能量衡算能量衡算

能量衡算工藝流程

與物料衡算相同，根據(jù)幾個(gè)主要的操作單元，也將能量衡算分為三個(gè)工段， 即原料混合工段、烷基化反應(yīng)工段、粗產(chǎn)品處理工段。能量衡算數(shù)據(jù)以總流程模擬為準(zhǔn)。

能量衡算任務(wù)

對(duì)于本廠，工藝采取年開(kāi)工300天的連續(xù)操作，物料衡算的主要任務(wù)在于：確定工藝單元中物料輸送機(jī)械（如泵）和其他操作機(jī)械所需要的功率， 以便于進(jìn)行設(shè)備的設(shè)計(jì)和選型； 確定精餾等各個(gè)單元操作中所需要的熱量或冷量以及傳遞速率，計(jì)算換熱設(shè)備的尺寸，確定加熱劑和冷卻劑的消耗量，為后續(xù)設(shè)計(jì)中比如供汽、供冷、供水等專業(yè)提供設(shè)備條件；確定為保持一定反應(yīng)溫度所需移除或者加入的熱傳遞速率，指導(dǎo)反應(yīng)器的設(shè)計(jì)和選型； 提高熱量?jī)?nèi)部集成度，充分利用余熱，提高能量利用率，降低能耗； 最終計(jì)算出總需求能量和能量的費(fèi)用，并由此確定工藝過(guò)程在經(jīng)濟(jì)上的可行性。2100433B

能量衡算的基本依據(jù)是能量守恒定律。而能量守恒定律是以化工過(guò)程的能量衡算結(jié)果為基礎(chǔ)進(jìn)行的。本工藝所需的主要設(shè)備有泵、換熱器、反應(yīng)器、精餾塔等。輸入生產(chǎn)系統(tǒng)的能量主要有電能、熱公用工程帶入的熱量和原料的焓值，輸出的能量主要有冷公用工程帶走的熱量和產(chǎn)物的焓值。

根據(jù)能量守恒定律，對(duì)于連續(xù)系統(tǒng)有：

Q W Q 損 = ΣHout -Σ Hin

Q ——設(shè)備的熱負(fù)荷；Q=ΣHout -Σ Hin

W ——機(jī)械能，輸入為正，輸出為負(fù)；

Q 損——系統(tǒng)損失的熱量，本計(jì)算書(shū)中忽略不計(jì)，即Q 損=0；

ΣHout——進(jìn)料帶入系統(tǒng)的能量之和，本計(jì)算書(shū)中即為物料焓值；

ΣHin——出料帶出系統(tǒng)的能量之和，本計(jì)算書(shū)中即為物料焓值。

利用以上關(guān)系，可以對(duì)整個(gè)工藝系統(tǒng)或子系統(tǒng)進(jìn)行能量衡算 誤差Error：

ΔE= Q W-(ΣHout -Σ Hin)

energy balance如果是熱能，則稱做熱量衡算。

在化工生產(chǎn)過(guò)程中，物料在不同單元間發(fā)生質(zhì)量傳遞的同時(shí)，也伴隨著能量的消耗、釋放和轉(zhuǎn)化。其中能量變化可以通過(guò)能量衡算確定。能量衡算是以熱力學(xué)第一定律為依據(jù)，對(duì)生產(chǎn)過(guò)程或設(shè)備的能量平衡進(jìn)行定量的計(jì)算，計(jì)算過(guò)程中要供給或移走的能量。能量是熱能、電能、化學(xué)能、動(dòng)能、輻射能的總稱?；どa(chǎn)中最常用的能量形式為熱能，故化工設(shè)計(jì)中經(jīng)常把能量計(jì)算稱為熱量計(jì)算。

（1）確定傳熱設(shè)備的熱負(fù)荷：為設(shè)計(jì)傳熱型設(shè)備如反應(yīng)器、結(jié)晶器、塔式設(shè)備、輸送設(shè)備、壓縮系統(tǒng)、分離等設(shè)備的形式、尺寸、傳熱面積等，以及各種控制儀表等提供參數(shù)；

（2）確定單位產(chǎn)品的能耗指標(biāo)；

（3）為非工藝專業(yè)（熱工、電、給水、冷暖）的設(shè)計(jì)提供設(shè)計(jì)條件等

能量衡算和物料衡算類似，要用到守恒的概念，即要計(jì)算進(jìn)入和離開(kāi)特定體系的能量值，因此必須分清不同形式的能量形式及表示的方法。由于能量存在有多種形式，因此能量衡算要比物料衡算復(fù)雜。

熱量衡算位能（Ep）

位能又稱勢(shì)能，是物體由于在高度上的位移而具有的能量。其值的大小與物體所在的力場(chǎng)有關(guān)，物體在重力場(chǎng)中所具有的位能可用下式表示：

