第三章物料和能量衡算(存儲(chǔ)版)
【正文】 D ? (五 )ECSS工程化學(xué)模擬系統(tǒng) 化工之星 二、用 Chem CAD進(jìn)行物料衡算與能量衡算 ? (一 ) Chem CAD簡介 ? ChemCAD的程序界面 ChemCAD的的運(yùn)行環(huán)境和文件管理 (二 )用 Chem CAD進(jìn)行物料衡算與能量衡算 初定工藝方案，進(jìn)行必要的設(shè)置 壓縮空氣鄰二甲苯反應(yīng)器排放處理分離器廢棄物產(chǎn)品能量預(yù)熱 (二 )用 Chem CAD進(jìn)行物料衡算與能量衡算 ? 初定工藝方案，進(jìn)行必要的設(shè)置 壓縮空氣鄰二甲苯反應(yīng)器排放處理分離器廢棄物產(chǎn)品能量預(yù)熱 ? 繪制過程流程圖 1243671 0124581 6561 5791 01 43空 氣鄰 二 甲 苯空 氣 預(yù) 熱反 應(yīng) 器風(fēng) 冷苯 酐馬 來 酸 溶 液馬 來 酸 洗 脫排 空 ? 定義系統(tǒng)物料組成和熱力學(xué)方法 ? 定義流股和設(shè)備 ? 運(yùn)行模擬和模擬結(jié)果 ChemCAD計(jì)算輸出結(jié)果 。 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。 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。 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 熱量衡算（化工中的能量衡算） 熱量衡算式 一般化工過程的能量衡算指 熱量衡算 （無外功 W=0）： Q=△ H= H2－ H1（敞開體系） Q= ∑ H2 － ∑ H1 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）。 能量衡算有兩種類型的問題 ? 一種是先對(duì)使用中的裝置或設(shè)備，實(shí)際測定一些能量，通過衡算計(jì)算出另外一些難以直接測定的能量，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。 ? 直接求解法也稱化學(xué)計(jì)量法 元素衡算法 ? 元素衡算是物料衡算的一種重要形式。 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)。 ( 3）列物料衡算式，求解。 ( 6 ）列出物料衡算式，然后用數(shù)學(xué)方法求解。 ( 2 ）對(duì)液體或固體的體系，常選取單位質(zhì)量作基準(zhǔn)。圖中用簡單的方框表示過程中的設(shè)備，用線條和箭頭表示每個(gè)流股的途徑和流向。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。 ? 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)之間交換的能量以及整個(gè)過程的能量分布情況。 ? 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。 ? ( 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。 其 0度為 45 58℉ （ 460℉ ），所以 0℉ 即 460℉ 。 ? 在不同的生產(chǎn)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。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。 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)。 ? ( 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。 ? 基團(tuán)貢獻(xiàn)法 3 、用實(shí)驗(yàn)直接測定 ? 實(shí)驗(yàn)直接測定。 ? 化工物性數(shù)據(jù)庫 美國， CINDAS(14000) 北京化工大學(xué)，大型化工物性數(shù)據(jù)庫 CEPPDS(3417) 第二節(jié) 物料衡算 ? 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)。 ? 所謂體系就是物料衡算的范圍，它可以根據(jù)需要選定。 根據(jù)給定的條件畫出流程簡圖（ 過程示意圖或衡算范圍 ）。 ? 根據(jù)不同過程的特點(diǎn)，選擇計(jì)算基準(zhǔn)時(shí)注意以下幾
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