化工設(shè)計第二章工藝計算-在線瀏覽
2025-03-05 10:48本頁面
【正文】 物料平衡的理論依據(jù)是 質(zhì)量守恒定律 ，即在一個孤立體系中不論物質(zhì)發(fā)生任何變化 (不包括核反應(yīng) )它的質(zhì)量始終保持不變。 按衡算范圍 分為單元操作過程 (或單個設(shè)備 )和 全流程 的兩 類物料衡算； 物料平衡方程式 根據(jù)質(zhì)量守恒定律，對某一個體系內(nèi)質(zhì)量流動及變化的情況用數(shù)學(xué)式描述物料平衡關(guān)系則為物料平衡方程式。若體系內(nèi)有化學(xué)反應(yīng)，則衡算式中各項用摩爾／時為單位時，必須考慮反應(yīng)式中的化學(xué)計量系數(shù) 。 (3)在寫平衡方程式時 ， 要盡量使方程式中所包含的未知數(shù)最少 。 ? 利用結(jié)點(diǎn)進(jìn)行衡算：多股物料的進(jìn)出 ? 利用聯(lián)系組分進(jìn)行物料衡算：有惰性物料存在的時候 例題（類型：連續(xù)有反應(yīng)） 35頁例 21 甲醇制造甲醛的反應(yīng)過程為： CH30H + 1/2 O2 HCHO + H20 反應(yīng)物及生成物均為氣態(tài) ， 若使用 50％ 的過量空氣 ， 且甲醇的轉(zhuǎn)化率為 75％ ， 試計算反應(yīng)后氣體混合物的摩爾組成 。 ? 因為間歇反應(yīng)的物系組成隨時間而變，所以物料衡算必須建立時間平衡關(guān)系。 蒸發(fā)時只有部分水分汽化成為水蒸氣而逸出 ， 部分 NaCl結(jié)晶成晶粒而留在母液中 。 若每批處理1000 kg原料液 ， 試求每批操作中： 1)獲得的母液量 ， 2)蒸發(fā)出的水分量 ， 3)結(jié)晶出的 NaCl量 。 流程 示意圖 ， 組分物料衡算： NaOH平衡 1000 x = NaCl平衡 1000 x = + F3 H2O平衡 1000()= F2 + 解方程得： F2 = 704kg， F3 = 96kg， F4 = 200kg 帶循環(huán)和旁路的物料衡算 ? 在化工生產(chǎn)中，通常將未反應(yīng)的原料分離后再返回重新參加反應(yīng)，或?qū)⒉糠之a(chǎn)品回流。 第二節(jié) 熱量衡算 能量衡算定義 根據(jù)能量守恒定律 ， 利用能量傳遞和轉(zhuǎn)化的規(guī)則 ， 用以確定能量比例和能量轉(zhuǎn)變的定量關(guān)系的過程稱為能量衡算 。 熱量衡算的目的和任務(wù) (1)確定物料輸送機(jī)械和其它操作機(jī)械所需要的功率； (2)確定各單元操作過程所需熱量或冷量 ， 及其傳遞速率；計算換熱設(shè)備的工藝尺寸；確定加熱劑或冷卻劑的消耗量 ， 為其他專業(yè)如供汽 、 供冷 、 供水專業(yè)提供設(shè)條件； (3)化學(xué)反應(yīng)常伴有熱效應(yīng) ， 導(dǎo)致體系的溫度上升或下降 ，為此需確定為保持一定反應(yīng)溫度所需的移出或加入的熱傳遞速率； (4)為充分利用余熱 ， 必須采取有效措施 ， 使過程的總能耗降低到最低程度 。 (5)最終確定總需求能量和能量的費(fèi)用 。 （ 當(dāng)各個工序或單元操作之間有熱量交換時 ， 必須做整個系統(tǒng)的熱量衡算 。
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