化工設(shè)計(jì)-物料和能量衡算

第三章化工(huàgōng)計(jì)算基本要求:

(1）掌握化工過程的特點(diǎn)

(2）熟練應(yīng)用化工基礎(chǔ)數(shù)據(jù)(3）熟練掌握化工過程的物料(wùliào)衡算(4）熟練掌握化工過程的能量衡算精品資料化工(huàgōng)計(jì)算應(yīng)用守恒定律來研究化工(huàgōng)過程的物料衡算和能量衡算問題。守恒定律化工(huàgōng)過程方面的基礎(chǔ)知識(shí)

精品資料第一節(jié)化工過程(guòchéng)及過程(guòchéng)參數(shù)一、化工過程所謂化工過程，是指由原料經(jīng)化學(xué)處理和物理處理加工成化學(xué)產(chǎn)品或中間產(chǎn)品的生產(chǎn)過程。它包括許多工序(gōngxù)，每個(gè)工序(gōngxù)又由若干個(gè)或若干組設(shè)備（如反應(yīng)器、蒸餾塔、吸收塔、干燥塔，分離器、換熱器及輸送設(shè)備等等）組合而成。物料通過各設(shè)備時(shí)，完成某種化學(xué)或物理處理，最終成為合格的產(chǎn)品。精品資料在不同的生產(chǎn)(shēngchǎn)過程中，有一些具有共性的物理操作，它們不改變物料的化學(xué)性質(zhì)，只改變物料的物理性質(zhì)，這類操作被稱為單元操作，如流體輸送、傳熱、蒸餾、干燥、蒸發(fā)、結(jié)晶、萃取、吸收、吸附、過濾及破碎等操作?；み^程中還包括一些改變物料的化學(xué)性質(zhì)的反應(yīng)過程，如氫與氮合成氨反應(yīng)、乙烯氧化成環(huán)氧乙烷反應(yīng)等等?；み^程就是由反應(yīng)過程和若干個(gè)單元操作組合而成的一個(gè)系統(tǒng)。精品資料化工過程(guòchéng)的類型根據(jù)其操作方式分間歇操作原料一次加入→過程(guòchéng)→產(chǎn)品一次排出連續(xù)操作原料連續(xù)加入→過程(guòchéng)→產(chǎn)品連續(xù)排出半連續(xù)操作原料一次加入→過程(guòchéng)→產(chǎn)品連續(xù)排出或原料連續(xù)加入→過程(guòchéng)→產(chǎn)品一次排出根據(jù)操作狀態(tài)分穩(wěn)定狀態(tài)操作（定態(tài)操作）過程(guòchéng)參數(shù)=f(x、y、z)不穩(wěn)定狀態(tài)操作（非定態(tài)操作）過程(guòchéng)參數(shù)=f(x、y、z、t)精品資料二、化工(huàgōng)過程基本參數(shù)過程參數(shù)即化工(huàgōng)生產(chǎn)過程中影響過程運(yùn)行和狀態(tài)的物理量。一）溫度表示物體冷熱程度的物理量。溫標(biāo)。1、攝氏溫標(biāo)，℃水的正常冰點(diǎn)：0℃水的正常沸點(diǎn)：100℃其間均分100等份其單位為℃2、開爾文溫標(biāo)，K精品資料3華氏溫標(biāo),℉水鹽混合物的溫度：0℉健康人的血液溫度：96℉水的正常冰點(diǎn)：32℉,水的正常沸點(diǎn)：212℉其間均分(jūnfēn)180等份其單位為℉4、蘭金溫標(biāo)，°R與開氏溫標(biāo)相似，也是以最低理論溫度為0度的一種絕對(duì)溫標(biāo)。其0度為-459、58℉（-460℉），所以0℉即460℉。四種溫度的關(guān)系精品資料二）壓力(壓強(qiáng)(yāqiáng)）三）流量四）組成精品資料三、化工(huàgōng)過程開發(fā)化工過程開發(fā)是指一個(gè)化學(xué)反應(yīng)從實(shí)驗(yàn)室過渡到第一套生產(chǎn)裝置的全部過程。（開發(fā)的成果要以基礎(chǔ)設(shè)計(jì)形式出現(xiàn)）化工過程開發(fā)，首先是決定化學(xué)反應(yīng)的可能性、轉(zhuǎn)化率及反應(yīng)速度(fǎnyìngsùdù)是否具有工業(yè)價(jià)值，產(chǎn)物分離的難易程度以及機(jī)械、設(shè)備、材料是否可行。當(dāng)然，最終取決于是否有經(jīng)濟(jì)效益。

