化工中物料衡算和熱量衡算公式

1、物料衡算和熱量衡算物料衡算根據(jù)質(zhì)量守恒定律，以消費(fèi)過(guò)程或消費(fèi)單元設(shè)備為研究對(duì)象，對(duì)其進(jìn)出口處進(jìn)展定量計(jì)算，稱為物料衡算。通過(guò)物料衡算可以計(jì)算原料與產(chǎn)品間的定量轉(zhuǎn)變關(guān)系，以及計(jì)算各種原料的消耗量，各種中間產(chǎn)品、副產(chǎn)品的產(chǎn)量、損耗量及組成。物料衡算的根底物料衡算的根底是物質(zhì)的質(zhì)量守恒定律，即進(jìn)入一個(gè)系統(tǒng)的全部物料量必等于分開(kāi)系統(tǒng)的全部物料量，再加上過(guò)程中的損失量和在系統(tǒng)中的積累量。EG1=EG2+EG3+EG412G2：-輸人物料量總和;12G3：-輸出物料量總和;12G4：-物料損失量總和;12G5：一物料積累量總和。當(dāng)系統(tǒng)內(nèi)物料積累量為零時(shí)，上式可以寫(xiě)成：EG1=EG2+EG3物料衡算是所有工

2、藝計(jì)算的根底，通過(guò)物料衡算可確定設(shè)備容積、臺(tái)數(shù)、主要尺寸，同時(shí)可進(jìn)展熱量衡算、管路尺寸計(jì)算等。物料衡算的基準(zhǔn)(1)對(duì)于間歇式操作的過(guò)程，常采用一批原料為基準(zhǔn)進(jìn)展計(jì)算。(2)對(duì)于連續(xù)式操作的過(guò)程，可以采用單位時(shí)間產(chǎn)品數(shù)量或原料量為基準(zhǔn)進(jìn)展計(jì)算。物料衡算的結(jié)果應(yīng)列成原材料消耗定額及消耗量表。消耗定額是指每噸產(chǎn)品或以一定量的產(chǎn)品(如每千克針劑、每萬(wàn)片藥片等)所消耗的原材料量；而消耗量是指以每年或每日等時(shí)間所消耗的原材料量。制劑車間的消耗定額及消耗量計(jì)算時(shí)應(yīng)把原料、輔料及主要包裝材料一起算入。熱量衡算制藥消費(fèi)過(guò)程中包含有化學(xué)過(guò)程和物理過(guò)程，往往伴隨著能量變化，因此必須進(jìn)展能量衡算。又因消費(fèi)中一般無(wú)軸功

3、存在或軸功相對(duì)來(lái)講影響較小，因此能量衡算本質(zhì)上是熱量衡算。消費(fèi)過(guò)程中產(chǎn)生的熱量或冷量會(huì)使物料溫度上升或下降，為了保證消費(fèi)過(guò)程在一定溫度下進(jìn)展，那么外界須對(duì)消費(fèi)系統(tǒng)有熱量的參加或排除。通過(guò)熱量衡算，對(duì)需加熱或冷卻設(shè)備進(jìn)展熱量計(jì)算，可以確定加熱或冷卻介質(zhì)的用量，以及設(shè)備所需傳遞的熱量。熱量衡算的根底熱量衡算按能量守恒定律“在無(wú)軸功條件下，進(jìn)入系統(tǒng)的熱量與分開(kāi)熱量應(yīng)該平衡，在實(shí)際中對(duì)傳熱設(shè)備的衡算可由下式表7KQi+Q+Q=Q+Q+Q11式中：Qi一所處理的物料帶入設(shè)備總的熱量，KJ;Q一加熱劑或冷卻劑與設(shè)備和物料傳遞的熱量符號(hào)規(guī)定加熱劑參加熱量為“+；冷卻劑吸收熱量為“-，KJ；Q一過(guò)程的熱效率，

