化工计算-能量衡算.pptVIP

每小时500千克蒸汽驱动涡轮。进涡轮的蒸汽为44atm、450℃，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。涡轮作轴功700kW，祸轮的热损失佑计为104kcal／h，计算过程焓的变化(kJ／kg)。流程图500kg/h44atm,450℃60m/s5m500kg/h1atm,360m/sQ=-104kcal/hW=-700kW01030204解题过程物料衡算m=500/3600=0.139kg/s能量衡算0102甲醇蒸气离合成设备时的温度为450℃，经废热锅炉冷却。废热锅炉产生4.5atm饱和蒸汽。已知进水温度20℃，压力4.5atm。进料水与甲醇的摩尔比为0.2。假设锅炉是绝热操作，求甲醇的出口温度。20℃2molH2O4.5atm2molH2O(汽)4.5atm饱和1molCH3OH(汽)T=？℃1molCH3OH(汽)450℃基准：1molCH3OH,0.2molH2O条件：H2O(液)0℃，CH3OH(汽)450℃查热容和焓值：Cp,甲醇=19.05+9.15×10-2TkJ/mol·K(H水)20℃=83.74kJ/kg=1507kJ/mol(H水汽)4.5atm=2747.8kJ/kg=49460kJ/mol能量衡算：Q=ΔH=0(绝热操作)01n水(H出-H进)水=n醇(H出-H进)醇(H进)水=1507kJ/mol(H出)水=49460kJ/mol(H进)醇=0(基准)02代入数据求得：T=602K=329℃汽化热的计算甲醇的正常沸点为337.9K，临界温度为513．2K．计算甲醇在200℃时的汽化热。解：(1)用Trouton法则求正常沸点下的ΔHv(实验值35.2kJ/mol):ΔHv=bTb=0.109×337.9=36.8kJ/mol用Watson公式，以Trouton法则算出的36.8代入，计算200℃的汽化热(实验值19.8kJ/mol):含苯50mol%的苯、甲苯混合液，温度为10℃，连续加入汽化室内，在汽化室内混合物被加热至50℃，压力为34.8mmHg。液相中含40mol%的苯，汽相中含68.4mol%苯，问每kmol进料要多少热量？1kmol,10℃0.5kmol苯/kmol0.5kmol甲苯/kmolVkmol,50℃,34.8mmHg0.648kmol苯/kmol0.316kmol甲苯/kmolLkmol,50℃0.4kmol苯/kmol0.6kmol甲苯/kmolQ(kJ/mol)物料衡算(基准：1kmol进料混合物)1=V+L5=0.684V+0.4L求得：V=0.352kmolL=0.648kmol基准：苯(液)10℃，甲苯(液)10℃01忽略混合热，总焓等于各组分焓的和。02查得：03CP(苯，液)＝62.55十23.4×10-2TkJ／kmol·K04CP(甲苯，液)＝157kJ／kmol·℃(0—50℃)05＝165kJ／kmol·℃(0—100℃)06能量衡算CP(苯，汽)=-36.21+48.46×10-2T-31.56×10-5T2kJ/kmol·KCP(甲苯，汽)=-34.40+55.92×10-2T-34.45×10-5T2kJ/kmol·KΔHv(苯)＝30760kJ/kmolΔHv(甲苯)＝33470kJ/kmol苯(液)50℃甲苯(液)50℃苯(汽)50℃苯(液,10℃)苯(液,80.26℃)苯(汽,80.26℃)苯(汽,50℃)甲苯(汽)50℃甲苯(液,10℃)甲苯(液,110.8℃)甲苯(汽,110.8℃)甲苯(汽,50℃)0102Q=ΔH=Σn出H出-Σn进H进=17630kJ/mol总能量衡算一、能量的形式动能(EK)位能(EP)EP=mgZ内能(U)U=U(T,V)二、几个重要的物理量热量(Q)由于温差而引起的能量交换叫热量。功(W)力与位移的乘积。常见的有体积功、流动功、旋转轴的机械功环境向体系作的功为正，反之为负。热量和功是传递性质，与路径有关。01H=U+PV=H(T,P)02U和H都是状态函数，与过程的路径无关，只与所处的状态有关。焓(H)热容Q=mCΔTdQ=mC(T)dT恒压过程恒容过程21恒压过程，Q=ΔH=mCpΔT三、能量衡算的基本方法及步骤基本方法01能量守恒定律