精品資料四、化工基礎(chǔ)(jīchǔ)數(shù)據(jù)“化工基礎(chǔ)數(shù)據(jù)”，又被稱作“物化數(shù)據(jù)”或“物性數(shù)據(jù)”。是由物料本身的物理化學(xué)性質(zhì)所決定的?；せA(chǔ)數(shù)據(jù)包括很多，現(xiàn)將常用的一些(yīxiē)化工基礎(chǔ)數(shù)據(jù)大致歸納成以下幾類:精品資料(l）基本物性數(shù)據(jù)——如臨界常數(shù)（臨界壓力、臨界溫度、臨界體積(línjiètǐjī)）、密度或比容、狀態(tài)方程參數(shù)、壓縮系數(shù)、蒸氣壓、氣一液平衡關(guān)系等。(2）熱力學(xué)物性數(shù)據(jù)——如內(nèi)能、焓、嫡、熱容、相變熱、自由能、自由焓等。(3）化學(xué)反應(yīng)和熱化學(xué)數(shù)據(jù)——如反應(yīng)熱、生成熱、燃燒熱、反應(yīng)速度常數(shù)、活化能，化學(xué)平衡常數(shù)等。(4）傳遞參數(shù)——如粘度、擴(kuò)散系數(shù)、導(dǎo)熱系數(shù)等。

精品資料數(shù)據(jù)(shùjù)的獲?。?/p>

1、查手冊(cè)或文獻(xiàn)資料常用物質(zhì)的物性數(shù)據(jù)可從化學(xué)化工類手冊(cè)或?qū)I(yè)性的化工手冊(cè)中查到。（收集(shōují)了許多物質(zhì)的物性數(shù)據(jù)及圖表）化學(xué)工程手冊(cè)，《化學(xué)工程手冊(cè)》編輯委員會(huì)，化學(xué)工業(yè)出版社，1980化工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)，國(guó)家醫(yī)藥管理局上海醫(yī)藥設(shè)計(jì)院編，化學(xué)工業(yè)出版社，1986化工工藝算圖，吉林化學(xué)工業(yè)公司設(shè)計(jì)院等編，化學(xué)工業(yè)出版社，1982精品資料2、估算(ɡūsuàn)可以應(yīng)用物理和化學(xué)的一些基本定律計(jì)算各種物質(zhì)的性質(zhì)參數(shù)。但是，往往由于缺乏(quēfá)計(jì)算所需的一些分子性質(zhì)（偶極矩、極化率、原子間距離等）的數(shù)據(jù)而無法計(jì)算，或者即使知道這些數(shù)據(jù)，計(jì)算也很復(fù)雜。因此，許多研究人員做了不少工作，建立了理論與經(jīng)驗(yàn)相結(jié)合的方法，來計(jì)算各種物質(zhì)的物性數(shù)據(jù)。這些方法僅從一個(gè)化合物二、三種數(shù)據(jù)就能估算出該化合物的其他物性數(shù)據(jù)來?；鶊F(tuán)貢獻(xiàn)法精品資料3、用實(shí)驗(yàn)直接(zhíjiē)測(cè)定實(shí)驗(yàn)直接測(cè)定。以上三種數(shù)據(jù)來源，從手冊(cè)或文獻(xiàn)中查得數(shù)據(jù)最方便，但往往有時(shí)數(shù)據(jù)不夠完整，也會(huì)出現(xiàn)一些錯(cuò)誤。用一些理論的、半經(jīng)驗(yàn)的和經(jīng)驗(yàn)的公式估算，也是一種簡(jiǎn)便的方法。當(dāng)手冊(cè)或文獻(xiàn)中無法查得時(shí)，可以進(jìn)行估算。直接用實(shí)驗(yàn)測(cè)定得到(dédào)的數(shù)據(jù)最可靠，只是實(shí)驗(yàn)比較費(fèi)時(shí)間又花錢。但是，如果查不到有關(guān)數(shù)據(jù)，而用公式估算得到(dédào)的結(jié)果精度又不夠時(shí)，則必須用實(shí)驗(yàn)進(jìn)行測(cè)定。

