化工——第一章(編輯修改稿)
2025-01-17 05:53 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 能量守恒和能量衡算（熱量衡算） ? 過(guò)程速率 38 物料衡算 依據(jù) —— 質(zhì)量守恒定律 輸入系統(tǒng)的物料質(zhì)量等于從系統(tǒng)輸出的物料質(zhì)量和系統(tǒng)中積累的物料質(zhì)量。 39 I o LM M M????—— 物料衡算的通式 40 定態(tài)（穩(wěn)態(tài)）過(guò)程，積累為零。則 ： IoMM???衡算的系統(tǒng) 整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程 某一設(shè)備 系統(tǒng)中的所有物料 某一個(gè)組分 衡算的對(duì)象 ΣMI=50T/hr ， ΣMO=40T/hr ΣML=ΣMI－ ΣMO=10T/hr 41 不穩(wěn)定過(guò)程（非穩(wěn)態(tài)、非定態(tài)） 42 ΣMI=50T/hr ， ΣMO=（ 40+10） T/hr ΣML=ΣMI－ ΣMO=0 連續(xù)穩(wěn)定過(guò)程（穩(wěn)態(tài)、定態(tài)） 物料衡算的具體作法 確定衡算范圍 ：一個(gè)系統(tǒng)、一個(gè)車間、某個(gè)設(shè)備，設(shè)備的某個(gè)局部等； 確定衡算基準(zhǔn) ：?jiǎn)挝毁|(zhì)量，單位時(shí)間等； 確定衡算對(duì)象 ：總物料、某個(gè)組分、某個(gè)元素等； 根據(jù)物料衡算方程分別列出具體的 物料衡算方程（一個(gè)或多個(gè)），解方程（方程組）。 43 44 例 ：在兩個(gè)蒸發(fā)器中 ， 每小時(shí)將 5000kg的無(wú)機(jī)鹽水溶液從 12％ （ 質(zhì)量 ％ ） 濃縮到 30%。 第二蒸發(fā)器比第一蒸發(fā)器多蒸出 5%的水分 。 試求： （ 1） 各蒸發(fā)器每小時(shí)蒸出水分的量； （ 2） 第一蒸發(fā)器送出的溶液濃度 。 解： 首先畫一個(gè)流程圖表示進(jìn)行的過(guò)程 用方框表示設(shè)備 ， 輸入輸出設(shè)備的物流方向用箭頭表示 。 劃定衡算的范圍 為求各蒸發(fā)器蒸發(fā)的水量，以整個(gè)流程為衡算范圍，用 一圈封閉的虛線 畫出 。 45 選擇衡算基準(zhǔn) （ 連續(xù)操作以單位時(shí)間為基準(zhǔn) ， 間歇操作以一批操作為基準(zhǔn) ） 由于連續(xù)操作 ， 以 1小時(shí)為基準(zhǔn) 。 蒸發(fā)器 1 蒸發(fā)器 2 x1 W1 W2 F0=5000kg/h x0= F1 F2 x2= 46 確定衡算對(duì)象 此題中有兩個(gè)未知數(shù) ， 蒸發(fā)的水量及送出的無(wú)機(jī)鹽溶液量 F2， 因此 ， 我們就以不同衡算對(duì)象列出兩個(gè)衡算式 。 對(duì) 鹽 作物料衡算： 2200 xFxF ?對(duì) 總物料 作衡算： 2125000 WWF ???代入已知數(shù)據(jù) ， 得： 0 0 0 F??hkgF /2 0 0 02 ?hkgWW /300021 ??由題意知 12 WW ?hkgWhkgW / 5 3 6 / 4 6 3 21 ???47 求第一個(gè)蒸發(fā)器送出的溶液濃度 ， 選擇第一個(gè)蒸發(fā)器為衡算范圍 。 對(duì)鹽作物料衡算： 1100 xFxF ? 對(duì)總物料作衡算： 110 FWF ?? 代入已知數(shù)據(jù) ， 得： xF?? 4 6 35 0 0 0 F??解得： hkgF / 5 3 61 ?% 6 9 ??x48 熱量衡算 依據(jù)：能量守恒定律 即任何時(shí)間內(nèi)輸入系統(tǒng)的總熱量等于系統(tǒng)輸出的總熱量與損失的熱量之和 。 ? ? ?? LIQ 0 —— 熱量衡算通式 或?qū)懗? LI QwHwH ?? ?? 0)()(49 熱量衡算的基本方法與物料衡算的方法相同 ， 也必須首先劃定 衡算范圍 及 衡算基準(zhǔn) 。 此外應(yīng)注意焓是相對(duì)值 ， 因此 必須指明基準(zhǔn)溫度 ， 習(xí)慣上選 0℃ 為基準(zhǔn)溫度 ， 并規(guī)定 0℃ 時(shí)液態(tài)的焓值為零 。 過(guò)程的平衡和速率 ① 平衡問(wèn)題 過(guò)程的平衡問(wèn)題是說(shuō)明過(guò)程進(jìn)行的 方向 和所能達(dá)到的 極限 。 平衡是一個(gè) 動(dòng)態(tài)的過(guò)程 。 例 50 ② 速率 過(guò)程的速率表示為： 過(guò)程的速率＝推動(dòng)力／阻力 推動(dòng)力 ：過(guò)程所處的狀態(tài)與平衡狀態(tài)的距離 ， 阻力： 過(guò)程的阻力是各種因素對(duì)速率影響的總的體現(xiàn) 。 過(guò)程的速率是指過(guò)程由不平衡到平衡進(jìn)行的快慢 。 51 例 ：在換熱器里將平均比熱為 （ kg℃ ） 的某溶液自 25℃ 加熱到 80℃ ， 溶液流量為 ， 加熱介質(zhì)為 120℃ 的飽和水蒸氣 ， 其消耗量為 ，蒸氣冷凝成同溫度的飽和水排出 。 試計(jì)算此換熱器的熱損失占水蒸氣所提供熱量的百分?jǐn)?shù) 。 解： 根據(jù)題意畫出流程圖 換熱器 120℃ 飽和水蒸氣 120℃ 飽和水 25℃ 溶液 80℃ 溶液 52 基準(zhǔn)： 1s 在圖中 虛線范圍內(nèi)作熱量衡算 從附錄三查出 120℃ 飽和水蒸氣的焓值為 ， 120℃飽和水的焓值為 。 在此系統(tǒng)中輸入的熱量： 12Q Q Qi ???蒸氣帶入的熱量： 1 0 . 0 9 5 2 7 0 8 . 9 2 5 7 . 3Q k w? ? ?溶液帶入的熱量 ： ? ?2 1 . 0 3 . 5 6 2 5 0 8 9Q k w? ? ? ? ?2 5 7 . 3 8 9 3 4 6 . 3Q k wi? ? ? ??輸出的熱量： 34oQ Q Q???53 冷凝水帶出的熱量： 3 0 . 0 9 5 5 0 3 . 6 7 4 7 . 8Q k w? ? ?溶液帶出的熱量： ?
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