【正文】 。 （ 1）由標(biāo)準(zhǔn)生成熱 求取反應(yīng)熱 標(biāo)準(zhǔn)生成熱 —— 在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下 （ 298K， 帕 ） 由穩(wěn)定單質(zhì)生成 1摩爾化合物的恒壓反應(yīng)熱 。 一、恒壓反應(yīng)熱 ΔHr —— 恒溫恒壓下 ， 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 。 molHClOmolHmolHClOmolHn 22 548 0444 00 ??由表 5－ 1 數(shù)據(jù)采用內(nèi)插法求得 SH?? ?molHClkJH S/510?????????? 25186。C 5840molHCl/h 44400molH2O/h Q 基準(zhǔn)進(jìn)料有純?nèi)苜|(zhì)，且 25186。C、20％（質(zhì)量） HCl水溶液 1000kg/h,問吸收設(shè)備應(yīng)加入或移出多少熱量？ 解 （ 1）先作物料衡算，求出進(jìn)料的物質(zhì)量。C 的焓變。 T不是 25186。 若過程物料有純?nèi)苜|(zhì)，則宜選擇 25186。C 溶液 1mol HCl 106molH2O H?25186。 SH?(n=10)＝ 。 表 5－ 1（ P142）給出 25 ℃ 鹽酸、燒堿和硫酸溶液的積分溶解熱和積分混合熱。 利用 HT圖作 上述例題 ，查圖得各狀態(tài)下焓值 10 ℃ ： H苯（ l） =4kcal/kg 50 ℃ ： H苯（ l） =50 ℃ ： H苯（ g） =121kcal/kg, ? ?? ?? ?kmol/kJ18173kmol/??????????????????????10 ℃ ： H甲苯 (l)＝ 4kcal/kg 50 ℃ :H甲苯 (l)＝ 22kcal/kg 50 ℃ ： H甲苯 (g)＝ 118kcal/kg 苯 甲苯 4—8 溶解和混合過程 一、溶解熱和混合熱 積分溶解熱 —— 1摩爾溶質(zhì)于恒溫恒壓下溶于 n 摩 爾溶劑中 ， 形成溶液時(shí)焓的變化 。液相中含苯 40％(mol)，氣相中含苯 ％，問每 kmol進(jìn)料需要多少熱量？ 解；畫 出示意圖 汽 化 室 Vkmol,50℃ 苯 ％， 甲苯 ％ Q(kJ/kmol) L kmol ,50℃ 苯 40％， 甲苯 60％ 1kmol 10℃ 苯 50％， 甲苯 50％ 先作物料衡算，再作能量衡算。 3）克勞修斯 — 克拉貝龍（ ClausiusClapeyron）方程 在中低壓下， VgVl， VgVl≈Vg，則： 2lnRTHdTPd v??? ? ?lgvVVTHdTdP???? 4）沃森（ Watson）公式 1212 )()( ?????????????TTTTHHCCvv當(dāng) TcT10K時(shí)，誤差小于 %。也可由經(jīng)驗(yàn)式求相變熱 . 1)特魯頓（ Trouton）法則 bvbTH ??kJ/mol Tb—— 液體的正常沸點(diǎn)， K； b—— 常數(shù)。 三種相變熱： （ 1）汽化潛熱 ΔHV 恒溫恒壓?jiǎn)挝粩?shù)量液體汽化所需的熱量 （ 2）熔化潛熱 ΔHM 恒溫恒壓?jiǎn)挝粩?shù)量固體熔化所需的熱量； （ 3）升華潛熱 ΔHS 恒溫恒壓?jiǎn)挝粩?shù)量固體氣化所需的熱量。C 1molCH3OH， 450 186。C ， CH3OH（汽） 450186。假設(shè)鍋爐是絕熱操作，求甲醇的出口溫度。廢熱鍋爐產(chǎn)生 。 