精品資料4、計(jì)算機(jī)檢索(jiǎnsuǒ)近年來，隨著電子計(jì)算機(jī)的迅速(xùnsù)發(fā)展，應(yīng)用計(jì)算機(jī)儲(chǔ)存、檢索和推算物性數(shù)據(jù)。一些大型化工企業(yè)、研究部門和高等院校都相應(yīng)建立了物性數(shù)據(jù)庫，以便于通過計(jì)算機(jī)自動(dòng)檢索或估算所要求的數(shù)據(jù)，而不必自行查找或計(jì)算，大大節(jié)省了時(shí)間和精力?；の镄詳?shù)據(jù)庫美國(guó)，CINDAS(14000)北京化工大學(xué)，大型化工物性數(shù)據(jù)庫CEPPDS(3417)精品資料第二節(jié)物料(wùliào)衡算物料衡算是化工計(jì)算中最基本、最重要的內(nèi)容之一，它是能量衡算的基礎(chǔ)。設(shè)計(jì)或研究一個(gè)化工過程，或?qū)φ吣成a(chǎn)過程進(jìn)行分析，需要了解能量的分布情況，都必須在物料衡算的基礎(chǔ)上，才能進(jìn)一步算出物質(zhì)之間交換(jiāohuàn)的能量以及整個(gè)過程的能量分布情況。物料衡算和能量衡算是進(jìn)行化工工藝設(shè)計(jì)、過程經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)、節(jié)能分析以及過程最優(yōu)化的基礎(chǔ)。精品資料物料(wùliào)衡算有兩種情況:一種是對(duì)已有的生產(chǎn)設(shè)備或裝置(zhuāngzhì)，利用實(shí)際測(cè)定的數(shù)據(jù)，算出另一些不能直接測(cè)定的物料量。用此計(jì)算結(jié)果，對(duì)生產(chǎn)情況進(jìn)行分析、作出判斷、提出改進(jìn)措施。（一般的作業(yè)）另一種是設(shè)計(jì)一種新的設(shè)備或裝置(zhuāngzhì)，根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)，先作物料衡算，求出進(jìn)出各設(shè)備的物料量，然后再作能量衡算，求出設(shè)備或過程的熱負(fù)荷，從而確定設(shè)備尺寸及整個(gè)工藝流程。（設(shè)計(jì)）精品資料一、物料(wùliào)衡算的依據(jù)質(zhì)量守恒定律即在一個(gè)孤立物系中，不論(bùlùn)物質(zhì)發(fā)生任何變化，它的質(zhì)量始終不變（不包括核反應(yīng)，因?yàn)楹朔磻?yīng)能量變化非常大，此定律不適用）。質(zhì)量守恒（不是摩爾守恒、體積守恒）精品資料二、物料(wùliào)衡算式物料衡算是研究某一個(gè)體系內(nèi)進(jìn)、出物料量及組成的變化。所謂體系就是物料衡算的范圍，它可以根據(jù)需要選定。體系可以是一個(gè)設(shè)備或幾個(gè)設(shè)備，也可以是一個(gè)單元操作或整個(gè)化工過程。進(jìn)行物料衡算時(shí)，必須(bìxū)首先確定衡算的體系。