位能的大小和基準(zhǔn)面有關(guān)，因此物體距基準(zhǔn)面的高度差決定了位能的大小，當(dāng)物體處于基準(zhǔn)面上時(shí)其位能為零。由于多數(shù)化工生產(chǎn)過(guò)程基本上是在地表或接近地表的高度進(jìn)行的，位能對(duì)整個(gè)能量衡算的影響一般不大，除在計(jì)算物料的輸送功率時(shí)物料的位能變化是不可忽略的外，在能量衡算中位能皆可忽略。

熱量衡算動(dòng)能（Ek）

由于物體運(yùn)動(dòng)所具有的能量，稱為動(dòng)能，其值表示為：

物體的動(dòng)能與物體運(yùn)動(dòng)速度的平方成正比，因此物體的運(yùn)動(dòng)速度對(duì)動(dòng)能的影響較大，但在化工生產(chǎn)過(guò)程中物料的流動(dòng)速度一般都不大，與其他能量相比較可以忽略，只有當(dāng)物料經(jīng)過(guò)噴嘴或銳孔形成高速的噴射流時(shí)，在能量衡算中動(dòng)能的影響才比較明顯其值不可以忽略。

熱量衡算內(nèi)能（U）

內(nèi)能表示除了宏觀的動(dòng)能和位能外物質(zhì)所具有的能量，其大小與分子運(yùn)動(dòng)有關(guān)。對(duì)于純組分物質(zhì)，內(nèi)能可表示成與溫度和摩爾體積間的函數(shù)關(guān)系 ：

能量衡算的基礎(chǔ)是物料衡算。 化工設(shè)計(jì)中的能量衡算主要是熱量衡算。在化工設(shè)計(jì)工作中，通過(guò)熱量衡算可以得到下面各種情況下的設(shè)計(jì)參數(shù)。

(1)換熱設(shè)備的熱負(fù)荷；

(2)反應(yīng)器的換熱量；

(3)吸收塔冷卻裝置的熱負(fù)荷；

(4)冷激式多段絕熱固定床反應(yīng)器的冷激劑用量；

(5)加熱蒸汽、冷卻水、冷凍鹽水的用量；

(6)有機(jī)高溫?zé)彷d體（如聯(lián)苯、導(dǎo)熱姆等）和熔鹽的循環(huán)量；

(7)冷凍系統(tǒng)的制冷量和冷凍劑循環(huán)量；

(8)換熱器冷、熱支路的物流比例 ；

(9)設(shè)備進(jìn)、出口的各股物料中某股物料的溫度 。

物料衡算（無(wú)014）

概述

第一章 物料衡算的基本關(guān)系式及方法

第一節(jié) 物料衡算基本關(guān)系式

第二節(jié) 物料衡算的方法和步驟

第三節(jié) 物料衡算基準(zhǔn)的選擇

習(xí)題

第二章 不含化學(xué)反應(yīng)的物料衡算

第一節(jié) 不含化學(xué)反應(yīng)的物料衡算的計(jì)算步驟

第二節(jié) 應(yīng)用舉例

習(xí)題

第三章 化學(xué)反應(yīng)過(guò)程的物料衡算

第一節(jié) 轉(zhuǎn)化率、產(chǎn)率、收率的計(jì)算

第二節(jié) 化學(xué)反應(yīng)過(guò)程的物料衡算

第三節(jié) 循環(huán)過(guò)程的物料衡算

習(xí)題

第四章 組成和流量數(shù)據(jù)不全的物料衡算

習(xí)題

附錄

參考文獻(xiàn)

熱量衡算（無(wú)042）

概述

第一章 氣體的p、v、t性質(zhì)

第一節(jié) 理想氣體

第二節(jié) 分壓定律及分體積定律

習(xí)題

第二章 熱力學(xué)第一定律

第一節(jié) 基本概念及術(shù)語(yǔ)

第二節(jié) 熱力學(xué)第一定律

第三節(jié) 恒容熱、恒壓熱及焓

第四節(jié) 熱容

第五節(jié) 相變熱、溶解熱與沖淡熱及化學(xué)反應(yīng)熱

習(xí)題

第三章 熱力學(xué)第二定律

第一節(jié) 熱力學(xué)第二定律

第二節(jié) 卡諾循環(huán)及熱機(jī)效率

第三節(jié) 熵和熵差計(jì)算

習(xí)題

第四章 熱量計(jì)算

第一節(jié) 顯熱和潛熱的計(jì)算

第二節(jié) 熱量衡算步驟與計(jì)算實(shí)例

附錄

一、換算系數(shù)

二、部分氣體的臨界常數(shù)

三、部分氣體的比熱容

四、飽和水蒸氣表

五、某些物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)生成由焓，標(biāo)準(zhǔn)熵及比熱容（25c）2100433B