【正文】 CH4， C2O， C2=， C3=等。 煙道氣 T≥1000℃ ，但給熱系數(shù)小 （ 7）電加熱 T＜ 500℃ 清潔 ,效率高 ,加熱速度快 ,操作控制方便 ,使用 T范圍廣 但成本高 ,常用于加熱量不大的場合 （ 8）空氣 水源不足地區(qū)可使用空氣作為冷卻劑 T氣溫 ≤ 35℃ 的地區(qū)空氣作為冷卻劑是合適 （ 9）水 最常用的冷卻劑。 工業(yè)上常用的載熱體： （ 1）飽和蒸汽： 廣泛使用 優(yōu)點 ： ①安全；② P與 T一一對應(yīng)，經(jīng)調(diào) P可控 T ③ 加熱劑時，相變，給熱系數(shù)大 缺點 ： 加熱溫度受限制； 低壓蒸汽 ,T≤150℃ ， P≤ 中壓蒸汽 ， T≤180℃ ， P ≤ ； 高壓蒸汽 ， T=270℃ ， P= MPa 49 （ 2）加壓或常壓熱水 ： ∵ 無相變， K小 ∴ 用的少 但應(yīng)充分利用加熱 蒸汽冷凝水和廢熱水 利用 （ 3）礦物油 ： 常壓下，進行均勻的高溫加熱時，可選用礦物油、加熱溫度可達 225℃ 。由式 (67)得 42 反應(yīng)結(jié)束后 ,磺化液含硫酸 ,水 。 衡算對象 :甲苯磺化裝置 (包括磺化釜 、 回流冷凝器和脫水器等 ) 。 已知加入甲苯和濃硫酸的溫度 t進 均為 30℃ ， 脫水 器的排水溫度為 65℃ ， 磺化液的出料溫度為 140℃ ，甲苯與硫酸的標(biāo)準(zhǔn)化學(xué)反應(yīng)熱為 ?mol1 (放熱 )， 設(shè)備 (包括磺化釜 、 回流冷凝器和脫水器 ,下同 )升溫所需的熱量為 105kJ， 設(shè)備表面 向周圍環(huán)境的散熱量為 104kJ， 回流冷凝器 中冷卻水移走的熱量共 105kJ。 (4)選定衡算基準(zhǔn)。 0Q 5 ? ? ?? )tt(GCQ12p5(616) 35 熱散失 — Q6 設(shè)備向環(huán)境散失的熱量 Q6可用下式計算 (617) 式中 : ?T— 對流 輻射聯(lián)合傳熱系數(shù) ,W?m2?℃ 1； AW— 與周圍介質(zhì)直接接觸的設(shè)備外表面積， m2； tW— 與周圍介質(zhì)直接接觸的設(shè)備外表面溫度， ℃ ； t— 周圍介質(zhì)的溫度， ℃ ； ?— 散熱過程持續(xù)的時間， s. 工程設(shè)計中 ,取 Q6 = Q1 3wwT6 10)tt(A ?????? ?36 熱量衡算的步驟 (1)明確衡算目的 ，如通過熱量衡算確定 某設(shè)備或裝置的 Q、加熱劑或冷卻劑的消耗量等數(shù)據(jù)。 若反應(yīng)在 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài) (25℃ 和 ?105Pa)下進行， 則化學(xué)反應(yīng)熱又稱為 標(biāo)準(zhǔn)化學(xué)反應(yīng)熱。 但應(yīng)注意 :一般手冊中標(biāo)準(zhǔn)生成熱的數(shù)據(jù)常用焓差， 即 表示，并規(guī)定 吸熱為正，放熱為負(fù) ， 這與式 (61)中的符號規(guī)定正好相反。例如，氫與氧的熱化學(xué)方程式為 當(dāng)反應(yīng)進度為 2mol時，化學(xué)變化熱為 若將氫與氧的熱化學(xué)方程式改寫為 而其它條件均不變，則 ?變?yōu)?1mol，化學(xué)變化熱為 可見 , ?與反應(yīng)方程式的寫法有關(guān)，但化學(xué)變化熱不變 or ??? trc ?????? or ???kJ/mol kJ/mol (放熱 ) 30 化學(xué)反應(yīng)熱可從文獻 、 科研或工廠實測數(shù)據(jù)中獲得 。 以反應(yīng)物 A表示的反應(yīng)進度為 式中 :nA0— 反應(yīng)開始時反應(yīng)物 A的摩爾數(shù) ,mol。 顯然， 兩種不同濃度下的積分溶解熱之差 就是溶液由一種濃度稀釋至另一種濃度的積分稀釋熱。 再如， 鹽酸 的積分溶解熱可用下式估算 (69) 式中 :?Hs— 鹽酸的積分溶解熱， kJ/mol HCl； n— 溶解 1mol HCl的 H2O的摩爾數(shù)， mol。 