【正文】 （ 319） 式中： W——冷卻劑消耗量 Q2——由加熱劑傳給設(shè)備或物料加熱所需的熱量（ KJ）； ηT——爐子的熱效率； QP——燃料的熱值（ KJ/Kg）。 ? （ 2）間接蒸汽加熱時的蒸汽的用量： G = Q2 /（ ΔH –CPtn） （ 318） 式中： G——蒸汽消耗量（ Kg）； Q2——由加熱劑傳給設(shè)備或物料加熱所需的熱量（ KJ）； ΔH——蒸汽加熱焓量（ KJ/Kg）； tn——冷凝水的最終溫度（ ℃ ）； CP——被加熱液體的比熱容（ KJ/Kg℃ ）。 10 冷卻水 30～ 20 是最普遍的保溫劑，使用設(shè)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(nèi)調(diào)節(jié)反應(yīng)，穩(wěn)定效果較好，但會使反應(yīng)液沖淡，并使反應(yīng)鍋體積增大 12 冷凍鹽水 15～ 30 使用方便，冷卻效果好，但需冷卻系統(tǒng)，投資大，一般用于冷卻水無法達到的低溫冷卻。但本身熔點高，管道和換熱器都需要保溫。 9 熔鹽 400～ 540 NaNO240%； KNO353% NaNO37%的混合物?！?) 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(diào)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(diào)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(diào)節(jié) ,較少使用 4 導(dǎo)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(diào)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(shè)備簡單、干凈、加熱快，溫度高，易于調(diào)節(jié)。 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(dāng) 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(xué)穩(wěn)定性高； ?沒有腐蝕作用； ?熱容量大； ?冷凝熱大； ?無火災(zāi)或爆炸危險性； ?無毒性； ?價廉； ?溫度易于調(diào)節(jié)。 W/m2 B．熱量計算中各種熱量的說明 2 ? （ 5）設(shè)備加熱所需熱量 Q5在穩(wěn)定操作過程中不出現(xiàn)，在間歇操作的升溫降溫階段也有設(shè)備的升溫降溫?zé)岙a(chǎn)生，可用下式計算： Q5 = ∑G Cp（ t2 – t1） （ 311） 式中： G－設(shè)備各個部件重量； Cp－各部件熱容（ kJ/kg ? （ 4） Q3為過程的熱效應(yīng)，包括過程的狀態(tài)熱（相變化產(chǎn)生的熱）和化學(xué)反應(yīng)熱。 ? 21TT p dTC ? （ 3）關(guān)于 Q2熱負荷的計算。 ? （ 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(shù)，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 ? Q4 －反應(yīng)產(chǎn)物由設(shè)備中帶出的熱量（ kJ）； ? Q5 －消耗在加熱設(shè)備各個部件上的熱量（ kJ）； ? Q6 －設(shè)備向四周散失的熱量（ kJ）。 符號規(guī)定，輸入（加熱）為“ +‖，輸出（冷卻）為“ ‖。 A. 能量衡算的基本方程式 根據(jù)熱力學(xué)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。 目的 ? 通過熱量衡算可 確定 傳熱設(shè)備的 熱負荷 ，以此為依據(jù)設(shè)計傳熱設(shè)備的形式、尺寸、傳熱面積等，并為反應(yīng)器、結(jié)晶器、塔式設(shè)備、輸送設(shè)備、壓縮系統(tǒng)、分離及各種控制儀表等提供參數(shù)，以確定單位產(chǎn)品的能耗指標(biāo)；同時也為非工藝專業(yè)（熱工、電、給水、冷暖）設(shè)計提供設(shè)計條件作準(zhǔn)備。 ? 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(shè)計的蒸發(fā)器與結(jié)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(jù) ? 能量衡算是以熱力學(xué)第一定律為依據(jù)，能量是熱能、電能、化學(xué)能、動能、輻射能的總稱。 設(shè)： F1——進入蒸發(fā)器的新鮮物料量（ mol/h）； F2——進入蒸發(fā)器的循環(huán)物料量即濾液量（ mol/h）； F3——新鮮液和循環(huán)液混合后的物料量（ mol/h）； F4——出蒸發(fā)器的物料量（ mol/h）； F5——結(jié)晶過濾后的濾餅總量（ mol/h）； F6——蒸發(fā)器蒸出的水量（ mol/h）； Pc——結(jié)晶過濾后濾餅中 K的物質(zhì)量（ mol/h）； Ps——結(jié)晶過濾后濾餅中濾液的物質(zhì)量（ mol/h）； x3——新鮮液和循環(huán)液混合后的 K2CrO4組成(mol/h）。 解： ? 為了明確理解該重結(jié)晶處理工藝，先畫出流程框圖，如圖示。 K2CrO4的分子量為 195。從蒸發(fā)器放出的濃縮料液含 ％（ mol） K2CrO4進入結(jié)晶槽，在結(jié)晶槽被冷卻，冷至 40℃ ，用冷卻水冷卻（冷卻水進出口溫差 5℃ ）。對于這類物料衡算，計算系統(tǒng)選取得好壞是關(guān)鍵的解題技巧。 ? 在只有一個或兩個循環(huán)物流的簡單情況，只要計算基準(zhǔn)及系統(tǒng)邊界選擇適當(dāng)，計算?？珊喕?。在循環(huán)存在時，列出物料平衡方程式，并求解。將估計值與計算值進行比較，并重新假定一個估計值，一直計算到估計值與計算值之差在一定的誤差范圍內(nèi)。 C．帶循環(huán)和旁路過程的物料衡算 （ 1）試差法。 圖 3－ 3 N2 78%,CO 20%CO2 2 % ，F(xiàn)1H2 5 0 % ，C O 5 0 % F2F3反應(yīng)器1 反應(yīng)器2F4N2，H2，H2OCO,CO2F5N2,CO2H2,H2OH2OCO + H2O CO2 + H2 解 ? 基準(zhǔn)：物流 1為 100mol/h；正反應(yīng)的反應(yīng)速率為 r（ mol/h） ? （ 1）過程先由總單元過程摩爾衡算式進行計算，總衡算式為： ? N2衡算 F5， N2 = 100＝ 78mol/h ? CO平衡 0＝ 100+ – r ? H2O平衡 F5,H2O＝ F3 – r ? CO2平衡 F5,CO2＝ 100 + r ? H2平衡 F5,H2＝ + r ? 已知 H2與 N2之比為 3： 1 F5,H2＝ 3F5,N2＝ 3 78＝ 234mol/h ? 原料氣（干基）與水蒸汽之比為 1： 2 F3＝ 2（ F1 + F2） ? 將 H2和 CO平衡式相加，消去 r，得： F2＝ 234 20＝ 214mol/h ? 將 F2值代入 CO平衡式中，得： r＝ 20 + 107＝ 127mol/h F3＝ 2 （ 100 + 214）＝ 628mol/h ? 最后，由 CO2和 H2O平衡得： F5,CO2＝ 129mol/h； F5,H2O＝ 628127＝ 501mol/h ? （ 2）計算反應(yīng)器 1的反應(yīng)速率，然后計算物流 4的組成 ? 由反應(yīng)速率的定義式得： r＝