【正文】 5補(bǔ)充加熱 2 . 1 6 ? 105設(shè)備表面散熱 6 . 2 ? 104冷卻水帶走熱量 9. 8 ? 105輸入合 計 1 . 5 5 ? 106輸出合 計 1 . 5 5 ? 106 Examples of Energy Balance 制作人 :王志祥等 Pharmaceutical Engineering 例 53 物料衡算數(shù)據(jù)如表 44所示 。 由式 (513)得 cp3 Q ??121s)OH kg(kJ mm1)15t(mm12111H?????????? Examples of Energy Balance 制作人 :王志祥等 Pharmaceutical Engineering 反應(yīng)結(jié)束后 ,磺化液含硫酸 ,水 。 Examples of Energy Balance 制作人 :王志祥等 Pharmaceutical Engineering 圖 51 甲苯磺化裝置熱量衡算示意圖 反應(yīng)原料帶入熱量Q 1磺化過程補(bǔ)充加熱量Q 2過程的熱效應(yīng)Q 3反應(yīng)產(chǎn)物帶出熱量Q 4設(shè)備升溫所需熱量Q 5設(shè)備表面向環(huán)境的散熱量Q 6回流冷凝器移走熱量Q 7甲苯磺化裝置 Examples of Energy Balance 制作人 :王志祥等 Pharmaceutical Engineering 則熱量平衡方程式可表示為 取熱量衡算的基準(zhǔn)溫度為 25oC， 則 7654321Q ?????? )2530( 0)2530( 0Q41?????????? Examples of Energy Balance 制作人 :王志祥等 Pharmaceutical Engineering 反應(yīng)中共加入 98%濃硫酸的質(zhì)量為 1100kg， 其中含水 22kg。 此時 ， 輸入及輸出磺化裝置的物料還應(yīng)包括進(jìn) 、出回流冷凝器的冷卻水 (參見圖 311)， 其帶出和帶入熱量之差即為回流冷凝器移走的熱量 。 Examples of Energy Balance 制作人 :王志祥等 Pharmaceutical Engineering 解：對甲苯磺化過程進(jìn)行熱量衡算的目的是為了確定磺化過程中的補(bǔ)充加熱量 。 試對甲苯磺化過程進(jìn)行熱量衡算 。 應(yīng)注意物質(zhì)的相態(tài)不同，其 Cp值也不同 3. Off standard conditions 制作人 :王志祥等 Pharmaceutical Engineering 例 52 物料衡算數(shù)據(jù)如表 43所示 。(25 t?t)時發(fā)生相變 ，則可設(shè)計如下途徑完成該過程 3. Off standard conditions 制作人 :王志祥等 Pharmaceutical Engineering 式中 ?j— 反應(yīng)物 j在化學(xué)反應(yīng)方程式中的系數(shù)； rj— 反應(yīng)物 j在 t39。 ? ???? ?????? piipiiortr C)25t(C)25t(HH反應(yīng)物 t oC 產(chǎn)物 t oC 反應(yīng)物 25oC (t25)??iCpi (t25)??iCpi trH? 0rH?產(chǎn)物 25 oC 3. Off standard conditions 制作人 :王志祥等 Pharmaceutical Engineering 若某反應(yīng)物或產(chǎn)物在 (25~t)oC之間存在相變 ，則式 (520)等號右面的加和項應(yīng)作修正 。 同樣 ,在查手冊時應(yīng)在 前加一 “ ?” 號 ,以使 的符號與式 (51)中的符號規(guī)定相一致 。 orH?ofH? ofH? to Standard Heats of Formation 制作人 :王志祥等 Pharmaceutical Engineering 由蓋斯定律得 (519) 反應(yīng)物 產(chǎn)物 式中 — 反應(yīng)物或產(chǎn)質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱 ， kJ?mol1。 但應(yīng)注意 ， 一般手冊中標(biāo)準(zhǔn)生成熱的數(shù)據(jù)常用焓差 ， 即 表示 ， 并規(guī)定吸熱為正 ，放熱為負(fù) ， 這與式 (51)中的符號規(guī)定正好相反 。 to Standard Heats of Formation to Standard Heats of Combustion conditions Thermal in Chemical Changes 制作人 :王志祥等 Pharmaceutical Engineering 由蓋斯定律得 (518) 產(chǎn)物 反應(yīng)物 式中 ? —— 反應(yīng)物或產(chǎn)物在反應(yīng)方程式中的系數(shù)； —— 反應(yīng)物或產(chǎn)物的標(biāo)準(zhǔn)生成熱 ，kJ?mol1。 0rH? Thermal in Chemical Changes 制作人 :王志祥等 Pharmaceutical Engineering 化學(xué)反應(yīng)熱可從文獻(xiàn) 、 科研或工廠實測數(shù)據(jù)中獲得 。 