准（6）展开计算（7）校核与整理计算结果（8）绘制物料流程图、编写物料平衡表,中心内容是物料的流动及变化情况,为了便于分析反应过程特点为计算作准备,针对过程特点，选用合适的公式；分析数据资料，明确已知和待求数据,设计任务数据：生产规模生产时间有关定额、收率、转化率等2.原料、助剂、中间产品的规格3.有关物理化学常数,化工计算的出发点，从年产量出发计算出年需要量和中间产品量、三废生成量,表示出物料在流程中的位置和相互关系,4、计算方法,（1）选定计算基准：kg/h（2）计算单位产量：单位产量=G/8000（3）计算单位聚合物量：单位产量聚合物含量
4、（4）计算纯原料量：单位产量消耗定额（5）计算聚合物总量： 单位聚合物量/（1-聚合物损失率）（6）计算纯原料量：聚合物总量/转化率（7）计算所需原料量：纯原料量/原料纯度（8）绘制物料流程图,第二节、热量衡算,一、任务二、恒算依据三、单元设备的热量恒算四、系统能量平衡,一、任务,1、确定加热剂和冷却剂的用量2、计算由设备传递的热量，为设备设计提供依据3、提高热量应用水平,二、恒算依据,热平衡方程：Q入= Q出+ Q损,三、单元设备的热量恒算,1、写出热平衡方程式： Q1+ Q2+ Q3 = Q4+ Q5+ Q6 2、收集数据： 已知物料量、工艺条件、有关物性数据3、选定计算基准：0 或254
5、、拟订计算程序5、各种热量的计算6、传热剂用量计算7、设备传热面积计算8、热量平衡表,热平衡方程式,Q1 + Q2+ Q3 = Q4 + Q5 + Q6,所处理的各股物料带入设备的热量,由加热剂或冷却剂传给设备或物料的热量,各种热效应如化学反应热和溶解热,离开设备的各股物料带走的热量,消耗在加热设备上的热量,设备向外界散失的热量,5、各种热量的计算,由加热剂或冷却剂传给设备或物料的热量Q2：Q2= Q4+ Q5+ Q6 + - Q1 - Q3,所处理的各股物料带入设备的热量Q1离开设备的各股物料带走的热量Q4 Q=GCpt,各种热效应如化学反应热和溶解热Q3Q3=Qp+ Qn,消耗在加热设备上
6、的热量Q5Q5=GC（Twk-Twh）,设备向外界散失的热量Q6 ： Q6=T（tw2-t2）,6、传热剂用量计算,（1）加热剂用量计算（2）冷却剂用量计算,（1）加热剂用量计算,水蒸气用量：D=Q2 /（ H +C t）燃料用量：B= Q2/（ TQT ）用电量：E= Q2/3600,（2）冷却剂用量计算,W= Q2/C t,冷却剂的热容,冷却剂的进、出口温差,7、设备传热面积计算,F= Q2/Ktm,传热系数,平均温差,8、热量平衡表,四、系统能量平衡,1、系统能量平衡的方法2、系统能量平衡的作用3、系统能量的合理运用,1、系统能量平衡的方法,反应器,换热器,泵,U1、T1、P1、V1、1,U2、T2、P2、V2、2,As,Q,Z1,Z2,按热力学第一定律，列出计算公式：有相变或化学变化时：当与外界绝热时：当与外界无轴功交换时：,2、系统能量平衡的作用,（1）检查能量的利用是否合理（2）列出动力消耗综合表,动力消耗综合表,动力消耗包括自来水、循环水、冷冻盐水、蒸汽、电、煤气、石油气、重油、氮气、压缩空气等,3、系统能量的合理运用,（1）发展能耗少的工艺（2）提高燃料效率（3）废热回收利用（4）节能理论研究（5）废热回收利用设备的研制与采用,