4、符號(hào)規(guī)定過(guò)程放熱為“+；過(guò)程吸熱為“-Q一反響終了時(shí)物料的焰輸出反響器的物料的焰Q一設(shè)備部件所消耗的熱量，KJ；Q一設(shè)備向四周散失的熱量，又稱熱損失，KJ；熱量衡算的基準(zhǔn)可與物料衡算一樣，即對(duì)間歇消費(fèi)可以以每日或每批處理物料基準(zhǔn)。計(jì)算傳熱面積的熱負(fù)荷必須以每小時(shí)作為基準(zhǔn)，而該時(shí)間必須是穩(wěn)定傳熱時(shí)間熱量衡算溫度基準(zhǔn)，一般規(guī)定25Co熱量衡算式中各項(xiàng)計(jì)算從11式中可得：Q2=Q4+Q+Q-Q1-Q3(12)式中各項(xiàng)可用以下計(jì)算方法1Q和Q的計(jì)算Q和Q均可以用下式計(jì)算：Q乏miCi(T2)式中：mi反響物體系中組分I的質(zhì)量，Kg;。一組分i在0TC時(shí)的平均比熱容，KJ/(Kg*C)或KJ/(Kmol

5、C);Ti(T2)反響物系反響前后的溫度，C(2)Q的計(jì)算Q3作為過(guò)程的熱效率分為化學(xué)反響熱效應(yīng)和物理過(guò)程熱效應(yīng)，在這次反響中由于物理過(guò)程熱效應(yīng)較低，相比化學(xué)反響熱效應(yīng)可忽略不計(jì)，故過(guò)程熱效應(yīng)可由下式表示：Q3QrQp式中Qr一化學(xué)反響熱效應(yīng)，KJ；Qp一物理過(guò)程熱效應(yīng)，KJ；(可忽略不計(jì))Qr可通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化學(xué)反響熱q0計(jì)算：Qr(1000GA/MA)q0式中q0一標(biāo)準(zhǔn)化學(xué)反響熱，KJ/mol;Ga一參與化學(xué)反響的A物質(zhì)質(zhì)量，Kg;MAA物質(zhì)分子量。q0(q0)R(q0)P反響體系中各物質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)給為：J/molKJ/molKJ/molq0=33.871+18.029-40.219KJ/mol=KJ

6、/molQr=Q3=(1000X35430X/尸KJQ5=EMicpi(T2T1)Mi設(shè)備上i部件質(zhì)量，kg;cpi設(shè)備上i部件比熱容，kJ/(kg?C)T1設(shè)備各部件初溫，C；T2設(shè)備各部件終溫，C。設(shè)備向四周散失的熱量(Q6)的計(jì)算Q6=SAat(TW2T0)tX10-3A設(shè)備散熱外表積，mZat散熱外表向四周介質(zhì)的結(jié)合給熱系數(shù)，W(m2?C)；Tw2-一四壁向四周散熱時(shí)的外表溫度，C；To周圍介質(zhì)溫度，C；t過(guò)程持續(xù)時(shí)間，So由加熱劑或冷卻劑傳給設(shè)備和物料的熱量的計(jì)算Q2=Q4+Q5+Q6-Q1-Q3選定加熱劑(或冷卻劑)，即可從有關(guān)手冊(cè)查出該物質(zhì)cp,再確定其進(jìn)出口溫差A(yù)T,那么加熱劑（或冷卻劑）的用量為:w=Q2/cp?ATQ2=kA1?ATm傳熱系數(shù)，kJ/(m2?h.C)；Al傳熱面積，m2;ATm對(duì)數(shù)平均溫差，C。ATm=(AT1AT2)/ln(ATI/AT2)從上式即可計(jì)算所需的傳熱面積。對(duì)不需加熱或冷卻的設(shè)備可不必進(jìn)展熱量計(jì)算，此時(shí)水、汽等消耗量確實(shí)定可從同類型的消費(fèi)車間獲得。熱量衡算完畢應(yīng)列成動(dòng)力消耗定額及消耗量表。附：管道內(nèi)部膜系數(shù)，用：0.0