參考態(tài)的溫度和相態(tài)選取通常有以下幾種情況： 二、單相體系的能量衡算 選取 298K為參考溫度 選取體系某物流的溫度為參考溫度 ， 此物流的相態(tài)為各組分的參考相態(tài) 對(duì)于水或某些易揮發(fā)的物質(zhì)的參考態(tài)，一般有兩種選法： （ 1）選取 0℃ 的（飽和）液體為參考態(tài) （ 2）取 0℃ 或 25℃ 的蒸汽作為參考態(tài) 選擇不同參考態(tài)不影響計(jì)算結(jié)果 ， 但參考態(tài)選取得當(dāng) ， 可使計(jì)算簡(jiǎn)便 。 物質(zhì)的參考態(tài) ， （ 即其相態(tài) 、 溫度 、 壓力 ） 。 氣體混合物臨界參數(shù)可由 Kay 規(guī)則 （ 線形加和法則 ） 求取 。 ） 恒容變溫過程 ΔU2 TdCnUUTTV?????212 恒壓過程 QP和 ΔH的計(jì)算 A（ T1， P1） A（ T2P2） A（ T1P2） ΔH1 ΔH ΔH2 ΔH1為恒溫變壓過程的焓變 ， 對(duì)理想氣體 ΔH1=0， 對(duì)液 、 固體 ΔV很小 ， ΔH1=ΔU+Δ（ PV） =ΔU+ΔPV+ ΔVP= Δ U+ΔPV ΔH2為恒壓變溫過程的焓變，對(duì)理想氣體； dTCnHHTTP?????212 對(duì)液、固體上式只有恒壓時(shí)方成立 , 或 : ?????????2121TTP dTCnPVHHH上式不適用于實(shí)際氣體。 把過程函數(shù) 設(shè)計(jì)過程的原則是便于計(jì)算，各階段類型五種： 1）恒溫時(shí)壓力的變化； 2）恒壓時(shí)溫度變化； 4）恒溫恒壓下的混合或分離； 5）恒溫恒壓時(shí)的化學(xué)變化（ 25℃ 和 0℃ 常用）。 例 5－ 2P122。 解：畫出流程簡(jiǎn)圖 汽 輪 機(jī) 5m 500kg 44atm、450?C 60m/S 500kg 1atm、360m/S Q= 10000kcal/h W= 700kW m=500/3600=由式 SPK WQEEH ??????? PKS EEWQ ???????? ? ? ?kWSJuumE K6036022222122???????? ? ? ?kWSJzzmgE P?????????? W=700kW 720kJ/S ＝－?????? HQ=－ 10000 － ? ?720518 07201212??????????????KEHkgkJmHHHHHmH 4— 4 熱量衡算 一、熱量衡算式 若體系和環(huán)境無(wú)功的傳遞 , 且 0,0 ???? PK EE對(duì)穩(wěn)流過程，總能量衡算普遍式變?yōu)椋? 12 HHHQ ????對(duì)間歇過程，總能量衡算普遍式變?yōu)椋? 12 UUUQ ????上兩式為熱量衡算的基本式 若進(jìn)出體系的物料不止一個(gè) ， 上式寫成： 間歇過程： ? ? ??? 12 UUQ∑Q—— 過程換熱量之和，包括熱損失； ∑H ∑U2—— 離開設(shè)備（體系）的各物料的焓或 內(nèi)能之和； ∑H ∑U1—— 進(jìn)入設(shè)備 （ 體系 ） 的各物料的焓或 內(nèi)能之和 。 5— 3 總能量衡算 一、連續(xù)穩(wěn)定流動(dòng)過程的總能量衡算 衡算體系： 1— 1與 2— 2截面間的部分，地平線為基準(zhǔn)面，取 1千克物料為計(jì)算基準(zhǔn)。 注意：因 H絕對(duì)值不可求 ， 故圖表上均有一 定基準(zhǔn)態(tài) 。 功和熱是能量傳遞的兩種不同的形式。 （ 2） 只有存在溫差時(shí)才會(huì)有熱量傳遞 。 內(nèi)能 —— 構(gòu)成體系的微觀粒子（分子）所具有的能量。 —— 物體由于在高度上位移而具有的能量。 廣延性質(zhì) （容量性質(zhì)） —— 體系性質(zhì)的值等于組成體 系的各部分相應(yīng)值之和 。