熱力學(xué)中規(guī)定化學(xué)反應(yīng)熱是反應(yīng)產(chǎn)物回復(fù)到反應(yīng)物的溫度時 ， 反應(yīng)過程放出或吸收的熱量 。 例如 ， 氫與氧的熱化學(xué)方程式為 kJ?mol1(放熱 ) 當(dāng)反應(yīng)進(jìn)度為 2mol時 ， 過程的化學(xué)變化熱為 or ??? trc ??????H 2 ( g ) + O 2 ( g )12 H 2 O ( l ) Thermal in Chemical Changes 制作人 :王志祥等 Pharmaceutical Engineering 若將氫與氧的熱化學(xué)方程式改寫為 kJ?mol1(放熱 ) 而其它條件均不變 ， 則反應(yīng)進(jìn)度變?yōu)?1mol， 過程的化學(xué)變化熱為 可見 ， 反應(yīng)進(jìn)度與反應(yīng)方程式的寫法有關(guān) ， 但過程的化學(xué)變化熱不變 。 AA0A nn???? Thermal in Chemical Changes 制作人 :王志祥等 Pharmaceutical Engineering 顯然 ， 對于同一化學(xué)反應(yīng)而言 ， 以參與反應(yīng)的任一組分計算的反應(yīng)進(jìn)度都相同 。 trc HQ ???trH? Thermal in Chemical Changes 制作人 :王志祥等 Pharmaceutical Engineering 以反應(yīng)物 A表示的反應(yīng)進(jìn)度為 (517) 式中 nA0— 反應(yīng)開始時反應(yīng)物 A的摩爾數(shù) ,mol。 擬配制 25%的硫酸水溶液 1000kg，試計算： (1) 78%的硫酸溶液和水的用量；(2) 配制過程中 H2SO4的濃度變化熱 。 顯然 ， 兩種不同濃度下的積分溶解熱之差就是溶液由一種濃度稀釋至另一種濃度的積分稀釋熱 。 H s???(1) Integral heat of solution 制作人 :王志祥等 Pharmaceutical Engineering 再如 ， 鹽酸的積分溶解熱可用下式估算 (515) 式中 ?Hs—— 鹽酸的積分溶解熱 ， kJ?(mol HCl)1； n—— 溶解 1mol HCl的 H2O的摩爾數(shù) ， mol。 例如：硫酸的積分溶解熱可按 SO3溶于水的熱效應(yīng)用下式估算 (513) 式中 ?Hs— SO3溶于水形成硫酸的積分溶解熱 ，kJ?(kg H2O)1； m— 以 SO3計 ， 硫酸的質(zhì)量分率； t— 操作溫度 ， 0C。 (1) Integral heat of solution 制作人 :王志祥等 Pharmaceutical Engineering 表 51 25 oC時， H2SO4水溶液的積分溶解熱 H2O摩爾數(shù) n/mol 積分溶解熱 ?Hs/kJ?mol1 H2O摩爾數(shù) n/mol 積分溶解熱 ?Hs/kJ?mol1 50 100 2 200 3 500 4 1000 5 5000 6 10000 8 100000 10 500000 25 ? 注：表中積分溶解熱的符號規(guī)定為放熱為正 、 吸熱為負(fù) 。 (1) Integral heat of solution (2) Integral heat of Dilution 2. Thermal of Concentration change 制作人 :王志祥等 Pharmaceutical Engineering 恒溫恒壓下 ， 將 1摩爾溶質(zhì)溶解于 n摩爾溶劑中 ， 該過程所產(chǎn)生的熱效應(yīng)稱為積分溶解熱 ，簡稱溶解熱 ， 用符號 ?Hs表示 。 但除了某些酸 、 堿水溶液的濃度變化熱較大外 ， 大多數(shù)物質(zhì)在水溶液的濃度變化熱并不大 ， 不會影響整個過程的熱效應(yīng) ， 因此 ， 一般可不予考慮 。 1. Thermal of Phase transition 制作人 :王志祥等 Pharmaceutical Engineering 恒溫恒壓下 ， 溶液因濃度發(fā)生改變而產(chǎn)生的熱效應(yīng) ， 稱為濃度變化熱 。 Thermal in Physical Changes 制作人 :王志祥等 Pharmaceutical Engineering 各種純化合物的相變熱可從有關(guān)手冊 、 文獻(xiàn)中查得 ,但應(yīng)注意相變熱的單位及正負(fù)號 。 由于相變過程中 ， 體系的溫度不發(fā)生改變 ， 故相變熱常稱為潛熱 。 of Phase transition of Concentration change Thermal in Physical Changes 制作人 :王志祥等 Pharmaceutical Engineering 物質(zhì)從一相轉(zhuǎn)變至另一相的過程 ， 稱為相變過程 ，如蒸發(fā) 、 冷凝 、 熔融 、 結(jié)晶 、 升華 、 凝華都是常見的相變過程 。 (6) 編制熱量平衡表 。 (4) 選定衡算基準(zhǔn)