資源描述：
《化工工藝物料衡算和能量衡算.ppt》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫。
1、第三章物料衡算與能量衡算1第一節(jié)連續(xù)過程的物料衡算教學(xué)內(nèi)容：結(jié)合具體實(shí)例，理解利用化學(xué)反應(yīng)速率進(jìn)行反應(yīng)過程的物料衡算的方法。重點(diǎn)和難點(diǎn)：重點(diǎn)掌握利用化學(xué)反應(yīng)速率進(jìn)行反應(yīng)過程的物料衡算的方法。難點(diǎn)是衡算基準(zhǔn)的選擇，包括基準(zhǔn)物流的名稱和單位選擇，以及物料平衡方程、摩爾分?jǐn)?shù)約束式及設(shè)備約束式的內(nèi)容和形式。2一、連續(xù)過程的物料衡算一般表示式為：系統(tǒng)中積累=輸入–輸出+生成–消耗穩(wěn)態(tài)過程時(shí)輸入=輸出–生成+消耗無化學(xué)反應(yīng)的穩(wěn)態(tài)過程輸入=輸出第三章物料衡算與能量衡算3物料平衡形式總平衡式*總質(zhì)量平衡式總摩爾平衡式組分平衡式組分質(zhì)量平衡式組分摩爾平衡式元素原子平衡式
2、*元素原子質(zhì)量平衡式*元素原子摩爾平衡式第三章物料衡算與能量衡算4物料衡算的基本步驟⑴畫出流程示意圖⑵列出已知數(shù)據(jù)⑶列出由物料平衡所需求解的問題。⑷決定系統(tǒng)的邊界⑸寫出主、副產(chǎn)品的化學(xué)反應(yīng)方程式。第三章物料衡算與能量衡算5⑹約束條件⑺選擇計(jì)算基準(zhǔn)⑻進(jìn)行物料平衡計(jì)算⑼列出物料和能量平衡表，并進(jìn)行校核⑽結(jié)論第三章物料衡算與能量衡算6關(guān)于基準(zhǔn)⑴時(shí)間基準(zhǔn)連續(xù)（小時(shí)，天……）間歇（釜，批……）⑵質(zhì)量基準(zhǔn)kg，mol，kmol……⑶體積基準(zhǔn)m3（STP）⑷干濕基準(zhǔn)干基（不含水），濕基（含水）例：100kg濕物料，其中含水10kg，按濕基：含水率為10%；若按干基：
3、含水率為10/（100-10）×100%=11.11%第三章物料衡算與能量衡算7C3H8+5O2=3CO2+4H2O每100kmol燃燒產(chǎn)物需要多少摩爾空氣？1.基準(zhǔn)：1kmol原料氣C3H8燃燒用氧5kmol；實(shí)際供氧5×1.25=6.25kmol；供給空氣量29.76kmol；其中氮?dú)饬?3.51kmol產(chǎn)生：CO23kmol；H2O4kmol；O21.25kmol；N223.51kmol；合計(jì)31.76kmol；x==93.7kmol第三章物料衡算與能量衡算82.基準(zhǔn)：1kmol空氣實(shí)際供氧0.21/1.25=0.168kmol；燃燒C3H30.
4、21/（5×1.25）=0.0336kmol；供給空氣量1kmol；其中氮?dú)饬?.79kmol；產(chǎn)生：CO20.101kmol；H2O0.135kmol；O20.042kmol；N20.79kmol；合計(jì)1.068kmol；x==93.7kmol第三章物料衡算與能量衡算9（3）基準(zhǔn)：100kmol煙道氣以元素平衡法：C3H8+5O2=3CO2+4H2OC平衡3B=P；H2平衡4B=Q；O2平衡0.21A=M+Q/2+P；N2平衡0.79A=N；煙道氣總量N+M+P+Q=100；過剩氧氣0.21A（0.25/1.25）=M解出：空氣量A=93.7kmol
5、；C3H8B=3.148kmol；N2N=74.02kmol；O2M=3.935kmol；CO2P=9.445kmol；H2OQ=12.59kmol。第三章物料衡算與能量衡算10物料平衡計(jì)算的條件１.方程式⑴物料平衡方程式⑵物流約束式構(gòu)成物流各組分的分率之和等于1=1第三章物料衡算與能量衡算112.變量有Ns股物流，Nc個(gè)組分?jǐn)?shù)，Np個(gè)設(shè)備參數(shù)總變量數(shù)：Nv=Ns（Nc+1）+Np設(shè)計(jì)變量第三章物料衡算與能量衡算12⑴轉(zhuǎn)化率轉(zhuǎn)化率=⑵選擇性選擇性=xA=β=第三章物料衡算與能量衡算13⑶收率收率=轉(zhuǎn)化率×選擇性=ψ=βxA=⑷限制反應(yīng)物⑸過量反應(yīng)物第三
6、章物料衡算與能量衡算14無化學(xué)反應(yīng)的物料衡算料漿濾餅90%固體F1=2000kg/h過濾機(jī)F3=？kg/h10%液體75%液體25%固體濾液F2=？kg/h1%固體99%液體過濾過程第三章物料衡算與能量衡算15總平衡式輸入的料漿=輸出的濾液+輸出的濾餅F1=F2+F3液體平衡式F1x11=F2x21+F3x31第三章物料衡算與能量衡算16精餾過程餾出液F3乙醇水24%F1料液苯75%乙醇40%水60%F2苯乙醇產(chǎn)品F4=1000kg/h三個(gè)未知數(shù)需三個(gè)方程總物料平衡式F1+F2=F3+F4組分物料平衡式苯平衡F2=0.75F3水平衡0.6F1=0.24
7、F3醇平衡（1－0.6）F1第三章物料衡算與能量衡算17二、多單元系統(tǒng)F2F4x2Bx4B=0.08x2Cx4C=0.72F1=1000mol/hx1B=0.2單x1C=0.3元x1DⅠ單元ⅡF5x5CF3x3B=0.025x5Dx3C=0.35x3D第三章物料衡算與能量衡算18每一個(gè)單元列出一組平衡方程式，再列出整個(gè)系統(tǒng)的平衡方程式。第三章物料衡算與能量衡算19化學(xué)反應(yīng)過程的物料衡算1.直接計(jì)算法甲醇氧化制甲醛：CH3OH+1/2O2HCHO+H2OCH3OHCH3OHHCHO催化反應(yīng)器H2O空氣O2（過量50%）N2第三章物料衡算與能量衡算20輸入
8、：O2（需要）=0.5mol；O2（輸入）=1.5×0.5=0.75mol；N2（輸入）=N2