精品資料對(duì)某一個(gè)體系，輸入體系的物料量應(yīng)該等于輸出(shūchū)物料量與體系內(nèi)積累量之和。連續(xù)過程的物料衡算式(suànshì)一般表示式為：系統(tǒng)中積累=輸入–輸出+生成–消耗穩(wěn)態(tài)過程時(shí)輸入=輸出–生成+消耗無化學(xué)反應(yīng)的穩(wěn)態(tài)過程輸入=輸出精品資料物料平衡形式總平衡式*總質(zhì)量平衡式總摩爾平衡式組分平衡式 組分質(zhì)量平衡式組分摩爾平衡式元素(yuánsù)原子平衡式 *元素(yuánsù)原子質(zhì)量平衡式*元素(yuánsù)原子摩爾平衡式精品資料三、物料(wùliào)衡算的基本方法進(jìn)行物料衡算時(shí)，為了能順利地解題，避免錯(cuò)誤，必須掌握解題技巧，按正確的解題方法和步驟進(jìn)行。這樣才能獲得準(zhǔn)確的計(jì)算結(jié)果。l、衡算范圍指定的任何空間范圍。它可是一個(gè)設(shè)備、一個(gè)單元或整個(gè)過程(guòchéng)。根據(jù)給定的條件畫出流程簡(jiǎn)圖（過程(guòchéng)示意圖或衡算范圍）。圖中用簡(jiǎn)單的方框表示過程(guòchéng)中的設(shè)備，用線條和箭頭表示每個(gè)流股的途徑和流向。并標(biāo)出每個(gè)流股的已知變量（如流量、組成）及單位。對(duì)一些未知的變量，可用符號(hào)表示。精品資料2、衡算對(duì)象參加過程的全部物料。對(duì)無化學(xué)反應(yīng)：可選任(xuǎnrèn)一物料對(duì)有化學(xué)反應(yīng)：未發(fā)生變化的物質(zhì)精品資料3、計(jì)算基準(zhǔn)及其選擇原則上計(jì)算基準(zhǔn)是任意選擇。但是，計(jì)算基準(zhǔn)選擇得恰當(dāng)，可以使計(jì)算簡(jiǎn)化，避免錯(cuò)誤。對(duì)于不同(bùtónɡ)化工過程，采用什么基準(zhǔn)適宜，需視具體情況而定，不能作硬性規(guī)定。根據(jù)不同(bùtónɡ)過程的特點(diǎn)，選擇計(jì)算基準(zhǔn)時(shí)注意以下幾點(diǎn)：

(l）應(yīng)選擇已知變量數(shù)最多的流股作為計(jì)算基準(zhǔn)。

(2）對(duì)液體或固體的體系，常選取單位質(zhì)量作基準(zhǔn)。

(3）對(duì)連續(xù)流動(dòng)體系，用單位時(shí)間作計(jì)算基準(zhǔn)有時(shí)較方便。

(4）對(duì)于氣體物料，如果環(huán)境條件（如溫度、壓力）已定，則可選取體積作基準(zhǔn)。精品資料具體(jùtǐ)：⑴時(shí)間基準(zhǔn)連續(xù)（小時(shí)，天……）間歇（釜，批……）⑵質(zhì)量基準(zhǔn)kg，mol，kmol……⑶體積基準(zhǔn)m3（STP），Nm3⑷干濕基準(zhǔn)干基（不含水），濕基（含水）精品資料4、物料衡算的程序（步驟(bùzhòu)）(l）搜集計(jì)算數(shù)據(jù)。

(2）畫出物料流程簡(jiǎn)圖。

(3）確定衡算體系。

(4）寫出化學(xué)反應(yīng)方程式，包括主反應(yīng)和副反應(yīng)，標(biāo)出有用的分子量。精品資料(5）選擇計(jì)算基準(zhǔn)，并在流程圖上注明所選的基準(zhǔn)值。

