3第三章物料衡算与能量衡算.ppt

§3.6 能量衡算 §3.6.3 能量衡算 §3.6.3.1 ? ?能量衡算的基本概念 二、几个与能量衡算有关的重要物理量 1、热量（Q） 温度不同的两物体相接触或靠近，热量从热（温度高）的物体向冷（温度低）的物体流动，这种由于温度差而引起交换的能量，称为热量。 第一，热量是一种能量的形式，是传递过程中的能量形式； 第二，一定要有温度差或温度梯度，才会有热量的传递。 §3.6 能量衡算 §3.6.3 能量衡算 §3.6.3.1 ? ?能量衡算的基本概念 二、几个与能量衡算有关的重要物理量 2、功（W） 功是力与位移的乘积。在化工中常见的有体积功（体系体积变化时，由于反抗外力作用而与环境交换的功）、流动功（物系在流动过程中为推动流体流动所需的功）以及旋转轴的机械功等。以环境向体系作功为正、反之为负。 功和热量都是能量传递的两种不同形式，它们不是物系的性质，因此不能说体系内或某物体有多少热量或功。 功和热量的单位在SI制中为焦耳，除此以外，公制中的卡或千卡、英制中的英热单位(Btu)还常有使用，应注意它们之间的换算关系。 §3.6 能量衡算 §3.6.3 能量衡算 二、几个与能量衡算有关的重要物理量 3、焓(H) H＝U＋PV 对于纯物质，焓可表示成温度和压力的函数： H=H(T，P) 对H全微分： 　 因此焓差可表示成： Cp 很小 §3.6 能量衡算 §3.6.3 能量衡算 二、几个与能量衡算有关的重要物理量 4、热容 热容是一定量的物质改变一定的温度所需要的热量，可以看作是温度差?T和引起温度变化的热量Q之间的比例常数， 即Q＝mC?T §3.6 能量衡算 §3.6.3 能量衡算 §3.6.3.2 能量衡算的基本原理 A、能量衡算的基本方程式 根据能量守恒原理，能量衡算的基本方法可表示为： 输入的能量 — 输出的能量 ＝ 积累的能量 根据热力学第一定律，能量衡算方程式的一般形式为： △E ＝Q＋W △E—体系总能量变化 Q—体系从环境中吸收的能量 W—环境对体系所作的功 §3.6 能量衡算 §3.6.3 能量衡算 §3.6.3.2 能量衡算的基本原理 在无外功条件下，进入系统加热能与离开系统的热能平衡： ∑Q进＝∑Q出 Q1＋Q2 ＋Q3 ＝ Q4＋ Q5＋ Q6 Q1 —物料带到设备中去的热量 （kJ） Q2 —由加热剂（冷却剂）传给设备的热量或加热与冷却物料所 需热量。输入（加热）为正；输出（冷却）为负 Q3 —过程的热效应；放热为负；吸热为正 Q4 —反应产物由设备中带出的热量 Q5 —消耗在加热设备各个部件上的热量 Q6 —设备向四周散失的热量 §3.6 能量衡算 §3.6.3 能量衡算 §3.6.3.2 能量衡算的基本原理 B. 热量计算中各种热量的说明 （1）计算基准，可取任何温度，如有反应过程，一般取25℃ （2）物料的显热可用焓值或比热容进行计算 n—物料量（mol） Cp—物料的比热容(kJ/mol · ℃)， Cp＝a＋bT ＋cT2 ＋dT3 ＋eT4 T—温度（℃ ），T2为物料温度；T1为基准温度 §3.6 能量衡算 §3.6.3 能量衡算 §3.6.3.2 能量衡算的基本原理 B. 热量计算中各种热量的说明 （3）Q2热负荷的计算， Q2等于正值为需要加热， Q2等于负值为 需要冷却。 （4） Q3为化工过程的热效应，包括过程的状态热（相变化产生的 热）和化学反应热。 相变化一般可由手册查阅，无法查阅的汽化热可由特鲁顿法 则估算； 反应热由生成热和燃烧热计算 §3.6 能量衡算 §3.6.3 能量衡算 §3.6.3.2 能量衡算的基本原理 B. 热量计算中各种热量的说明 （5）设备加热所需热量Q5在稳定操作过程中不出现；但在开停工以及间歇操作的升温降温阶段也有设备的升温降温热产生：