物料衡算和能量衡算-閱讀頁
2025-03-20 22:21本頁面
【正文】 設(shè)計電子課件 例：丙烷在催化反應(yīng)器中脫氫生成丙烯，其反應(yīng)式為： C3H8 C3H6+H2 丙烷的總轉(zhuǎn)化率為 95%，反應(yīng)生成物經(jīng)分離器分成產(chǎn)物 P和循環(huán)物料 R，產(chǎn)品中含有 C3H C3H6及 H2，其中 C3H8的量為未反應(yīng) C3H8的 %，循環(huán)物料中含有 C3H8和 C3H6，其中 C3H6的量是產(chǎn)品中 C3H6的 5%，試計算產(chǎn)品組成、循環(huán)物料組成和單程轉(zhuǎn)化率。 ⑵ 確定各單元過程所需 熱量或冷量 及其 傳遞速率 。 ⑷ 做好 余熱綜合利用 。 根據(jù)熱力學(xué)第一定律，能量衡算方程可寫為： Q+W=E =Ek+Ep+?U W = Wt +Ws， Wt為流動功， Ws為軸功 ； 化工設(shè)計電子課件 1. 封閉體系的能量衡算方程 封閉體系特點： 與環(huán)境只有能量交換，而無物質(zhì)交換，如 間歇操作 過程，體系物質(zhì)的 動能、位能、壓力能無變化 ，則： ?U = Q + W 若體系與環(huán)境沒有功的交換，即 W = 0，則： Q =?U 2. 流動體系的能量衡算方程 —— 物料連續(xù)通過邊界進出 能量輸入速率 能量輸出速率 =能量積累速率 連續(xù)穩(wěn)定流動過程的總能量衡算方程為： WQpvuzgU ????????? )(21 2 sWQuzgH ?????? 221化工設(shè)計電子課件 3. 熱量衡算式及說明 ⑴ 熱量衡算式 在反應(yīng)器、蒸餾塔、蒸發(fā)器、換熱器等化工設(shè)備中， W、 ?Ek、 ?Ez與 Q、 ?U和 ?H的相比，可以忽略。 連續(xù)穩(wěn)定流動體系的熱量衡算： ?Q = ?H1–?H2 或 ?Q = ?U1 –?U2 實際計算時，還常使用下式： ?Qin = ?Qout Q1+ Q2+ Q3= Q4+ Q5+ Q6 Q1—— 物料帶入熱量； Q2—— 加熱介質(zhì)供給或輸出的熱量，輸入為正，輸出為負(fù)； 化工設(shè)計電子課件 Q3—— 過程的熱效應(yīng) ， 吸正放負(fù)； Q4—— 物料帶出熱量； Q5—— 消耗在加熱設(shè)備各部件上的熱量； Q6—— 設(shè)備向四周的散熱損失； ⑵ 熱量衡算的步驟 ① 建立單位時間為基準(zhǔn)的 物料流程圖或物料平衡表 。 ③在物料流程圖上標(biāo)明已知溫度、壓力、相態(tài)等條件，查出或計算 每個物料的焓值，標(biāo)注在圖上 。 ⑤ 當(dāng)生產(chǎn)過程及物料組成較復(fù)雜時，可列出 熱量衡算表 。 單位質(zhì)量不可壓縮流體流動時的機械能衡算式： efhhpuzg ??????? ??/2/2化工設(shè)計電子課件 化工模擬軟件在化工設(shè)計中的應(yīng)用 計算機用于化工設(shè)計的主要環(huán)節(jié)： ?物性數(shù)據(jù)檢索 (物理性質(zhì)、熱力學(xué)性質(zhì)數(shù)據(jù) )； ?化工過程模擬設(shè)計 (CAPD)； ?計算機輔助繪圖設(shè)計 (CAD)； ?計算機輔助工程 (CAE)等 目前用的較多的 化工流程模擬計算軟件 有 PRO/II、 HYSYS、ASPEN PLUS等。是目前石油化工行業(yè) 最全面的流程模擬軟件 ，已被廣泛地應(yīng)用于化學(xué)過程的嚴(yán)格的質(zhì)量和能量平衡。 PRO/II流程模擬軟件功能特點 適用行業(yè)： 油 /氣加工、煉油、化工、化學(xué)工程、建筑、聚合物、精細(xì)化工 /制藥 模擬應(yīng)用： 新工藝設(shè)計、評估改變的裝置配置、改進現(xiàn)有裝置、消除裝置工藝瓶頸、優(yōu)化和改進裝置產(chǎn)量和效益。 混合物數(shù)據(jù)： 用于 3000多 VLE二元作用參數(shù)、 2200在線共沸混合物用于參數(shù)估算、專用數(shù)據(jù)包等。 熱力學(xué)數(shù)據(jù)： 特殊包：胺，乙二醇，酒精；超過 5000個二元交互參數(shù)；專用的水溶性數(shù)據(jù)；超過 550個 Henry系數(shù)；二元交互參數(shù)預(yù)測；熱力學(xué)數(shù)據(jù)回歸。 用戶擴展功能： 用戶自定義物流屬性包；增加用戶組份數(shù)據(jù)；增加熱力學(xué)計算方法；增加自定義操作單元模塊 120個；增加自定義計算模型 7個；增加自定義電解質(zhì)模型 20個等。 化工設(shè)計電子課件 二、三種化工模擬軟件的對比 ?一般認(rèn)為， PROII在煉油工業(yè)應(yīng)用更為準(zhǔn)確些，因其數(shù)據(jù)庫中有不少經(jīng)驗數(shù)據(jù)；而 ASPEN在化工領(lǐng)域表現(xiàn)更好。 ?Aspen plus 計算較準(zhǔn)確，數(shù)據(jù)庫比較完善。 三、化工模擬軟件存在問題 ?還 沒有成熟的化工軟化 可用于石油化工過程部分主要裝置的模擬（如催化裂化、加氫裂化的反應(yīng)部分）。 化工設(shè)計電子課件 ?現(xiàn)有產(chǎn)品主要集中在比較成熟的精餾過程的建模和優(yōu)化，在其他一些主要裝置，如反應(yīng)器、反應(yīng)精餾、聚合等過程還沒有模型或只有簡單的模型，對石化企業(yè)好設(shè)計部門來說，花巨資購買的軟件只能在某些裝置上使用。 化工設(shè)計電子課件 演講完畢，謝謝觀看！
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