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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 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 三、物料衡算的方法与步骤 1、方法 2、计算基准 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 （2）中间步骤多时 （3）产品太大、中间步骤多时 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）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 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ⅹ聚合物含量 （4）计算纯原料量：单位产量ⅹ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25℃ 4、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 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 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 ①水蒸气用量： D=Q2 /（ ?H +C? t） ②燃料用量： B= Q2/（ ηTQT ） ③用电量： E= Q2/3600η （2）冷却剂用量计算 W= Q2/C ? t 7、设备传热面积计算 F= Q2/K⊿tm 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 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 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 * * 包括单元操作的物料衡算和全流程的物料衡算 进料量 累积量 出料量与损耗量 年产量 原料量 中间产品量 三废生成量 从前往后算 年产量 原料量 中间产品量 三废生成量 从后往前算 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 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 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 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=∑G·Cp·t 各种热效应如化学反应热和溶解热Q3