【文章內(nèi)容簡介】 J/kg℃；t—物料的溫度℃。該式的計算基準(zhǔn)是標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)，即0℃105Pa 為計算基準(zhǔn)。因為物料的比熱容是溫度的函數(shù)，上式中物料的比熱容是指進、出口物料的定壓平均比熱容，對于進口物料取基準(zhǔn)溫度與物料進口溫度的平均溫度下的比熱容；對于出口物料取基準(zhǔn)溫度與物料出口溫度的平均溫度下的比熱容。對于不同物料的比熱容可查《化學(xué)工程手冊》（第1冊）或《化學(xué)工藝設(shè)計手冊》（下），若查不到，各種估算方法求出相應(yīng)溫度下的比熱容值。 （2）過程熱效應(yīng)化學(xué)過程的熱效應(yīng)包括化學(xué)反應(yīng)熱與狀態(tài)變化熱。純物理過程只產(chǎn)生狀態(tài)變化熱；而對于化學(xué)反應(yīng)過程，在產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)的同時，往往還伴有狀態(tài)變化熱。在熱量衡算中，過程熱效應(yīng)的符號為：放熱為正；吸熱為負(fù)。（3）與的確定根據(jù)工藝操作經(jīng)驗，（＋）一般為（＋＋）的5%～10%，只要計算出，就可以確定＋，從而計算出。（4）Q2的計算由以上計算過程得到、后，根據(jù)熱量平衡方程式求出設(shè)備的熱負(fù)荷。正值表示需對設(shè)備加熱；負(fù)值表示需冷卻。 熱量衡算基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的計算和查取在熱量衡算中，大部分物料的物性常數(shù)可通過相關(guān)的物性常數(shù)手冊查取，如《化學(xué)工程手冊》（第1 冊），《化工工藝設(shè)計手冊》（下）。當(dāng)遇到手冊中數(shù)據(jù)不全的情況時，就需通過一些公式來估算這些物性常數(shù)。在本設(shè)計中涉及的物性計算有比熱容、化學(xué)反應(yīng)熱效應(yīng)等，以下介紹他們的計算方法。（1）液體的比熱容的計算對于絕大多數(shù)有機化合物，其比熱容可依據(jù)《藥廠反應(yīng)設(shè)備及車間工藝設(shè)計》求得。先根據(jù)化合物的分子結(jié)構(gòu)，將各種基團結(jié)構(gòu)的摩爾熱容數(shù)值加和，求出摩爾熱容，再由化合物的分子量換算成比熱容。另外，如果作為近似計算，液體的比熱容也可按照計算固體比熱容的科普定律求取，其具體計算過程見固體的比熱容計算。表4. 1 Missenard基團貢獻(xiàn)法的基團參數(shù)值基團T,K0298323348基團參考值—H—CH3—CH2——CH— C—O——CO—(酮)—OH—COO—(酯)—COOH（3）固體的比熱容的計算固體的比熱容可應(yīng)用科普定律來計算：C=( kJ/kg℃) (43) 式中 Ca—元素的原子比熱容kJ/kg℃，其值見下表；n—固體分子中同種原子的個數(shù)；M—化合物分子量。 元素原子的比熱容元素Ca (kcal/kg℃)液態(tài)固態(tài)CHO 注：1Kcal=上述公式計算出的是20℃時的比熱容，不在20℃時各化合物的比熱容將與算出的比熱容有出入。凡高于20℃時的化合物，比熱容可根據(jù)上述公式計算所得結(jié)果再加大20～25%。狀態(tài)熱一般也稱為潛熱。它包括汽化熱、熔融熱、熔解熱等，下面分別加以論述。 （1）汽化熱任何溫度、壓強下，化合物的汽化熱均可按下式計算： （44）式中 對比壓強（實際壓強與臨界壓強之比值）； 對比溫度（實際溫度與臨界溫度之比值）； 臨界溫度K。 （2）熔融熱不同物質(zhì)的熔融熱可根據(jù)以下公式求出： 元 素 =（～） （45） 無機化合物 =（～） 有機化合物 =（～）其中：熔融熱J/mol 熔點K。 （3）溶解熱氣態(tài)溶質(zhì)的溶解熱可取蒸發(fā)潛熱的負(fù)值；固態(tài)溶質(zhì)的溶解熱則近似可取其熔融熱的值。