化工设计课件--化工流程的物料衡算(带反应).pptxVIP

化工设计第三章 物料衡算与热量衡算 本学时讲授内容 第五节 化工流程物料衡算与热 量衡算联立计算 63自由度00已知附加式数00已知单元变量13已知流股变量63MB方程数20单元变量119流股变量OB混合器分流器反应器1反应器2混合器冷凝器PurgeFe3O4 1.00Fe 0.02FeO 0.97Fe3O4 0.01Fe 0.98FeOFe3O4N2H2H2O产品还原气流N2 0.66H2 0.33H2O 0.01N2H2H2ON2H2 H2O 0.005H2O 1.006574231891110(3)(3)(3) 混合器和整体（OB） 自由度分析表 整个流程自由度分析表6023304自由度（基准后）－1－1－1计算基准6＋133314自由度0200110已知附加式数0000000已知单元变量1631052已知流股变算（MB）方程数2300012单元变量数11259751210流股变量数OB过程混合器冷凝器分流器反应器2反应器1去流程图完全符合“弹性设计”。选择计算基准后，显然，应该首先解反应器2的MB，而且是完全求解最好挑选F11＝1000 mol/h为计算基准。 求解完反应器2后，应该求解哪个单元？分流器反应器1反应器2混合器冷凝器PurgeFe3O4 1.00Fe 0.02FeO 0.97Fe3O4 0.01Fe 0.98FeOFe3O4N2H2H2O产品还原气流N2 0.66H2 0.33H2O 0.01N2H2H2ON2H2 H2O 0.005H2O 1.006574231891110(3)(3)(3)更新自由度分析表04自由度00已知附加式数00已知单元变量63已知流股变量66衡算MB方程数22单元变量1011流股变量反应器1OB 解完反应器2后，接着解反应器1的MB，而且是完全求解。解完反应器1后，紧接着对OB和分流器产生影响。 但显然应该求解分流器的MB，也是完全求解。分流器：5－1－3－1＝0 求解完分流器后，应该求解哪个单元？分流器反应器1反应器2混合器冷凝器PurgeFe3O4 1.00Fe 0.02FeO 0.97Fe3O4 0.01Fe 0.98FeOFe3O4N2H2H2O产品还原气流N2 0.66H2 0.33H2O 0.01N2H2H2ON2H2 H2O 0.005H2O 1.006574231891110(3)(3)(3)更新自由度分析表00自由度00已知附加式数00已知单元变量47已知流股变量36衡算MB方程数02单元变量711流股变量冷凝器OB 解完分流器后，接着解冷凝器的MB或OB的MB，而且都是完全求解。 所以，整个MB计算顺序为：反应器2 MB反应器1 MB分流器 MB冷凝器 MB混合器 MBOB MB冷凝器 MB混合器 MB而且是一个每步都能完全求解的计算顺序。具体详细计算过程与结果：略。 3.5 化工流程MB和HB的联立计算（CB）CB计算与仅做（单独做）MB计算时，有下面几点区别：1、流程中所有流股的流股变量加上温度（T）；2、流程中所有单元的单元变量加上描述传热的单元变量（dQ/dt或Q）；3、流程中一个单元牵涉N种组份，就可以列出N个独立的MB方程（分流器除外），但一个单元无论其牵涉到多少种组份，都只能列出一个HB方程。 4、因为流股的焓值与流股的相态有关，做CB时还要注意流股的相态；5、一个流股焓值的计算，大多数情况下可以考虑各组份的分摩尔焓按其在流股中的摩尔分率进行加和计算（即按理想状态，各分组份焓简单加和），少数情况下，要考虑采用偏摩尔焓加和； 6、dQ/dt或Q，有两种表示方式： ①、 dQ/dt或Q＝∑焓（进）－∑焓（出） dQ/dt或Q﹥0，则意味系统（或单元）向外散热，反之逆然。 ②、 dQ/dt或Q＝∑焓（出）－∑焓（进） dQ/dt或Q﹥0，则意味系统（或单元）需要向外界获取热量，反之逆然。dQ/dt或Q＝0，表明系统（或单元）绝热。 7、焓是状态函数，流股焓的计算必须有基准态（参考态）：焓值计算时参考态标准态（25℃）任意温度流程中某个流股的温度注意：在一个计算过程中，参考态一经选定，就不能再变更。优点：数据来源方便可能简化计算 8、MB和HB联立计算后，计算复杂程度加大，主要是因为焓值与温度的非线性关系，导致HB方程通常是非线性方程。9、在