把溶液自某一含量沖淡（或濃縮）到另一含量的熱效應(yīng)。 ① 溶 解熱 固體、液體或氣體溶質(zhì) 溶解于溶劑中吸收或放出的熱量有 積分溶解熱 與 微分溶解熱 之分 18 1)積分溶解熱 恒溫恒壓下，將 1摩爾溶質(zhì) 溶解于 n摩爾溶劑 中形成組成為 x的溶液時的總熱效應(yīng) 稱為 積分溶解熱 ， 用符號 ?Hs表示。 17 各種純化合物的相變熱可從有關(guān)手冊、文獻中查得。K)…… 等 ③ 單位換算 比熱容 =摩爾熱容 /M 摩爾熱容 =比熱容 M M— 相對分子質(zhì)量 16 物理變化熱 Qp(相變熱和濃度變化熱 ) 指物料的濃度或狀態(tài)發(fā)生改變時所產(chǎn)生的熱效應(yīng) ⑴相變熱 物質(zhì)從一相轉(zhuǎn)變至另一相的過程 ， 稱為相變過程 如蒸發(fā) 、 冷凝 、 熔融 、 結(jié)晶 、 升華 、 凝華等 。 ② 真實氣體混合物 :離臨界狀態(tài)遠時按上式近似計算 臨界狀態(tài)附近校正 (見 ≤化工設(shè)計 ≥ .黃璐 P178例題 ) ③ 液體混合物 :工程計算中常用 加合法 估算液體混合物熱容 ,公式與理想氣體混合物計算公式相同 . ⑷ 混合物熱容 生產(chǎn)上遇到的大部分是混合物，根據(jù)混合物內(nèi)各物質(zhì)的熱容和組成 進行推算 (66) opiiop CNC ??15 ⑸熱容的單位 ①摩爾熱容 : 每 1mol或每 1kmol物質(zhì)溫度升高 1℃ 所需要的熱量 . 單位 :kJ/(mol 基準(zhǔn)態(tài)可以任意規(guī)定 ,不同物料可使用不同的基準(zhǔn)態(tài) , 但 對同一種物料其進口和出口只能使用相同基準(zhǔn)態(tài) 8 熱容法 ⊿ P=0 、無化學(xué)反應(yīng)、無相變時，過程吸收或放出的 熱量可用 熱容法 計算 — 顯熱的計算 即 式中 :G輸入或輸出設(shè)備的物料量， kg或 kg/h或 kmol/h t0— 基準(zhǔn)溫度， ℃ ； t2— 物料的實際溫度， ℃ ； Cp— 物料的定壓熱容， kJ?kg1?℃ 1或 kJ?kmol1?℃ 1 若已知物料在所涉及溫度范圍內(nèi)的 平均 定壓熱容 ， 則 式中 :Cp— 物料在 (t0～ t2) ℃ 范圍 內(nèi)的平均定壓 熱容 ， kJ?kg1?℃ 1或 kJ?kmol1?℃ 1 (62) ? ?? )tt(GC02p41 或 (63) 9 ⑴ Cp與 T的關(guān)系 : ① 查圖法 : 烴類化合物的 CpT圖可在有關(guān)手冊中查得 。 ① 數(shù)量上基準(zhǔn) ② 相態(tài)基準(zhǔn) (基準(zhǔn)態(tài) ) 數(shù)量上基準(zhǔn) : ① 按 1kmol或 1kg物料為計算基準(zhǔn) 。 若 Q2為正值 ，表明需要 提供熱量 ，即需要 加熱 ； 反之，則表明需要移走熱量，即需要 冷卻 。 5 當(dāng) 內(nèi)能、動能、勢能 的變化量可以忽略且無軸功時，輸入系統(tǒng)的熱量與離開系統(tǒng)的熱量應(yīng)平衡 ， 由此可得出傳熱設(shè)備的熱量平衡方程式為 式中 : Q1— 物料帶入設(shè)備的熱量， kJ或 kJ/h； Q2— 加熱劑或冷卻劑 傳給設(shè)備及所處理物料的熱量 ， kJ Q3— 過程的熱效應(yīng)， kJ或 kJ/h ； Q4— 物料帶出設(shè)備的熱量， kJ或 kJ/h ； Q5— 加熱或冷卻 設(shè)備 所消耗的熱量或冷量， kJ或 kJ/h ； Q6— 設(shè)備向環(huán)境散失的熱量， kJ或 kJ/h 。能量有不同的表現(xiàn)形式，如 內(nèi)能、動能、勢能、熱能和功 等。第六章 熱量衡算 概述 熱量衡算的基本原理 熱量衡算的方法 熱量衡算舉例 加熱劑、冷卻劑及其他能量消耗的計算 1 概述 當(dāng)物料衡算完成后 : 對沒有熱效應(yīng)的過程 ,可直接根據(jù)物料衡算結(jié)果和工藝要求進行 設(shè)備的工藝設(shè)計 ， 以確定設(shè)備的型式 、 數(shù)量和主要工藝尺寸 。 2 通過熱量衡算確定如下 設(shè)計參數(shù) : ⑴設(shè)備的 熱