【文章內容簡介】 ，Ps= 溶液 /h ? H2O物料平衡： F1（ ） =F6 + F5 （ ） 得： F6 = ? 結晶過濾的總物料平衡： F4 = Pc + Ps + F2 F4 = F2 + ? 結晶器水的平衡： F4（ ） = （ F2 + ） （ ） 聯立求解得： F2 = ； F4 = 7184mol/h 則：循環(huán)液 /新鮮料液＝ ＝ 最后，通過混合點系統(tǒng) 3的物料平衡或蒸發(fā)器的物料平衡求出 F3。 ? 混合點的物料平衡：（ F1 + F2）＝ F3 得： F3 =? 由蒸發(fā)器的物料平衡可校核 F3的計算是否正確： F3 =F4 + F6 因此，設計的蒸發(fā)器與結晶槽的投料比為：F3 / F4 = ? ? ? ? ? 能量衡算的基本方程式 ? 熱量計算中各種熱量的說明 依據 ? 能量衡算是以熱力學第一定律為依據，能量是熱能、電能、化學能、動能、輻射能的總稱?；どa中最常用的能量形式為熱能，故化工設計中經常把能量設計稱為熱量計算。 目的 ? 通過熱量衡算可 確定 傳熱設備的 熱負荷 ，以此為依據設計傳熱設備的形式、尺寸、傳熱面積等，并為反應器、結晶器、塔式設備、輸送設備、壓縮系統(tǒng)、分離及各種控制儀表等提供參數，以確定單位產品的能耗指標；同時也為非工藝專業(yè)（熱工、電、給水、冷暖）設計提供設計條件作準備。 步驟 ? 熱量衡算的一般步驟與物料衡算相同，亦包括劃分系統(tǒng)、畫出流程簡圖、列寫方程式與約束式，求解方程組及結果整理等若干步驟。 A. 能量衡算的基本方程式 根據熱力學第一定律，能量衡算方程式的一般形式為： ? △ E＝ Q + W （ 37） 式中， △ E－體系總能量變化； Q －體系從環(huán)境中吸收的能量； W －環(huán)境對體系所做的功。 能量衡算的基本方程式 2 ? 在熱量衡算中，如果無軸功條件下，進入系統(tǒng)加熱量與離開系統(tǒng)的熱量應平衡，即在實際應用中對傳熱設備的熱量衡算可表示為： ∑Q進 ＝ ∑Q出 （ 38） Q1 + Q2 + Q3 ＝ Q4 + Q5 + Q6 （ 39） ? 式中： Q1 －所處理的物料帶到設備中去的熱量（ KJ）； ? Q2 －由加熱劑（或冷卻劑）傳給設備的熱量或加熱與冷卻物質所需的熱量（ KJ） 。 符號規(guī)定，輸入（加熱）為“ +‖，輸出（冷卻）為“ ‖。 ? Q3 －過程的熱效應（ kJ）；符號規(guī)定，放熱為“ ‖，吸熱為“ +‖，應注意 Q = － △ H。 ? Q4 －反應產物由設備中帶出的熱量（ kJ）； ? Q5 －消耗在加熱設備各個部件上的熱量（ kJ）； ? Q6 －設備向四周散失的熱量（ kJ）。 B．熱量計算中各種熱量的說明 ? （ 1）計算基準，可取任何溫度，對有化學反應的過程，一般取 25℃ 作為計算基準。 ? （ 2）物料的顯熱可用焓值或比熱進行計算，在化工計算中常用恒壓熱容 Cp，由于比熱容是溫度的函數，常用冪次方程式表示，因此其計算式可表示為： Q ＝ n （ 310） 式中： n－物料量（ mol）； Cp－物料比熱容（ kJ/ mol℃ ） ,Cp =a + bT + cT2 + dT3 + eT4 T－溫度（ ℃ ）， T2為物料溫度， T1為基準溫度。 ? 21TT p dTC ? （ 3）關于 Q2熱負荷的計算。對于間歇操作，各段時間操作情況不一樣，則應分段作熱量平衡，求出各不同時間的 Q2，然后得到最大需要量。 ? （ 4） Q3為過程的熱效應，包括過程的狀態(tài)熱（相變化產生的熱）和化學反應熱。