物料衡算與熱量衡算培訓課程-展示頁
2025-03-16 14:14本頁面
【正文】 HAC H2O H2SO4 HAC 24% 循環(huán)流 HAC 60% H2O 40% E % H2O % 混合器 2 E % H2O % E 7% HAC H2O H2SO4 進 料 HAC 30％ H2O % H2SO4 % 混合器 1 E 99% H2O 1％ 產(chǎn)品流 HAC 99% H2O 1% 萃 取 塔 溶 劑 回 收 塔 產(chǎn) 品 精 餾 塔 溶 劑 提 餾 塔 1 2 3 11 10 8 5 4 6 7 9 12 基準后 解： 這是一個只做物料衡算的情況，從流程特點可以看出，整個流程系統(tǒng)是： 因為流程中沒有化學反應，而所有輸入的流股中只含有 4種組份，因而可以判定流程中所有流股所含有的組份應該 ≦ 4種。已知： 1. 產(chǎn)品精餾塔進料中的 HAc有%從產(chǎn)品流中產(chǎn)出。 化工流程的物料衡算（不帶反應） 本節(jié)主要目的： 化工流程的自由度分析； 利用自由度分析結果判斷物料衡算計算順序； 流 程 示 意 圖 例題 ：有如圖所示的一個連續(xù)流程，用于稀醋酸的濃縮處理，圖中 E代表某種溶劑組分。 （組成為質量百分比濃度） 解： 該分流器的自由度分析表如下： 方法一 方法二（直觀） 獨立流股變量數(shù) 獨立 MB方程數(shù) 已知流股變量數(shù) 已知其它關系式數(shù) 自由度 具體 MB計算（略） 12 1（ 而不是 3） 9 2 0 6（ 4＋ 2） 1（ 而不是 3） 3（ 1＋ 2） 2 0 在開始下一節(jié)講授之前，大家先考慮一個精餾塔的 MB問題。 分流器單元的 MB方程數(shù)的特殊性： 無論分流器牽涉到多少種組份，其獨立 MB方程只有 1個。 那么，什么是分流器呢？ 它有什么作用和特點？ 分流器示意圖： 分流器 分流器的特點： ①、其所有流股的組成相同； ②、無反應，各流股只是流量不相同。 設備單元變量 在忽略流程做功（ dW/dt或 W）的情況下，設備單元變量分為兩種： 設備單元變量 ri （ i＝ 1,2,…,m ；某單元內(nèi)含 m個獨立反應） （描述反應程度） dQ/dt （ Q） （描述某設備單元的傳熱） 分流器的自由度分析有特殊性 對一個化工單元設備，一般而言，它涉及到幾種組份就相應可以列出幾個獨立的 MB方程。 不帶反應 帶反應 化工流程的自由度分析 一、化工流程自由度的定義 數(shù)學方程組自由度問題 方程組自由度 ≡變量數(shù)－方程數(shù) 方程組自由度 ﹤ 0 無解 方程組自由度 ﹥ 0 多解（超定解、不定解） 方程組自由度＝ 0 有唯一確定解 問題：化工流程中為什么也會出現(xiàn)自由度的概念？ 化工流程自由度定義 化工流程的自由度 ≡流程變量總數(shù)－衡算方程數(shù)－已知變量數(shù) －已知其它關系式數(shù) 其中： 流程變量總數(shù) 流股變量數(shù) 單元變量數(shù) 衡算方程數(shù) MB方程數(shù) HB方程數(shù) 其它關系式 設計約束方程 相平衡關系式，等等 注意：變量、方程全部必須相互獨立。 衡算計算基準： 以二者之間的儲罐為分界點，按間歇、連續(xù)分段計算。 適用情況： 物料流在流程內(nèi)流量變化大；流程內(nèi)有些物質穩(wěn)定性好，有些物質穩(wěn)定性較差。 適用情況： 產(chǎn)量小，物系穩(wěn)定性較差，需要切開批次的過程。 適用情況： 產(chǎn)量大，物系穩(wěn)定性較好。 MB、 HB衡算計算的任務： 就是解 MB、 HB、其它方程組成的方程（組），求解出衡算范圍內(nèi)未知的流股變量和設備單元變量。 三、 MB、 HB的定義與任務 MB、 HB的定義與任務 從化工流程內(nèi)的 MB方程、 HB方程出發(fā)，結合其它有關方程，求解確定流程中所有流股的狀態(tài)，以及有關設備的單元變量。化工流程設計衡算的范圍可能有如下幾種情況： 流程中某一個單元設備； 流程中某幾個單元設備組合的子流程； 整個流程。在壓力水平不高且壓力變化不大的化工流程中，一般認為焓值只是溫度的函數(shù)，以簡化計算。 EB與 HB之間的關系 流程壓力水平不高，而且壓力變化也不大，系統(tǒng)能量只考慮其熱焓，而忽略其動能、勢能等機械能，在這種情況下： EB?HB 在 HB計算中，壓力對焓值的影響 熱焓是狀態(tài)函數(shù)，嚴格而言，它同時與溫度和壓力有關。第三章 物料衡算與熱量衡算 物料衡算與熱量衡算概述 物料衡算（ Material Balance），簡稱“ MB” 熱量衡算（ Heat Balance），簡稱“ HB” 能量衡算（ Energy Balance），簡稱“ EB” 物料衡算與能量衡算的聯(lián)立計算（ Combined Balance），簡稱“ CB” MB與 HB計算是化工工藝設計中最基本，也是最主要的計算內(nèi)容。 一、化工流程（過程）中 MB、 HB、 EB三者
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