化工计算能量衡算.ppt

第四章 能量衡算 第一节 概述 第二节 能量衡算的基本方法和步骤 第三节 无化学反应过程能量衡算 第四节 化学反应过程的能量衡算 第五节 加热剂、冷却剂及其他能量消耗的计算 第一节 概述 4—1 能量的形式 4—2 几个与能量衡算有关的重要的物理量 第二节 能量衡算的基本方法和步骤 例题 每小时500千克蒸汽驱动涡轮，进涡轮的蒸汽压力为44atm、450?C，线速度为60m/S，蒸汽离开涡轮的部位在涡轮进口位置以下5m，常压，速度为360m/S。涡轮轴功700kW，涡轮热损失估计为10000kcal/h，计算过程的H的变化值(kJ/kg)。 W=-700kW 第三节 无化学反应过程能量衡算 4—6 无相变的变温变压过程 4—7 相变过程的能量衡算 4—8 溶解和混合过程 一、溶解热和混合热 第四节 化学反应过程的能量衡算 5—10 反应热的计算 4—11 化学反应过程的能量衡算 作业：有一反应A（g）+2B（g）→3C（g）在一绝热式反应器中进行，已知原料混合物只含A和B，且配比等于化学计量比，又知A的转化率为100%，产物混合物出反应器的温度为1200K。求原料混合物进反应器的温度为多少？ 已知：CpA=30kJ/kmol·K，CpB=40 kJ/kmol·K， CpC=70 kJ/kmol·K； ΔH°C， A=0，ΔH°C， B=-170kJ/mol， ΔH°C ，C=-120 kJ/mol。 解：取100kmolA/h进料 为计算基准。物料衡算结果标注于图上。 取第一种计算基准 绝热过程 第五节 加热剂、冷却剂及其他能量消耗的计算 4-12常用加热剂和冷却剂 常用加热剂有热水、饱和水蒸汽(低压、高压)、导热油、道生液、烟道气和熔盐等； 常用冷却剂有空气、冷却水、冰和冷冻盐水等。 1、加热剂和冷却剂的选用原则 ①在较低压力下可达到较高温度； ②化学稳定性高； 2、常用加热剂和冷却剂的性能特点和物性参数见表5-4 ③无腐蚀； ④热容量大； ⑤冷凝热大； ⑥无火灾和爆炸危险； ⑦无毒性； ⑧温度易于调节； ⑨价格低廉； 4-13加热剂和冷却剂消耗量的计算 1、水蒸气的消耗量 (1) 间接蒸汽加热时的蒸汽消耗量 若以0℃为基准温度 (2) 直接蒸汽加热时水蒸汽的消耗量 若以0℃为基准温度 2、冷却剂的消耗量 水、冷冻盐水和空气均为常用的冷却剂，其消耗量可用下式计算 表5-5 氯化钠水溶液的定压比热 5-14燃料消耗量的计算 式中: G—燃料的消耗量,kg或kg?h-1; ?—燃烧炉的热效率,一般燃烧炉的?值可取0.3～0.5,锅炉的?值可取0.6～0.92; Qp—燃料发热量,kJ?kg-1。 5-15电能的消耗量的计算 式中 E—电能的消耗量,kWh(1kWh=3600kJ)； ?—电热装置的热效率,一般可取0.85～0.95。 5-16压缩空气的消耗量的计算 一般压缩空气的消耗量折算成常压(1.013?105Pa)下的空气体积或体积流量。 1、压送液体物料时压缩空气的消耗量 （1）压送液体时，压缩空气在设备内所需压强 (2)每次操作均将设备中的液体全部压完时的压缩空气消耗量以常压(1.013?105Pa)下的空气体积计，一次操作所需的压缩空气消耗量为 若每天压送物料的次数为n，则每天操作所需的压缩空气体积 式中Vd—每天操作所需压缩空气体积,m3?d-1。 每小时操作所需的压缩空气体积为 (2) 每次操作仅将设备中的部分液体压出时的压缩空气消耗量 式中 ?——设备的装料系数； V1——每次压送的液体体积，m3。 每天或每小时操作所需的压缩空气体积与前同。 2、搅拌液体时压缩空气的消耗量 压缩空气的最低压强 P＝1.2ρgh+P0 管路阻力按液柱高度的20％计。 压缩空气消耗量为 5-17真空抽气量的计算 1、抽吸液体物料 一次抽吸操作所需的抽气量为 3、真空蒸发 （1）间壁式冷凝器 (2) 直接混合式冷凝器 以标准状态下的空气体积计，每小时应从冷凝器抽走的空气体积为 4、建立真空时每小时需抽走的空气体积 5、维持真空所需抽气量 真空系统中常见连接件的气体泄漏量如下表 计算应考虑输送过程中的损失。通常的做法是将所求得的能量消耗再乘上适当的能耗系数。能耗系数 计算，可确定每吨产品的各种能量消耗定额、每小时的最大用量、日消耗量和年消耗量，最后可编制出能耗一览表， 第一章 因次与单位 1、概念：因次、因次式、单位、基本单位、单位制度，国际单位制的基本单位和辅助单位，米制中绝对单位制和工程单位制及其区别。 2、 单位换算 单位换算的名词解释、换算方法，具体单位换