物料衡算与能量衡算-1.ppt

物料衡算的定义 计算输入或输出的物流量及组分等。 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。 （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。 （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： 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： 4.2 物料计算中用到的基本量 4.2.1 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 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。 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。 4.3.1 混合过程 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 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 */ 4.3.8 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。 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）。 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