(6）列出物料衡算式，然后用數(shù)學(xué)方法求解(qiújiě)。(7）校核計(jì)算結(jié)果。(數(shù)據(jù)歸一）(8）將計(jì)算結(jié)果列成輸入一輸出物料表（物料平衡表）。（三線表、表頭名稱、基準(zhǔn)）

精品資料精品資料精品資料精品資料精品資料四、無化學(xué)反應(yīng)(huàxuéfǎnyìng)過程的物料衡算在化工過程(guòchéng)中，只有物理變化不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的單元操作如混合、蒸餾、蒸發(fā)、干燥、吸收、結(jié)晶、萃取等，這些過程(guòchéng)都可以根據(jù)物料衡算式，直接列出總物料和各組分的衡算式，再用代數(shù)法求解。精品資料一）、簡(jiǎn)單過程(guòchéng)的物料衡算簡(jiǎn)單過程是指僅有一個(gè)設(shè)備(shèbèi)或一個(gè)單元操作的過程。設(shè)備(shèbèi)邊界就是體系邊界。(1）畫出物料流程簡(jiǎn)圖。

(2）選擇基準(zhǔn)。

(3）列物料衡算式，求解。(4）校核計(jì)算結(jié)果。(5）將計(jì)算結(jié)果列成輸入一輸出物料表（物料平衡表）。

精品資料精品資料精品資料（要求(yāoqiú)：畫出物料流程簡(jiǎn)圖、列出物料平衡表并進(jìn)行核算）精品資料二）、有多個(gè)設(shè)備過程(guòchéng)的物料衡算精品資料精品資料精品資料五、有化學(xué)反應(yīng)(huàxuéfǎnyìng)過程的物料衡算有化學(xué)反應(yīng)的過程，物料中的組分變化比較復(fù)雜。工業(yè)上的化學(xué)反應(yīng)，各反應(yīng)物的實(shí)示用量，并不等于化學(xué)反應(yīng)式中的理論量。為了使所需的反應(yīng)順利進(jìn)行，或使其中較昂貴(ángguì)的又應(yīng)物全部轉(zhuǎn)化，常常使價(jià)格較低廉的一些反應(yīng)物用量過量。精品資料一）、反應(yīng)轉(zhuǎn)化率、選擇性及收率(shōulǜ)等概念l、限制反應(yīng)物化學(xué)反應(yīng)原料不按化學(xué)計(jì)量(jìliàng)比配料時(shí)，其中以最小化學(xué)計(jì)量(jìliàng)數(shù)存在的反應(yīng)物稱為限制反應(yīng)物。2、過量反應(yīng)物不按化學(xué)計(jì)量(jìliàng)比配料的原料中，某種反應(yīng)物的量超過限制反應(yīng)物完全反應(yīng)所需的理論量，該反應(yīng)物稱為過量反應(yīng)物。3、過量百分?jǐn)?shù)過量反應(yīng)物超過限制反應(yīng)物所需理論量的部分占所需理論量的百分?jǐn)?shù)。精品資料4、轉(zhuǎn)化率（x）某一反應(yīng)物反應(yīng)掉的量占其輸入量的百分?jǐn)?shù)。5、選擇性（S）反應(yīng)物反應(yīng)成目的產(chǎn)物所消耗的量占反應(yīng)物反應(yīng)掉的量的百分?jǐn)?shù)轉(zhuǎn)化率與選擇性是反應(yīng)過程的兩個(gè)主要(zhǔyào)技術(shù)指標(biāo)。6、收率（Y）目的產(chǎn)物的量除以反應(yīng)物（通常指限制反應(yīng)物）輸入量，以百分?jǐn)?shù)表示。它可以用物質(zhì)的量（摩爾數(shù)）或質(zhì)量進(jìn)行計(jì)算。轉(zhuǎn)化率、選擇性與收率三者之間的關(guān)系:Y=Sx精品資料精品資料精品資料精品資料順酐的選擇性：S=Y/x＝(3.49%)/(96.82%)=3.6%3.23%精品資料二）、一般(yībān)反應(yīng)過程的物料衡算對(duì)有化學(xué)反應(yīng)過程的物料衡算，由于各組分在過程中發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)，因此(yīncǐ)就不能簡(jiǎn)單地列組分的衡算式，必須考慮化學(xué)反應(yīng)中生成或消耗的量，應(yīng)該根據(jù)化學(xué)反應(yīng)式，列衡算方程。對(duì)一般的反應(yīng)過程，可用下列幾種方法求解。

