【文章內(nèi)容簡介】 小時需要多少 kg冷卻水 通過查閱手冊，已得到在 0℃ 時，水的比熱容為 1kcal/(kg℃ )；物料的比熱容(kg℃ ) 3/5/2023 57 解：（ 1）繪出熱量衡算示意圖 (2023Kg/h) (2023Kg/h) 3/5/2023 58 （ 2）選 0℃ 為基準溫度 （ 3）求解：設(shè)每小時需要的冷卻水量為 W水 ① 進入熱量： 物料帶入熱量 Q1=2023（ 800） ﹡ =64000kal/h 冷卻水帶入熱量 Q2=W水 ﹡ （ 200） ﹡ 1=20W水 ②放出熱量 物料帶出熱量 Q3=2023（ 400） ﹡ =32023kcal/h 冷卻水帶出熱量 Q4=W水 ﹡ （ 350） ﹡ 1=35W水 3/5/2023 59 ③列出熱量衡算式，并代入： Q1+Q2=Q3+Q4 64000+20W水 =32023+35W水 W水 =32023/15=2133kg/h 即 :每小時需要 20℃ 冷卻水 2133kg/h 3/5/2023 60 五、化工生產(chǎn)中常用的指標 指標在化工生產(chǎn)中具有重要的作用，它是反映生產(chǎn)狀況的標志，檢驗質(zhì)量的基準，指導(dǎo)生產(chǎn)操作的規(guī)范，與生產(chǎn)操作有關(guān)的指標主要有技術(shù)經(jīng)濟指標和工藝指標。 3/5/2023 61 技術(shù)經(jīng)濟指標 技術(shù)經(jīng)濟指標是經(jīng)濟指標的一種。技術(shù)經(jīng)濟指標是每個行業(yè)、企業(yè)結(jié)合自己的實際情況制定的一套適合本行業(yè)、本企業(yè)生產(chǎn)技術(shù)特點情況的經(jīng)濟指標，它是反映本行業(yè)生產(chǎn)技術(shù)水平的標志。 化工生產(chǎn)管理與操作中經(jīng)常接觸到的技術(shù)經(jīng)濟指標有： 3/5/2023 62 （ 1）產(chǎn)品產(chǎn)率 產(chǎn)品產(chǎn)率是實際產(chǎn)量與理論計算產(chǎn)量的百分比。 即：產(chǎn)品產(chǎn)率 =實際產(chǎn)量 /理論產(chǎn)量 ﹡ 100% （ 2）單位產(chǎn)品消耗量（又稱：單耗） 單位產(chǎn)品消耗量是生產(chǎn)每單位產(chǎn)品平均消耗原料、能源的數(shù)量。 即：單位產(chǎn)品原料消耗量 =原料消耗總量 /產(chǎn)品產(chǎn)量 單位產(chǎn)品耗電量 =用電總量 /產(chǎn)品產(chǎn)量 3/5/2023 63 （ 3）原料利用率 原料利用率是原料理論消耗量與實際消耗量的百分比。其中，原料理論消耗量是指根據(jù)化學方程式計算的生產(chǎn)單位產(chǎn)品應(yīng)消耗的原料量。 即 :原料利用率 =理論原料消耗量 /實際原料消耗量 ﹡ 100% 3/5/2023 64 （ 4）化學反應(yīng)過程的轉(zhuǎn)化率、選擇性、收率 ①轉(zhuǎn)化率 轉(zhuǎn)化率是指某一反應(yīng)物參加反應(yīng)而轉(zhuǎn)化的數(shù)量占該反應(yīng)起始量的百分比。 轉(zhuǎn)化率 = 某一反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化量 /該反應(yīng)的起始量 ﹡ 100% ②選擇性 選擇性是指體系中轉(zhuǎn)化成目的產(chǎn)物的某反應(yīng)物量與參加反應(yīng)所有反應(yīng)而轉(zhuǎn)化的改反應(yīng)物總量之比。 選擇性 =轉(zhuǎn)化為目的產(chǎn)物的某反應(yīng)物的量 /該反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化總量 3/5/2023 65 ③收率 收率是從產(chǎn)物角度來描述反應(yīng)過程的效率。 