為計算各種溫度下的反應(yīng)熱，規(guī)定當(dāng)反應(yīng)溫度為298K及標(biāo)準(zhǔn)大氣壓時反應(yīng)熱的數(shù)值為標(biāo)準(zhǔn)反應(yīng)熱，習(xí)慣上用ΔH176。表示，負(fù)值表示放熱，正值表示吸熱。這與在熱量衡算中所規(guī)定的符號正好相反，為避免出錯，現(xiàn)用符號 表示標(biāo)準(zhǔn)反應(yīng)熱，放熱為正，吸熱為負(fù)，則 =－ΔH176。標(biāo)準(zhǔn)反應(yīng)熱的數(shù)據(jù)可以在《化學(xué)工程手冊》（第一冊）或《化學(xué)工藝設(shè)計手冊》（下）中查到；當(dāng)缺乏數(shù)據(jù)時用標(biāo)準(zhǔn)生成熱或標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱求得。 （1）用標(biāo)準(zhǔn)生成熱求，其公式為 =kJ/mol （46）式中 ν反應(yīng)方程中各物質(zhì)的化學(xué)計量數(shù)，反應(yīng)物為負(fù)，生成物為正； 標(biāo)準(zhǔn)生成熱 kJ/mol。 （2）用標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱求，其公式為 = kJ/mol （47）式中 ν反應(yīng)方程中各物質(zhì)的化學(xué)計量數(shù)，反應(yīng)物為負(fù)，生成物為正； 標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱 kJ/mol。（3）標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱的計算 理查德認(rèn)為：有機化合物的燃燒熱與完全燃燒該有機化合物所需的氧原子數(shù)成直線關(guān)系［7］。即： =＋ kJ/mol （48）式中 、常數(shù)，與化合物結(jié)構(gòu)相關(guān) 化合物完全燃燒時所需的氧原子數(shù)（4）與的換算，符合蓋斯定律，其公式為 ＋= kJ/mol （49）式中 —標(biāo)準(zhǔn)生成熱kJ/mol；—標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱kJ/mol； 化合物中同種元素的原子數(shù)； 元素標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱 kJ/（gatom），其值見表43。 元素標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱一覽表元素的燃燒過程元素燃燒熱 kJ/（gatom）C CO2（氣） H H2O（液）（5）不同溫度下反應(yīng)熱的計算因反應(yīng)恒定在t℃溫度下進行，而且反應(yīng)物及生成物在（25～t）℃范圍內(nèi)均無相變化，則的計算公式為： =－（t25）（）kJ/mol （410）式中 標(biāo)準(zhǔn)反應(yīng)熱kJ/mol； 反應(yīng)方程中各物質(zhì)的化學(xué)計量數(shù)，反應(yīng)物為負(fù)，生成物為正； 反應(yīng)物或生成物在（25～t）℃范圍內(nèi)的平均比熱容 kJ/kg℃； t 反應(yīng)溫度 ℃。 化學(xué)反應(yīng)的熱量衡算 A B 碘 代 反 應(yīng) ③ C 碘化反應(yīng)A 17ɑ—羥基黃體酮 B碘 （） C中間產(chǎn)物 碘化鈣 計算過程：（1）的計算：=（以0℃為基準(zhǔn)）Cp 的求取：（即：0℃～25℃之間的平均比熱容）A 17ɑ—羥基黃體酮可根據(jù)“科普法則”估算而得； B碘可查閱《化工工藝設(shè)計手冊》； 則所得各物質(zhì)的 值見下表： 物質(zhì)的Cp 值一覽表物質(zhì)溫度17ɑ—羥基黃體酮碘30℃1 各物質(zhì)Q1 =30= =30= 所以=＋ =+ = 雜質(zhì)的忽略不計 （2）的計算：=（以0℃為基準(zhǔn)） 的求?。海矗?