【文章內容簡介】 乙醇回收 物料名 稱 質 量 （ kg） 質 量 百分比 密度（ kg/L） 體 積 （ L） 進 料 乙醇 % 水雜質 % 分餾 加水 4000 % 總計 100% 出料 出液 % 乙醇 % 水 % 2． 殘廢液 % 乙醇 % 水雜質 % 內蒙古工業(yè)大學課程設計說明書 12 第四章 熱 量衡算 熱 量衡算的主要依據及 原則 熱 量衡算的主要依據 熱 量衡算是以 車間 物料衡算的 結 果 為基礎進 行的，所以， 車間 物料衡算表是進 行 車間 能量衡算的主要 條 件。 能量衡算的主要依據是能量守恒定律，其 數(shù)學 表 達式是 能量守恒基本方程： 由 環(huán) 境 輸 入到系 統(tǒng) 的能量 =由系 統(tǒng)輸 出 到環(huán) 境的能量 +系 統(tǒng)內累計 的能量 對 于 車間工藝設計 中的能量衡算， 許 多 項 目可以忽略，而且 車間 能量衡算的目的 還 要確定 設備 的 熱負 荷，所以，能量衡算可 簡 化 為熱 量衡算。 設備 的 熱 量平衡方 程式 對 于有 傳熱要 求的 設備 ，其 熱 量平衡方程式 為 ： Q1+Q2+Q3=Q4+Q5+Q6 (1— 1) 式中： Q1— 物料帶入到設備的熱量 KJ Q2— 加熱劑或冷卻劑傳給設備和所處理物料的熱量 KJ Q3— 過程熱效應 KJ Q4— 物料離開設備所帶走的熱量 KJ Q5— 加熱或冷卻 設備所消耗的熱量 KJ Q6— 設備向環(huán)境散失的熱量 KJ 在熱量衡算中的 Q2，即設備熱負荷，是衡算的主要目的。 1. 1Q 與 4Q 的計算： 1 4 2 0( ) ( )pQ Q m c t t? ? ? （ 42） 式中 m ? 輸 入 或 輸 出 設 備 的 各 種 物 料 的 質 量 ，Kg ； ?pc 物 料 的 定 壓 比 熱 容 ，KJ /Kg .℃ 2. 5Q 與 6Q 的計算：根據經驗，（ 5Q + 6Q ）一般為（ 4Q + 5Q + 6Q ）的 5%10%，具體取值依過程而定。 3. 3Q 的計算： 過程熱效應包括化學 反應熱與狀態(tài)變化熱。 （ 1）化學反應熱 cQ 的計算 標準反應熱： ..rfq vq??? 內蒙古工業(yè)大學課程設計說明書 13 某一溫度下的反應熱 ： . ( 2 5 ) ( )tr r pq q t v C? ? ? ? （ 43） 式中 . /rq K J m o l?標 準 反 應 熱 ， ； . /fq K J m o l標 準 生 成 熱 ， ； v ? 反 應 方 程 中 化 學 計 量 系 數(shù) ， ( 反 應 物 為 正 ， 生 成 物 為 負 ) ； t ?反 應 溫 度 ， ℃ ； /pC K J m o l??反 應 物 或 生 成 物 在 溫 度 范 圍 內 的 平 均 比 熱 容 ， （ ℃ ） 。 （ 2） 狀態(tài)變化熱 sQ 的計算 狀態(tài)變化熱包括相變熱，熔解熱，稀釋熱等 。大多化合物的 相變熱，熔解熱，稀釋熱 的數(shù)據可從有關手冊和參考文獻中查得。 綜合得：過程熱效應： 3= csQ Q Q? 。 （ 44） 4. Q2 的計算 由上式計算過程得到 Q Q Q Q Q6 后，根據（ 11）求出設備的熱負荷 Q2 ，若為正值，表示需要對設備加熱，若為負值，表示需冷卻。 精制工段工藝過程的熱量衡算 脫色釜的熱量衡算 根據工藝過程可知，脫色釜的溫度變化過程如下圖所示， 脫色釜的溫度變化過程解圖 由脫色釜的 溫度變化過程解圖可知，脫色釜只有一次溫度變化過程。期間無化學反應過程，所以 QR=0。有氨基酮的溶解熱、乙醇的汽化熱，則 Q3=QP。各種物料的進、出量數(shù)據見物料衡算的結果。 （ 1）該熱量衡算所用到的基礎數(shù)據 82℃ 回流脫色 25℃進料 82℃出料 內蒙古工業(yè)大學課程設計說明書 14 該熱量衡算涉及的熱力學參數(shù)如下表 ： 物料名稱 平均比熱容 [kJ/(kg℃ )] 溶解熱 （ kj/kg） 汽化熱 (kj/mol) 25℃ 82℃ 活性炭 — — 乙醇 液態(tài) — 氣態(tài) — 水 液態(tài) — 氣態(tài) — 氨基酮 2． 14 — 甲苯 — — 異噁唑 — — （ 2）脫色釜的熱量衡算 【計算過程】 ① Q1的計算： 根據（ 12）及水洗結晶釜各物料的熱力學參數(shù)表所示 25℃時相關物料的平均比熱容計算： 1 4 2 0( ) ( )pQ Q m c t t? ? ?=Q 氨基酮 +Q 異噁唑 +Q 水 +Q 活性炭 +Q 甲苯 +Q 乙醇 = 25+ 25+ 25+ 25+ 25+ 25 = ② Q3 的計算：主要是氨基酮的溶解熱和乙醇的汽化熱。設 所投乙醇的 5%進行汽化控溫回流，則： 3= csQ Q Q? =mqr+mqvb Q3= 5% ③ Q4 的計算：根據（ 43）及上表所示 82℃時相關物料的平均比熱容得： 1 4 2 0( ) ( )pQ Q m c t t? ? ?= Q′ 氨基酮 +Q′ 異噁唑 +Q′ 水 +Q′ 甲苯 +Q′ 乙醇 Q4= 82+ 82+ 82+ 82+ 82+ 82= KJ ④ 5Q + 6Q 的計算： 根據經驗，（ 5Q + 6Q ）一般 為（ 4Q + 5Q + 6Q ）的 5%10%，此計算中（ 5Q + 6Q ）?。?4Q + 5Q + 6Q ）的 5%： 內蒙古工業(yè)大學課程設計說明書 15 （ 5Q + 6Q ） =5%（ 4Q + 5Q + 6Q ）則：（ 5Q + 6Q ） = 4Q 5%/95% = 5%/95% = KJ