第 四 章 能量衡算 第一節(jié) 概述 第二節(jié) 能量衡算的基本方法和步驟 第三節(jié) 無(wú)化學(xué)反應(yīng)過程能量衡算 第四節(jié) 化學(xué)反應(yīng)過程的能量衡 算 第五節(jié) 加熱劑、冷卻劑及其他能量消耗的計(jì)算 能量衡算的重要性 影響設(shè)備選型、結(jié)構(gòu)、尺寸設(shè)計(jì)及操作；影響經(jīng)濟(jì)性。 如 T、 P、 ρ等 。 221 muEK ?二 、位能（ EP）（勢(shì)能） 通常與內(nèi)能相比，體系 EK很小，可忽略。 ???2112TTV dTCUU所以 能量 宏觀能量 動(dòng)能 勢(shì)能 內(nèi)能 分子勢(shì)能 鍵能 分子動(dòng)能 平動(dòng)能 轉(zhuǎn)動(dòng)能 振動(dòng)能 宏觀能量 — — 構(gòu)成體系的物質(zhì)作為一個(gè)整體所具有 的能量 。 熱量無(wú)法測(cè)量和計(jì)算出來(lái) （ 不同過程 Q不同 ） 。 （ 2） 環(huán)境向體系做功 ， W0， 反之 ， W0。 H可由工具書查取， T— H 圖， C— H圖上查?。? 焓值表查?。ǜ戒洶?、附錄九）。 TmCQ ?? dTTmCdQ )(???fiTTdTTCmQ )(P一定， PP TQC ????????? dTCmQ fiTTPP ?? VV TQC )(???體積一定 ??fiTTVV dTCmQ則 ???fiTTP dTCmH則 PPp TQTHC ??????????????????因?yàn)? 若在 Ti~Tf間 Cp可看為常數(shù)，則有 TmCH P ??? 第二節(jié) 能量衡算的基本方法和步驟 ? 依據(jù)是能量守恒定律 輸入的能量－輸出的能量 =積累的能量 注意：各種形式的總能量守恒 ， 但具體至某種形式的能量不一定守恒 。渦輪軸功 700kW，渦輪熱損失估計(jì)為 10000kcal/h，計(jì)算過程的 H的變化值 (kJ/kg)。 穩(wěn)流過程 ??? 12 HHQ 二、熱量衡算的基本步驟 （ 1） 建立以單位時(shí)間為基準(zhǔn)的物料流程圖 （ 或平衡表 ） ； （ 以物料衡算為基礎(chǔ) ） （ 2） 在物料流程框圖上標(biāo)明已知 T、 P和相態(tài)等條件并查出或計(jì)算出每個(gè)組分的焓值 ， 于圖上標(biāo)明； （ 3） 選定計(jì)算基準(zhǔn)溫度 （ 即輸入 、 輸出體系的熱量應(yīng)有同一基準(zhǔn) ） 常取 0℃ 和 25℃ ， 若有相變 ， 應(yīng)確定基準(zhǔn)相態(tài)； （ 4） 針對(duì)衡算體系由 （ 5— 16） 式列出熱量衡算 式 ， 用數(shù)學(xué)方法求未知數(shù)； （ 5）必要時(shí)列出熱量衡算表。其值僅與始態(tài)和終態(tài)有關(guān)，則全過程的 ΔH（ ΔU）為各階段 ΔH（ ΔU）之和。 400℃ (g)10atm 10℃ （ S)， 400℃ (g)， 1atm 100℃ (g)， 1atm 100℃ (l)， 1atm 0℃ （ S）， 0℃ (l)， 1atm ΔH ΔH1 ΔH6 ΔH2 ΔH3 ΔH4 ΔH7 0℃ (S)， 1atm ΔH5 400℃ (g)10atm 10℃ （ S)， 100℃ (g)， 10atm 100℃ (g)， 1atm 100℃ (l)， 1atm 10℃ （ S)， 1atm 0℃ (l)， 1atm ΔH ΔH1 ΔH6 ΔH2 ΔH3 ΔH4 ΔH7 0℃ (S)， 1atm ΔH5 4—6 無(wú)相變的變溫變壓過程 物料溫度變化所加入或取出的熱量計(jì)算 （間歇過程）（穩(wěn)流過程）UQHQ????一、利用熱容計(jì)算 ΔH和 ΔU 恒容過程 QV和 ΔU的計(jì)算 ????21TTVV dTCUQ ΔU A（ T1V1） A（ T2V2） A（ T1V2） ΔU1 ΔU2 ΔU=ΔU1+ΔU2 dTTUdVVUdU