精品資料1、直接(zhíjiē)求解法有些化學(xué)反應(yīng)過程的物料衡算，有時(shí)只含一個(gè)未知量或組成，這類問題比較簡(jiǎn)單，通?？筛鶕?jù)化學(xué)反應(yīng)式直接(zhíjiē)求解，不必列出衡算式。直接(zhíjiē)求解法也稱化學(xué)計(jì)量法

精品資料精品資料精品資料2、元素(yuánsù)衡算法元素衡算是物料衡算的一種重要形式。在作這類衡算時(shí)，并不需要考慮具體的化學(xué)反應(yīng)，而是按照元素種類被轉(zhuǎn)化及重新組合的概念表示為：

輸入（某種元素）=輸出（同種元素）對(duì)反應(yīng)過程中化學(xué)反應(yīng)很復(fù)雜，無法(wúfǎ)用一、兩個(gè)反應(yīng)式表示的物料衡算題，可以列出元素衡算式，用代數(shù)法求解。

精品資料精品資料精品資料3、“聯(lián)系(liánxì)組分”法“聯(lián)系(liánxì)組分”是指隨物料輸入體系，但完全不參加反應(yīng)，又隨物料從體系輸出的組分，在整個(gè)反應(yīng)過程中，它的數(shù)量不變。