相變化一般可由手冊查閱，對無法查閱的汽化熱可由特魯頓法則估算，反應熱由生成熱和燃燒熱計算。 B．熱量計算中各種熱量的說明 2 ? （ 5）設備加熱所需熱量 Q5在穩(wěn)定操作過程中不出現，在間歇操作的升溫降溫階段也有設備的升溫降溫熱產生，可用下式計算： Q5 = ∑G Cp（ t2 – t1） （ 311） 式中： G－設備各個部件重量； Cp－各部件熱容（ kJ/kg℃ ） t2－設備各部件加熱后溫度； t1－設備各部件加熱前溫度； 設備加熱前的溫度 t1可取為室溫，加熱終了時的溫度取加熱劑一側（高溫 th）與被處理一側（低溫te）溫度的算術平均值： t2 =（ th + te） /2 B．熱量計算中各種熱量的說明 3 ? （ 6）設備向四周散失的熱量 Q6可由下式計算得： Q6 = ∑FαT（ tw – t） τ 103 （ 312） 其中： F－設備散熱表面積 m2； αT－散熱表面向四周圍介質的聯合給熱系數。 W/m2℃ ； tw－散熱表面的溫度（有隔熱層時應為絕熱層外表）， ℃ ； t－周圍介質溫度， ℃ ； τ－散熱持續(xù)的時間， s。 B．熱量計算中各種熱量的說明 4 B．熱量計算中各種熱量的說明 5 ? 絕熱層外空氣自然對流 當 tw150℃ 時： 平壁隔熱層外 αT＝ + （ tw t） （ 313） 管或圓筒壁隔熱層外 αT＝ + （ tw t） （ 314） ? 空氣沿粗糙面強制對流 u ≤5 m/s時， αT＝ + （ 315） u 5 m/s時， αT＝ （ 316） 加熱劑與冷卻劑 ? ? ? ? A. 加熱劑的選擇要求 ?在較低壓力下可達到較高溫度； ?化學穩(wěn)定性高； ?沒有腐蝕作用； ?熱容量大； ?冷凝熱大； ?無火災或爆炸危險性； ?無毒性； ?價廉； ?溫度易于調節(jié)。 B. 加熱劑 和冷卻劑 序號 加熱劑 冷卻劑 使用溫度 范圍 ℃ 給熱系數 w/( m2℃ ) 優(yōu)缺點及使用場合 1 熱水 40～ 100 50～ 1400 對于熱敏性的物料用熱水加熱較為保險 ,但傳熱情況不及蒸汽好 ,且本身易冷卻 ,不易調節(jié) 2 飽和蒸汽 100～ 180 300～ 3200 冷凝潛熱大 ,熱利用率高 ,溫度易于調節(jié)控制 ,如用中壓或高壓蒸汽 ,使用溫度還可提高 3 過熱蒸汽 180～ 300 可用于需較高溫度的場合 ,但傳熱效果比蒸汽低的多 ,且不易調節(jié) ,較少使用 4 導熱油 180～ 250 58～ 175 不需加熱即可得到較高溫度 ,使用方便 ,加熱均勻 5 道生液 180～ 250 110～ 450 為 C6H5 %與 C6H5O %的混合物 ,加熱均勻 ,溫度范圍廣 ,易于調節(jié) ,蒸汽冷凝潛熱大 ,熱效率高 ,需道生爐及循環(huán)裝置 6 道生蒸汽 250～ 350 340～ 680 7 煙道氣 500～ 1000 12～ 50 可用煤、煤氣或燃油燃燒得到，可得到較高溫度，特別適用于直接加熱空氣的場合 8 電加熱 500 設備簡單、干凈、加熱快，溫度高，易于調節(jié)。但成本高，適用于用量不太大、要求高的場合。 9 熔鹽 400～ 540 NaNO240%； KNO353% NaNO37%的混合物。可用于需高溫的工業(yè)生產。但本身熔點高，管道和換熱器都需要保溫。傳熱系數高，蒸汽壓低，穩(wěn)定。 10 冷卻水 30～ 20 是最普遍的保溫劑，使用設備簡單，控制方便，廉價 11 冰 0～ 30 大多用于染料工業(yè)中直接防于鍋內調節(jié)反應，穩(wěn)定效果較好，但會使