化工物料衡算.ppt

第四章 物料衡算 第二节 物料衡算的基本方法 根据不同过程的特点，选择计算基准时，应该注意以下几点： ⑴应选择已知变量数最多的流股作为计算基准。 ⑵对液体或固体的体系，常选取单位质量作基准。 ⑶对连续流动体系，用单位时间作计算基准有时较方便。 ⑷对于气体物料，如果环境条件（如温度、压力）已定，则可选取体积作基准。 下面举例说明选择不同的计算基准对解题难简的影响程度。 第二节 物料衡算的基本方法 第二节 物料衡算的基本方法 第二节 物料衡算的基本方法 第二节 物料衡算的基本方法 第二节 物料衡算的基本方法 第二节 物料衡算的基本方法 第二节 物料衡算的基本方法 从上述三种不同基准的解法可看出，第三种解法虽然避免了换算，但是比第一、第二种解法工作量大。如果线性方程组较复杂，则解方程组时工作量更大。所以，从题意看，第一、第二种解法所选的基准比较恰当。 由上例可见，选择合适的基准，能简化解题 、减少计算工作量，将复杂问题简单化还否则会适得其反，所以基准的合理选择是解题步骤中一个很重要的技巧。 第二节 物料衡算的基本方法 6．列出物料衡算式，然后用数学方法求解。 根据衡算体系的具体情况，列出所有独立的物料衡算式，当未知变量数等于独立方程式个数时，可用代数法求解。如当未知数变量多于独立方程式个数时，只能采用试差法或计算机来解题解。 7．校核、整理计算结果 将物料衡算的结果加以整理、校核，列成物料衡算表。表中需列出输入、输出的物料名称、数量及单位和占总物料的百分数。 第三节 无化学反应过程的物料衡算 无化学反应过程是指一些只有物理变化而没有化学反应的单元操作，例如混合、精馏、蒸发、干燥、吸收、结晶、萃取、过滤等，或是虽有化学反应，但以物理变化为主，这些过程的物料衡算都可以根据质量守恒定律，列出总物料和各组分的衡算式，再用代数法求解即可。 一、简单过程的物料衡算 简单过程，是指仅有一个设备或一个单元操作，或整个过程虽有多个设备，但可简化成一个设备的过程。这种过程的物料衡算叫做简单过程的物料衡算，这种过程的物料衡算比较简单，在物料流程简图中，设备边界就是体系边界。 第三节 无化学反应过程的物料衡算 1、混合 当物料的浓度不符合化工生产要求时，经常需要通过加入其它浓度的物质来进行调整，这就是混合，混合有气体和气体之间的混合，液体和液体之间的混合。 第三节 无化学反应过程的物料衡算 解：根据题意可画出如下图4-9所示的物料流程图 分析：此题中有四个已知数据：一个质量数据，三个组成数据，要求的有两个未知变量，体系中有两种物质，可列出两个独立的物料衡算方程，问题可解。 设F2为浓度77.7%H2SO4的质量，F3为浓度18.63%的H2SO4质量。可以写出一个总物料平衡式和两个组成平衡式，其中任意两个方程组合都是独立方程，可以解出两个未知变量。 第三节 无化学反应过程的物料衡算 第三节 无化学反应过程的物料衡算 第三节 无化学反应过程的物料衡算 2. 结晶 在化工生产中，为了精制固体物质，使溶解于液体中的固体溶质呈结晶状析出的操作称为结晶。它是获得纯净固体物质的重要方法之一，应用较广泛。 在有关结晶的物料衡算中，溶解度和质量百分比浓度之间的换算是必需的，因为对于饱和溶液从手册上能查到的是溶解度数据而非质量百分比浓度数据。 第三节 无化学反应过程的物料衡算 例4-5：1000千克KCl饱和水溶液盛于结晶槽中，温度为800C。将此溶液冷却到200C，若在冷却过程中，进料溶液中的水有7%蒸发掉，求从溶液中结晶出的KCl量。 解：由手册查得KCl在水中的溶解度数据为： 80℃：51.1克KCl/100克H2O 20℃：24.0克KCl/100克H2O。 画物料流程示意图：如下页 第三节 无化学反应过程的物料衡算 第三节 无化学反应过程的物料衡算 第三节 无化学反应过程的物料衡算 3．吸收 在石油化工生产中，常常需要分离气体混合物以获得纯净的原料气或气体产品，吸收操作就是分离气体混合物的一种有效方法。 例4-6：将含20%（质量百分数）丙酮与80%空气的混合气输入吸收塔，塔顶用喷水吸收丙酮。吸收塔塔顶出口气体含丙酮3%，空气97%，吸收塔底得到50千克/h含10%丙酮的水溶液，计算输入吸收塔气体的量。解：详细过程如下所示 第三节 无化学反应过程的物料