化工设计第五章化工计算.ppt

化工设计第五章化工计算
例5-1
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设:x=苯的输入量;y= 95％乙醇输入量;z= 5％乙醇输出量。
三个组分,三个未知数,膨胀功(如连续过程)热量衡算式为：
△H=∑H出－∑H入＝∑Q
2)非流动体系,忽略动能和势能(如间歇过程)：
△U=∑U出－∑U入＝∑Q
3)普遍应用的平衡式：
Q1(物料)+Q2(介质)+Q3(反应)=Q4(物料)+Q5(设备)+Q6(损失)
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2、热量衡算的方法和步骤
1)分析各股物料之间热平衡关系
2)收集计算数据
3)标绘热量衡算示意图
4)确定衡算范围
5)选定计算基准:100kg kg/h。
6)列出输入--输出热平衡表
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3、有关热数据的计算
1)焓:恒压时


2)真实热容与平均热容
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3)热容的估算
柯普法则:1mol化合物的总热容,近似地等于
化合物里以原子形式存在的元素热容的总和。
4)潜热
克拉贝龙—可劳修斯公式:


5)反应热
由标准生成热 计算反应热 。
由标准燃烧热 计算反应热 。
由键能估算反应热。
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* 柯普法则:1mol化合物的总热容,近似地等于
化合物里以原子形式存在的元素热容的总和。
例:估算固体Ca(OH)2 的热容 (见表5-1)
(Cp)Ca(OH)2 = (Cp)Ca +2(Cp)O +2(Cp)H
(Cp)Ca(OH)2 = [26 +(2×17) +(2×)]
(Cp)Ca(OH)2 = J/mol.℃
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*由键能估算反应热。
估计乙烷裂解制乙烯的反应热

C2H6→C2H4+H2

H﹨ ／H H﹨ ／H
H－C－C－H → C＝C + H－H
H／ ﹨H H／ ﹨H

6H－C + C－C → 4H－C + C＝C + H－H
2H－C + C－C → C＝C + H－H
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(见表5-2和表5-3)

1摩尔乙烷分解为1摩尔乙烯和1摩尔氢时,
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例:30000吨/年聚丁二烯橡胶聚合釜的热量衡算,开工8000小时/年双系列双釜串联操作,即每条生产线的生产能力为15000吨/年,每条生产线上都有两个聚合釜串联操作,聚合生成量在Ⅰ釜与Ⅱ釜的分配率为60﹪:40﹪。,。
1)分析各股物料之间热平衡关系(物料走向,平衡方程)
2)收集计算数据
3)标绘热量衡算示意图
4)确定衡算范围
5)选定计算基准: kg/h
6)列出输入--输出热平衡表
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1、分析物料走向
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每条生产线的聚合物生成量为
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2、收集计算数据
组成
Ⅰ釜
Ⅱ釜
进料
公斤/时
出料
公斤/时
进料
公斤/时
出料
公斤/时
丁二烯
2380
1223
1223
452
丁烯
24
24
24
24
溶剂(已烷)
9670
9670
9670
9670
催化剂




聚丁二烯
1157
1157
1928
温度℃
20
60
60
80
合计
12082
12082
12082
12082
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分析过程中存在的热量形式,可确定收集那些
数据, 聚合釜内各物料只有温度变化,无相变。
比热和聚合反应热可由手册查出,也可由实验确
定,搅拌热可从现场测得。
(丁二烯,溶剂油,胶液比热十分接近,取相同数值简化计算)
收集数据如下
丁二烯与溶剂油或胶液的比热 千卡/公斤℃
20℃

聚合热 千卡/公斤 搅拌热 千卡/时
330
60℃