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第三章 工艺计算 3.1 物料衡算[13] 3.1.1概念 工艺设计中，在工艺流程确定后物料衡算进行。根据原料与产品之间的定量转化关系，计算消耗的原料量，各种产品、中间产品和副产品的产量，生产过程中各阶段的消耗量以及组成，进而为热量衡算、其他工艺计算及设备计算。 对物料平衡进行计算物料衡算是以质量守恒定律为基础。物料平衡是指“在单位时间内进入系统(体系)的全部物料质量必定等于离开该系统的全部物料质量再加上损失掉的和积累起来的物科质量”。 物料衡算通式如式： ∑G投入= ∑G产品+ ∑G回收+ ∑G流失 式中：∑G投入—投入系统的物料总量； ∑G产品—系统产出的产品和副产品总量； ∑G流失—系统中流失的物料总量； ∑G回收—系统中回收的物料总量。3.1.3物料衡算计算过程 （1）查阅文献的配方 序号 原料名称 用量/Kg 1 聚丁二酸丁二醇酯(PBS)(安庆和兴化工有限公司) 400 2 淀粉（廊坊市淀粉厂） 100 3 硅烷偶联剂KH550（南京曙光化工集团有限公司） 2 4 甘油(山东汇丰达化学有限公司) 5 5 水 10 （2）原始数据 年产量：5000t 年生产时间300天，三班制（24小时 工艺过程中损耗率：4%~10%，取6% 自然损耗率取0.2% （3）计算过程 年需物料量 =产量/损耗率 =5000/94% =5319t 年车间进料量 =年需物料量/(1+自然损耗率) =5319/(1+0.1%) =5314t 自然损耗量 =年需物料量×自然损耗率 =5319×0.1% =5.319t 过程中损耗物料量 =年车间进料量—最后产品量 =5319—5000 =319t 车间小时物料处理量 =年车间进料量/年生产时间 =5314/7200 =0.738t/h =738kg/h 每小时物料称量量 =年需物料量/年生产时间 =5319/7200 =0.739t/h =739kg/h （4） 计算结果 表3-1 物料衡算计算结果 项目 数据 项目 数据 年需物料量（） （） 年车间进料量（） （） 车间小时物料处理（kg） 每小时物料称量量（kg （5） 根据计算结果，计算配方各组分进料量 序号 原料名称 用量/份 每小时物料称量量/kg 每小时物料处理量/kg 1 PBS 400 571.76 570.99 2 淀粉 水 硅烷偶联剂KH550 甘油 它是建立数学模型的一个重要，是化工计算的重要组成部分。对于复杂过程，量衡算往往须与物料衡算联立求解。 = + + + 式中 —设备或系统与外界交换的热量之和，kJ； —由于物料温度变化，系统与外界交换的热量，kJ； —由于各种变化，系统与外界交换的热量，kJ； —由于设备温度改变，系统与外界交换的热量，kJ； —设备向外界环境散失的热量，kJ。 3.2.1 热量衡算的目的及意义 在车间设计中进行热量衡算的目的，保证成型加工顺利进行，确定加热所需的热量，并核算加热电功率，一方面作为选择设备的依据，另一方面作为计算电量的依据。确定冷却需排出的热量，一方面可计算出冷却介质的消耗量，另一方面作为选择换热设备的依据。 进行量衡算，可以为达到一定的物理或化学变化须向设备传入或从设备传出的热量；根据量衡算可确定加热剂或冷却剂的用量以及设备的换热面积，或可建立起进入和离开设备的物料的热状态（包括温度、压力、组成和相态）之间的关系 3.2.2 计算方法 根据本工艺的生产要求，更多的是采用单元设备进行热量衡算。 根据热力学第一定律，即忽略物料的温度变化的损失，不考虑设备温度改变的热量损失及设备向环境散失的热量，所以热平衡方程可以写成： = 上式是通用公式，具体应用时应注意以下几个问题： （1）正确建立热量之间的平衡关系。 （2）必须弄清楚过程中存在的热量形式及热损失。从而确定所要收集的物性数据及数据的可靠性，以保证计算的准确性。 （3）要合理划定计算范围。