收率 =轉(zhuǎn)化為目的產(chǎn)物的某反應(yīng)物的量 /該反應(yīng)物的起始量 3/5/2023 66 工藝指標 工藝指標是指生產(chǎn)加工過程中對各種工藝條件的要求標準，它是工藝規(guī)程的重要組成部分。 生產(chǎn)操作中常用的工藝指標有以下四種： （ 1）原料質(zhì)量指標 它是指原料的質(zhì)量指標 （ 2） 生產(chǎn)操作指標 它是指操作過程中的工藝控制參數(shù)，如溫度、壓力、流量等。 3/5/2023 67 （ 3）中間控制指標 它是指各工序中間產(chǎn)品質(zhì)量控制指標，簡稱中控指標，按照工藝規(guī)程分析方法測定。 （ 4）成品質(zhì)量指標 它是指最終產(chǎn)品的質(zhì)量指標，是依據(jù)產(chǎn)品的國家標準（或部頒標準、企業(yè)標準）制定的，要求按照標準規(guī)定的分析方法測定。 3/5/2023 68 第二部分 化工基本操作 第一節(jié) 流體輸送 具有流動性的液體和氣體（簡稱流體）在化工生產(chǎn)中進行蒸發(fā)、精餾、吸收等操作，通常需要把它們從一個設(shè)備送到另一個設(shè)備，或從一個車間送到另一個車間，因此流體運輸是化工廠的一個基本操作。 3/5/2023 69 一 流體力學基礎(chǔ) 1 壓強及單位 （ 1）壓強 —— 流體垂直作用于單位面積上的力，稱為流體的靜壓力，簡稱流體的壓強。 （ 2） 單位 ①法定計量單位中，壓強的單位為帕斯卡，代號 pa，簡稱帕 1千帕（ kpa） =1000帕（ pa） 1兆帕（ mpa） =1000千帕（ kpa） 1兆帕（ mpa） =106帕（ pa） 3/5/2023 70 ②化工生產(chǎn)中，壓強也有用液位高度來表示。如毫米汞柱。 ③壓強法定計量單位與壓強公制單位的換算： =1kg/cm2 1物理大氣壓 =760mmHg柱 = = 2 絕對壓強、表壓和真空度 絕對壓強和表壓或真空度的關(guān)系，用公式表示如下： 絕對壓強 =表壓 +大氣壓強 真空度 =大氣壓強 絕對壓強 3/5/2023 71 應(yīng)用舉例： 某設(shè)備出、進口測壓的壓力表讀數(shù)分別為45mmHg柱（真空度）和 700mmHg（表壓），求這兩處的絕對壓強差為多少 kpa？ 解：出口絕對壓強 =76045=715mmHg 進口絕對壓強 =760+760=1460mmHg柱 兩處壓強差 =1460715=745mmmHg = = 760 ?3/5/2023 72 二、流體流動的性質(zhì) 流量和流速 （ 1） 流量 —— 單位時間內(nèi)流經(jīng)管道任一截面流體的量。 流量可以用體積流量和質(zhì)量流量兩種方法表示。 ①體積流量 —— 單位時間內(nèi)流經(jīng)管道任一截面的流體體積。 公式： qv=v/t（式中 v為體積， t為時間） 單位： m3/s,m3/h ②質(zhì)量流量 —— 單位時間內(nèi)流經(jīng)管道任一截面流體的質(zhì)量。 3/5/2023 73 ③質(zhì)量流量與體積流量的關(guān)系式： 式中： qm為質(zhì)量流量； qv為體積流量， ρ為流體密度。 （ 2）流速 單位時間內(nèi)流體在流動方向流過的距離。 （由于流體在管道截面上各點的流速不同，管中心速度最快，利中心越遠的流速越慢。緊靠管壁處流速為 0。因此，通常所指的流速是指整個管道截面上平均流速。） 公式： = （式中 qv為體積流量， A為管道截面積） 單位： m/s。 ??? vm qq?Aqv3/5/2023 74 應(yīng)用舉例： 用截面積為 103kg/m3的酸，要求每小時輸送 360噸，求該管道中酸的體積流量、質(zhì)量流量和流速。 