第7节能量衡算能量衡算示例能量衡算解释某化工厂年产

第7节能量衡算（一）能量衡算示例（二）能量衡算解释某化工厂年产3000t31%的盐酸，其工艺流程如下图所示—废气要求对泠却器和膜式吸收器作热量衡算某化工厂年产3000t31%的盐酸工艺物料流程图根据热量衡算式：输入=输出对于HCI气体泠却器，可得Q1+Q2=Q3+Q4+Q5+Q6各项热量的计算Q仁450C时合成炉气中各气体带入的热量之和=QHCI+QN2+QH2+QCO水蒸气=59.15X103Q2=0.134X1.603X103=214.8KJ/hQ3=0.354X272.21=96.32KJ/hQ4=50C时各气体带出的热量之和=9.302X103Q6可忽略不计Q5=Q1+Q2-Q3-Q牟49.97X103KJ/h泠却水用量的计算水:30—40C,C=4.18KJ/kg.C根据热平衡式：Q5=WCMtW=Q5/(C"t)=49.97/〔4.18(40-30)〕=1195KJ/h⑵HCl气体吸收部分热量计算设备热损失忽略不计根据热平衡关系可得:Q1+Q2+Q3=Q4+Q5+Q6各项热量的计算Q仁50C时各气体带入的热量之和=9.302X103Q2=WI=290.5X217.7=63.25X103KJ/hQ3=WI=(116.12-50.65)1.70X103=111.6X103KJ/hQ4=尾气中各气体带出的热量之和=3.926X103Q5=WI=373.0X201.0=74.97X103KJ/hQ6=Q1+Q2+Q3-Q4-Q5=105.X2103KJ/H泠却水用量的计算水:30Ct40C,C=4.18KJ/kg.C根据热平衡式：Q6=WC/dtW=Q6/(C"t)=105.2X103/〔4.18(40-30)〕=2.518X103KJ/h(二)能量衡算解析能量衡算包括热能、动能、电能、化学能和辐射能等1、能量衡算的主要任务⑴确定各单元过程所需热量或泠量以及传热速率，为其他工程，如供汽给水等提供依据⑵化学反应常伴有热效应，导致体系的温度变化，需确定为保持一定的反应温度所需的放热速率或传热速率⑶确定泵、压缩机等输送机械和搅拌、过滤等操作机械所需功率⑷通过能量衡算，分析工程设计和操纵中热量利用是否经济合理，以提高热量利用水平2、能量衡算式能量积累率=能量进入率－能量流出率+反应热生成率－反应热消耗率(1)当过程没有化学反应时能量积累率=能量进入－能量输出(2)当过程没有化学反应，且处于稳态时能量进入率=能量流出在化工生产中，热量是一种最主要的能量形式。在本章中，主要讨论热量衡算。3、热量衡算⑴单元设备热量衡算进出设备的热量大致可分如下几种：物料带入设备的热量过程的热效应反应物带出的热量传热剂传入或传出的热量设备的热损失等等衡算步骤确定热量衡算式即按设备热平衡图中标注的各种形式的热量，列出热量衡算式收集有关资料即收集物料量、物料的状态和有关物质的热力学参数，如比热容、潜热、反应热、溶解热、稀释热和结晶热等有关物质的热力学参数的收集途径：有关的物性参数手册、书刊等资料工厂生产实际数据根据有关热力学关联式计算通过实验测定选择计算基准温度：一般选0C为基准,计算各种形式热量的值（其方法见下）,列热量平衡表（并检查热量是否平衡），热量计算方法物料带入或带出的热量Q=刀WCPt发生相变时，需计入相变热：Q=EWI式中W质量,kg;CP-比热容KJ/kgC;t-温度，C;I-相变热,KJ/kg（二）能量衡算解析过程热效应的计算主要有反应热、熔解热、结晶热等Q=刀WI'I'-反应热、熔解热、结晶热等的热值，kj/k设备热量损失的计算Q=刀Aa（tw—t）t式中A-设备散热面积,tf；a-设备表面向周围介质的传热系数，KJ/tfhCtw-设备壁面温度C;T-周围介质过程持续时间,ha=34=0.2tw（tw:50-350C,且空气自然对流）热损失可估算为总热量的10%十,传热剂传热量的计算常见的加热剂有：水蒸气、烟道气、导热油或道氏载热体等；有时也可用直接加热的方式泠却（冻）剂有水、空气、泠冻卤水等可根据刀Q入=EQ出进行计算热量计算时需注意的问题热量衡算时，先要根据物料走向和变化，详细分析热量间的关系要分清各种形式的热量，收集有关数据进行计算。收集数据时，要注意其应用条件，并对其可靠性进行热力学分析、筛选，必要时要进行实验测定间歇操作设备常用KJ/台为计算基准，但其热负荷却随时间而变化。其换算式如下Q,不均衡系数式中Q-热负荷,KJ/h;Q1-加热或泠却设备的热量，KJ/台；t-每台设备运行的时间,h⑵系统热量平衡关系系统热量平衡包括车间和全厂的热量平衡其计算方法与单个设备的计算方法基本相同.通过对每台设备的加热剂或泠却剂用量的计算,将各台设备的水、燃料、电等的用量进行汇总；求出单位产品的动力消耗定额；每小时、每天最大用量以及年耗量，最后汇总到动力消耗表，其形式见教材P9表1-7、表1-8。