℃～25℃之間的平均比熱容） ① 中間產(chǎn)物的可根據(jù)“科普法則”估算而得； ② 碘化鈣的可查閱《化工工藝設(shè)計手冊》； 則所得各物質(zhì)的值見下表： 物質(zhì)的Cp 值一覽表物質(zhì)溫度中間產(chǎn)物碘化鈣30℃① 各物質(zhì)的Q4：=30==30= 所以=＋= KJ（3）的計算： ① 狀態(tài)變化熱：ⅰ 熔解熱：17α－羥基黃體酮的熔解熱可查閱《化工工藝設(shè)計手冊》= KJ/kgⅱ 稀釋熱：忽略不計②化學(xué)反應(yīng)熱：各物質(zhì)生成熱的求?。孩?7ɑ—羥基黃體酮： C21H29O3+ O2→21CO2+ x= 根據(jù)“理查德法”，則有：=＋ kJ/mol a、b 值一覽表基團基數(shù)甲基3環(huán)戊烷酮環(huán)己烷2乙酰環(huán)己烯==所以：=＋=元素燃燒熱：= 21＋29 = KJ/mol 所以： ==ⅱ 碘（查閱《化工工藝設(shè)計手冊》）可得：= KJ/molⅲ 碘化鈣（查閱《化工工藝設(shè)計手冊》）可得：= KJ/molⅳ 中間產(chǎn)物： C21H29O3I+ （x/2）O2→21CO2+14H2O+HI x=53根據(jù)“理查德法”，則有：qc=229。a＋xb kJ/mol表4. 7 a、b 值一覽表基團基數(shù)甲基2環(huán)戊烷酮環(huán)己烷2乙酰環(huán)己烯== =+53= KJ/mol燃燒熱： = 21＋28= KJ/mol所以： == KJ/mol =[(＋)+ +] = KJ/m⑶ 求反應(yīng)溫度（25℃～33℃）下的化學(xué)反應(yīng)熱：取反應(yīng)溫度為30℃則： =－（t25）（）kJ/mol A 的求?。海矗?℃～25℃之間的平均比熱容）ⅰ17α－羥基黃體酮、中間產(chǎn)物的Cp 值可根據(jù)“科普法則”估算而得；ⅱ碘 、碘化鈣的Cp可查閱《化工工藝設(shè)計手冊》；表4. 8 物質(zhì)的Cp 值一覽表物質(zhì)溫度17α－羥基黃體酮碘中間產(chǎn)物碘化鈣30℃B反應(yīng)溫度為30℃下的化學(xué)反應(yīng)熱即：qtr==（＋＋）= kJ/mol ∴ == 由上可知：=＋=＋= KJ（4）＋的計算:據(jù)工藝要求，可以有：＋=5%～10%（＋＋）故?。?7%（＋＋）∴ ＋ =7/93=7/93= KJ（5）的計算∵＋＋ = ＋＋∴ =＋＋－－=＋－= ①濃縮罐 ③ ② 100℃ ④ 濃縮罐①上工段帶進來的即：②17ɑ21碘羥基黃體酮： ③甲醇（ kg） ④廢氣（ kg）計算過程：（1）的計算：為上工段進來的即：（2）的計算：= （以0℃為基準(zhǔn)） ①的求?。矗?℃～100℃之間的平均比熱容）ⅰ甲醇的可查閱《化工工藝設(shè)計手冊》； ⅱ、17α—21－碘羥基黃體酮可根據(jù)“科普法則”法估算而得；ⅲ、廢氣的可查閱《化工工藝設(shè)計手冊》； 各物質(zhì)的Cp值一覽表物質(zhì)溫度A甲醇B 17α－21—碘羥基黃體酮 C 廢氣100℃ ②各物質(zhì)的 （甲醇）=100= KJ （17α21碘羥基黃體酮）=100= KJ （廢氣）=100= KJ = ++=（3）的計算①狀態(tài)變化熱： 汽化熱： 甲醇（查閱《化學(xué)原理》第449頁） 可得q=1101KJ/kg 則Q=②此過程沒有化學(xué)變化，因此化學(xué)變化熱為0。∴Q3=Q= KJ（4）Q5+Q6的計算據(jù)工藝要求，可以有：＋=5%～10%（＋＋）故?。?7%（＋＋）∴ ＋ =7/93=7/93= KJ（5）的計算∵＋＋ = ＋＋∴ =＋＋－－=＋－＋= KJ： ① ②置換反應(yīng)裝置 ③ 置換反應(yīng)① 17ɑ21碘羥基黃體酮 kg ② 醋酸鉀（） kg kg ③ 反應(yīng)混合物（） 計算過程：(1) Q1的計算：=（以0℃為基準(zhǔn)）①的求?。海矗?℃～25℃之間的平均比熱容）ⅰ17ɑ21碘羥基黃體酮可根據(jù)“科普法則”估算而得；ⅱ 醋酸鉀可查閱《化工工藝設(shè)計手冊》；則所得各物質(zhì)的 值 見下表： 物質(zhì)的Cp 值一覽表物質(zhì)溫度A 17α－21—碘羥基黃體酮B醋酸鉀90℃②各物質(zhì)的Q1：=90==