物料衡算与热量衡算.pptx

4 物料衡算与热量衡算;物料衡算还可以检验生产过程的完善程度，对生产工艺设计工作也有着重要指导作用。物料衡算是计算原料与产品之间的定量关系，由此定出原料和辅助材料的用量、制订原料和辅助材料的单耗指标以及生产过程中各个阶段的原料和辅助材料的损耗量及其组成。 物料衡算也是能量衡算、定型设备选型、非定型设备工艺计算和其他工艺计算的基础。通过物料衡算可以算出各工段所处理的物料量(各组分的成分、重量和体积)，便可以定出生产过程所需设备台数、容量和主要尺寸以及计算管道尺寸等。所以物料衡算是复合材料工艺计算的重要部分。;物料衡算可分操作型计算和设计型计算。 操作型计算是指对已建立的工厂、车间或单元操作及设备等进行计算。 设计型计算是指对建立一个新的工厂、车间或单元操作及设备进行物料衡算，这是设计计算的第一步，也是整个设计的基础，在此基础上进行热量衡算、设备工艺计算，则可以确定设备选型、工艺尺寸、台数以及公用工程所需水、电、汽、冷冻、真空及压缩空气等需要量。;物料衡算常用基本概念和方法;4.1 简单的物料衡算;4.1 简单的物料衡算;4.1.1 简单的衡算模型;4.1.2 混合器和分离器的物料衡算;简单混合例题;总： F1+F2=F3=1000;图5.3 硫酸简单混合系统计算结果;b.简单分离;b.简单分离例题-自由度分析;解：选定基准： F1= 100 kmol/h进料 物料衡算：C3：0.5F2+0.01F3=20 总： F2+F3=100 kmol/h 解得： F2=38.8 kmol/h F3=61.2 kmol/h;流股组分编号 j;表3. 例5.2 精馏塔的自由度分析;4.2.3具有化学反应的物料衡算;式中：NE 表示化学元素的数目； αj,k 是在第 j 组分中第 k 个元素的原子数。;在催化剂作用下，甲醇用空气中的氧气氧化制取甲醛。为了保证甲醇有足够的转化率，在进料中空气过量50%，甲醇转化率可达75%。写出物料衡算表。;0.15;项 目;4.1.4 简单的过程计算;1. 计算基准：100 kg/h 油 2. 输入流率：84 kg/h C: 84/12=7 kmol/h 16 kg/h H2: 16/2=8 kmol/h 3.6 kg/h H2O: 3.6/18=0.2 kmol/h;y;按化学计量式所需O2为 (4+7)=11 kmol/h 实际供应O2量为 (11+x) kmol/h 氮气 y=(11+x)(0.79/0.21)=41.38+3.76x 全部引出的气体量为 15.2+x+y=56.58+4.76x 出口气体中CO2占9.5%，7/(56.58+4.76x)=0.095 解得 x=3.59 kmol/h 实际上供氧量为 11+x=11+3.59=14.59 kmol/h p=(出口流中O2)/(化学计量中的O2) ×100% =3.59/11.0×100 % =32.6 %;; 有一股流率为50 kmol/h，含有15% CO2(摩尔分数，下同)和5%H2O的气流送入吸收塔，用流率为500 kmol/h的新鲜水吸收CO2，吸收后的气体中，含1% CO2和3%H2O。试求出口的组成与流率。;解： 0.8F2=0.96 F3 F3=0.8×50/0.96=41.67 kmol/h F1+F2=F3+F4 F4=500+50-41.67=508.33 kmol/h; 图3.6 吸收塔衡算结果;例4.7 不带化学反应的化工流程的物料衡算—自由度分析;;1(4);2;解：塔2 的物料衡算;塔1 的物料衡算 总： 1000+F6=F2+F3 对C1： 1000×0.2+0.01F6 = 0.6995F2 对C2： 1000×0.25+0.89F6=0.2705F2+Z2,C2F3 对C3 1000×0.4+0.1F6=0.3F2+Z3,C2F3 5个未知数4个方程 引入F5=2F6=0.3F2得：;塔3 的物料衡算