解：質(zhì)量流量 =360t/h= =100kg/s = = = m3/s = = =360010360 3?vq?mq100??Aqv 3/5/2023 75 流體穩(wěn)定流動時的物料衡算 假定流體在管道中流動時，與流體流動有關(guān)的速度、壓強等都不隨時間而變化，這樣的流動稱為穩(wěn)定流動。 如果速度、壓強等隨時間而變化，則稱為不穩(wěn)定流動。 穩(wěn)定流動時，流體在圓形管道中總是充滿的，如流體是液體，則通過管道中任一截面的流體質(zhì)量應(yīng)相等，即得： 3/5/2023 76 3/5/2023 77 m1=m2(式中： m表示質(zhì)量 ) (式中： A、 μ、 ρ分 別表示截面積、流速、密度 ) ∵ 管道中為同一種液體， = ∴ = 又 ∵ A1= ， A2= （式中： d表示管道內(nèi)直徑） 222111 ρμAρμA ?1?2?11Aμ 22A21d4?2d4?3/5/2023 78 …… 流體穩(wěn)定流動的物料平衡方程式 上述這個方程式表明流速與管道的內(nèi)直徑平方成反比，這個式子稱為流體穩(wěn)定流動時的物料平衡方程式（又稱：連續(xù)性方程式）。 21221dd ）（????3/5/2023 79 應(yīng)用舉例： 水泵站使用的一臺水泵，吸水管外徑為108mm，壁厚為 4mm，出水管外徑為 76mm，壁厚為 。已知吸水管中水的流速為，求泵出水管中的水流速。 解：由已知得 代入 答：泵出管中的水流速為 。 mm10042108d 1 ???? 2 ????21221dd ）（???s/ 222112 ???? ）（）（??3/5/2023 80 三、流體穩(wěn)定流動下的能量計算 流體流動中的能量變化的規(guī)律 （ 1）流體具有的能量 流動著的流體具有一定的機械能，具體表現(xiàn)為位能、動能和靜壓能。 ①位能 在重力作用下流體質(zhì)量中心高于基準水面而具有的能量稱為位能。（它相當于把流體從基準水平面升舉到某一位置所做的功） 3/5/2023 81 設(shè)有 m Kg的流體，其在基準水平面以上 h（米）處， 則其位能 E位 =mgh （單位為焦耳， J） 1N（即：單位重量）流體所具有的位能稱為位壓頭， 位壓頭 = （單位為米， m） ②動能 流體以一定的速度流動而具有的能量，稱為動能。 若流體的質(zhì)量 m（ kg），流速為 μ（ m/s），則其具有的動能 E動 = （單位為焦耳， J） hmgm gh ?221 ?3/5/2023 82 1N流體所具有的動能稱為動壓頭 動壓頭 = （單位為米， m） ③靜壓能 與靜止流體一樣，流動著的流體由于靜壓強存在而推動流體運動而具有的能量，稱為靜壓能。 E靜 = （單位為焦耳， J） g2mgm2122?? ??m3/5/2023 83 1 N流體的靜壓能稱為靜壓頭 靜壓頭 = （單位為米， m） （式中： p為壓強、 ρ為密度、 g為重力加速度） 以上三種壓頭之和稱為總壓頭，以 H表示。 H=h+ + 上式表示了據(jù)基準面為 h處，流速為 ,壓強為 p的 1N流體所具有的總機械能。 gpmgmp?? ?gp?22??3/5/2023 84 （ 2）外加能量 流體在流動過程中，假如中間加了輸送設(shè)備（如泵），則便將機械能作用于流體。 通常把流體從輸送設(shè)備獲得的機械能稱為外加能量。 1N流體所獲得的外界能量稱為外加壓頭。用符號 He表示。 3/5/2023 85 （ 3）損失能量 流體在流動時，由于分子間的內(nèi)摩擦，產(chǎn)生了摩擦阻力。為了克服這部分阻力，就消耗了流體的一部分能量，這部分能量稱為系統(tǒng)損失能量。 1N流體在流動中因摩擦阻力而損失的能量稱為損失壓頭，用符號 h損 表示。 3/5/2023 86 流體在穩(wěn)定流動時的能量衡算式 ──柏努力方程式 （ 1）柏努力方程式定義 在下圖所示的液體輸送設(shè)備中，在截面 11和 22間裝有泵，兩截面中心離基準水平面高度分別為 h1和 h