如果體系中存在聯(lián)系(liánxì)組分，那么輸入物料和輸出物料之間就可以根據(jù)聯(lián)系(liánxì)組分的含量進(jìn)行關(guān)聯(lián)。精品資料精品資料精品資料精品資料精品資料精品資料精品資料三）、復(fù)雜(fùzá)過程的物料衡算復(fù)雜過程不是指過程或設(shè)備多而是具有循環(huán)、排放及旁路的過程。在化工過程中具有循環(huán)、排放及旁路的過程的物料衡算與以上介紹的方法相類似，只是需要先根據(jù)已知的條件及所求的未知量選擇(xuǎnzé)合適的衡算體系，列出一般過程物料衡算式再加上結(jié)點(diǎn)關(guān)系求解。精品資料精品資料精品資料精品資料精品資料精品資料精品資料精品資料第三節(jié)能量(néngliàng)衡算在化工生產(chǎn)中，能量(néngliàng)的消耗是一項(xiàng)重要的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，它是衡量工藝過程、設(shè)備設(shè)計(jì)、操作制度是否先進(jìn)合理的主要指標(biāo)之一。能量(néngliàng)衡算的基礎(chǔ)是物料衡算，只有在進(jìn)行完備的物料衡算后才能作出能量(néngliàng)衡算。精品資料能量衡算有兩種類型(lèixíng)的問題一種是先對(duì)使用中的裝置或設(shè)備，實(shí)際測(cè)定一些能量，通過(tōngguò)衡算計(jì)算出另外一些難以直接測(cè)定的能量，由此作出能量方面的評(píng)價(jià)，即由裝置或設(shè)備進(jìn)出口物料的量和溫度，以及其它各項(xiàng)能量，求出裝置或設(shè)備的能量利用情況；另一種是在設(shè)計(jì)新裝置或設(shè)備時(shí)，根據(jù)已知的或可設(shè)定的物料量求得未知的物料量或溫度，和需要加入或移出的熱量。精品資料一、能量(néngliàng)衡算的依據(jù)能量守恒定律輸入能量+生成能量=消耗能量+積累(jīlěi)能量+輸出能量精品資料二、總能量(néngliàng)衡算方程式1、連續(xù)穩(wěn)態(tài)流動(dòng)過程[能量輸入速率]-[能量輸出(shūchū)速率]=[能量積累速率]△H+△Ek+△Ep=Q+WQ-輸入體系的熱量W-輸入體系的總功精品資料在實(shí)際中，上式視不同情況(qíngkuàng)而有不同的形式：1）絕熱過程Q=0，動(dòng)、位能差可忽略△H=W即用焓差計(jì)算環(huán)境向體系作功2）無作功過程（多數(shù)化工操作過程）W=0，動(dòng)、位能差可忽略△H=Q3）無功、熱傳遞過程Q=0，W=0，動(dòng)、位能差可忽略△H=0（焓平衡）精品資料2、間歇過程間歇過程（封閉(fēngbì)體系）中，因體系與環(huán)境間沒有物質(zhì)交換，但有能量的交換。間歇過程無流動(dòng)功，△（pv）=0則能量衡算式為:△U+△Ek+△Ep=Q+W一般間歇操作，動(dòng)、位能差=0，則△U=Q+W精品資料三、能量(néngliàng)衡算總能量衡算在化工計(jì)算時(shí)分熱量(rèliàng)衡算和機(jī)械能衡算。1、對(duì)有些化工過程如流體流動(dòng)過程，此時(shí)傳熱量(rèliàng)內(nèi)能的變化較其他小，次要。故總能量衡算變?yōu)闄C(jī)械能衡算?；ぴ碇械牧黧w流動(dòng)—柏努力方程。2、更多化工過程中如反應(yīng)器、蒸餾塔、蒸發(fā)器、換熱器等中，功、動(dòng)能、位能變化較之傳熱、內(nèi)能和焓的變化，是可以忽略。此時(shí)（無外功W=0）總能量衡算簡(jiǎn)化為熱量(rèliàng)衡算。Q=△H=H2－H1（敞開體系）或Q=△U=U2－U1（封閉體系）由于實(shí)際應(yīng)用時(shí)，進(jìn)出設(shè)備的物料不止一個(gè)，因此：Q=∑H2－∑H1精品資料熱量(rèliàng)衡算（化工中的能量衡算）1、熱量衡算式一般化工過程(guòchéng)的能量衡算指熱量衡算（無外功W=0）：

Q=△H=H2－H1（敞開體系）

Q=∑H2－∑H1精品資料2、熱量衡算的基本方法和步驟①建立以單位時(shí)間為基準(zhǔn)的物料流程圖（或平衡表）。也可以100mol或100kmol原料(yuánliào)為基準(zhǔn)，但前者更常用。②在物料流程框圖上標(biāo)明已知溫度、壓力、相態(tài)等條件，并查出或計(jì)算出每個(gè)物料組分的焓值，于圖上注明。

精品資料③選定計(jì)算基準(zhǔn)（溫度和相態(tài)）。這是人為(rénwéi)選定的計(jì)算基準(zhǔn)，即輸入體系的熱量和由體系輸出的熱量應(yīng)該有同一的比較基準(zhǔn)，可選0℃（273K）、25℃（298K）或其它溫度作為基準(zhǔn)溫度。由于手冊(cè)、文獻(xiàn)上查到的熱力學(xué)數(shù)據(jù)大多是298K時(shí)的數(shù)據(jù)，故選298K為基準(zhǔn)溫度，計(jì)算比較方便。同時(shí)相態(tài)的確定也是很重要的。

④列出熱量衡算式，然后用數(shù)學(xué)方法求解未知值。

⑤當(dāng)生產(chǎn)過程及物料組成較復(fù)雜時(shí)，可以列出熱量衡算表。

精品資料精品資料精品資料水蒸氣動(dòng)能：17atm的v=0.1166m3/kgu=202m/sEk=1/2(295)(202)2=6.02×1000kJ/minQ=7.61×10(5)+6.02×10(3)=7.67×10(5)kJ/min動(dòng)能占總能量的6.02×10(3)/7.61×10(5)=0.78%故本題(běntí)可視為單純的熱量衡算。精品資料一）無化學(xué)反應(yīng)過程(guòchéng)的熱量衡算無化學(xué)反應(yīng)(huàxuéfǎnyìng)過程的能量衡算，一般指進(jìn)出過程物料的焓差——熱量衡算。由于焓是狀態(tài)函數(shù)，所以一個(gè)過程△H，可以用假想的，由始態(tài)到終態(tài)幾個(gè)階段代替原過程，每一階段的△Hi之和即為全過程的△H。途經(jīng)各個(gè)階段的類型有5種，即：精品資料恒T時(shí)P的變化恒P時(shí)T的變化恒T恒P時(shí)相態(tài)的變化兩物質(zhì)在恒T恒P時(shí)混合和分離恒T恒P時(shí)的反應(yīng)過程(guòchéng)前4種已學(xué)（無相變、有相變、混合熱等的計(jì)算）下面重點(diǎn)講反應(yīng)過程(guòchéng)的熱量衡算。精品資料二）有化學(xué)反應(yīng)(huàxuéfǎnyìng)過程的熱量衡算化學(xué)反應(yīng)過程也常伴隨有大量的熱效應(yīng)——吸熱或放熱。為了使反應(yīng)溫度得到控制，必須自反應(yīng)體系排走或向反應(yīng)供給(gōngjǐ)熱量，即反應(yīng)器也須有供給(gōngjǐ)或冷卻用的換熱設(shè)備，這些都需進(jìn)行反應(yīng)過程的熱量衡算。1、反應(yīng)熱及其表示1）恒壓反應(yīng)熱反應(yīng)物按化學(xué)計(jì)量式完全反應(yīng)，物料在反應(yīng)前后的焓差稱為恒壓反應(yīng)熱或反應(yīng)熱，以△Hr表示。精品資料根據(jù)熱力學(xué)第一定律，若過程進(jìn)行時(shí)只做膨脹功，則△Hr就是恒壓熱，即Qp=△Hr注意：一定的△Hr值是對(duì)一定的反應(yīng)式而言的。如果uA是反應(yīng)物或生成(shēnɡchénɡ)物A的化學(xué)計(jì)量系數(shù)，nA為溫度時(shí)所消耗而成生成(shēnɡchénɡ)的A的摩爾數(shù)，則化學(xué)反應(yīng)的總焓差為：△H=nA△Hr/uA精品資料2）恒容反應(yīng)熱在恒T恒V下，反應(yīng)物在溫度T時(shí)按化學(xué)計(jì)量系數(shù)完全反應(yīng)后內(nèi)能的變化，即為恒容反應(yīng)熱或恒容熱Qv=△UrQp與Qv的關(guān)系(guānxì)：若果ui是氣態(tài)反應(yīng)物或生成物i的化學(xué)計(jì)量系數(shù)，且氣體為理想氣體，設(shè)液、固容積變化可忽略，則△Ur=△Hr－△nRT精品資料2、反應(yīng)熱的計(jì)算反應(yīng)熱來源：實(shí)測(cè)由已有數(shù)據(jù)(shùjù)估算（蓋斯定律）精品資料由標(biāo)準(zhǔn)生成熱△Hf計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)反應(yīng)熱△Hr1）標(biāo)準(zhǔn)生成熱△Hf在1atm、25℃由穩(wěn)定的單質(zhì)生成1mol化合物的恒壓反應(yīng)熱。規(guī)定在標(biāo)準(zhǔn)態(tài)下（1atm、25℃）處于穩(wěn)定狀態(tài)的單質(zhì)△Hf=02）由標(biāo)準(zhǔn)生成熱計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)反應(yīng)熱△Hr根據(jù)蓋斯定律——化學(xué)反應(yīng)熱只決定于物質(zhì)的初態(tài)和終態(tài)，與過