物料衡算
物料衡算
物料衡算物料衡算的准则就是质量守恒定律，即“进入一个系统的全部物料必等于离开这个系统的全部物料，再加上过程损失量和在系统中积累量”。
依据质量守恒定律，对研究系统作物料衡算，可由下式表示[13]：∑G进=∑G出+∑G损+∑G积其中式中：∑G进——输入物料量总和；∑G出——输出物料量总和；∑G损——总的物料损失量；∑G积——系统中的积累量。
根据设计任务，苯酐生产能力为80000吨/年，产品纯度达到99.9wt%按照8000小时开工计算，每小时的生产能力：80000×1000×99.9%/8000= 9990kg/h3.1 反应器中氧化反应的物料衡算3.1.1 氧化反应过程的衡算基准本次设计以每小时生产9990kg为基准，进料量9400kg/h，转化率99.8%；生成苯酐的选择性约为0.8；空气与邻二甲苯进料比为9.5:1；主要副产品为苯酞、顺酐、苯甲酸、柠槺酐、二氧化碳、一氧化碳等。
3.1.2 氧化反应过程的物料衡算图画出衡算方框图，标出有关计算目标，然后进行计算：图3-1 反应过程物料衡算图3.1.3 氧化反应过程的物料衡算：邻二甲苯与空气催化氧化的主反应式：106 32 148 18x 3y 9990 z所以主反应中：(1)邻二甲苯消耗量：9990148106=x x = 7155 kg/h 氧气消耗量：9990148y 332=⨯ y =6480 kg/h 水的生成量： 9990148z 318=⨯ z = 3645 kg/h （2） 邻二甲苯转化率为99.8%，且邻二甲苯的进气量为9400kg/h ，所以： 邻二甲苯生产苯酐的选择性为：7155/9400/99.8%=77.27%。
（3）设计进料空邻比为9.5:1，所以空气进料量计算：5.91w 9400=w 空 =89300 kg/h 空气中 O 2所占的比例为21%，所以工艺空气中氧气的进料量：w 氧 = 89300×21%= 18753kg/h 。
物料衡算
物料衡算物料衡算是化工计算中最基本、也是最重要的内容之一，它是能量衡算的基础。
一般在物料衡算之后，才能计算所需要提供或移走的能量。
通常，物料衡算有两种情况，一种是对已有的生产设备或装置，利用实际测定的数据，算出另一些不能直接测定的物料量。
用此计算结果，对生产情况进行分析、作出判断、提出改进措施。
另一种是设计一种新的设备或装置，根据设计任务，先作物料衡算，求出进出各设备的物料量，然后再作能量衡算，求出设备或过程的热负荷，从而确定设备尺寸及整个工艺流程。
物料衡算的理论依据是质量守恒定律，即在一个孤立物系中，不论物质发生任何变化，它的质量始终不变（不包括核反应，因为核反应能量变化非常大，此定律不适用）。
3－1物料衡算式1、化工过程的类型化工过程操作状态不同，其物料或能量衡算的方程亦有差别。
化工过程根据其操作方式可以分成间歇操作、连续操作以及半连续操作三类。
或者将其分为稳定状态操作和不稳定状态操作两类。
在对某个化工过程作物料或能量衡算时，必须先了解生产过程的类别。
闻歇操作过程：原料在生产操作开始时一次加入，然后进行反应或其他操作，一直到操作完成后，物料一次排出，即为间歇操作过程。
此过程的特点是在整个操作时间内，再无物料进出设备，设备中各部分的组成、条件随时间而不断变化。
连续操作过程：在整个操作期间，原料不断稳定地输入生产设备，同时不断从设备排出同样数量（总量）的物料。
设备的进料和出料是连续流动的，即为连续操作过程。
在整个操作期间，设备内各部分组成与条件不随时间而变化。
半连续操作过程：操作时物料一次输入或分批输入，而出料是连续的，或连续输入物料，而出料是一次或分批的。
稳定状态操作就是整个化工过程的操作条件（如温度、压力、物料量及组成等）如果不随时间而变化，只是设备内不同点有差别，这种过程称为稳定状态操作过程，或称稳定过程。
如果操作条件随时间而不断变化的，则称为不稳定状态操作过程，或称不稳定过程。
间歇过程及半连续过程是不稳定状态操作。
物料衡算名词解释
物料衡算名词解释
物料衡算是指在制造过程中，根据成本核算的理论，以资料为基础，将原材料的各种性质及其单位成本合理的衡量，最终以此为依据衡量出原材料的成本，从而完成成本计算的一种技术方法。
物料衡算的基本原理是根据生产时间，原材料的损耗及给予的报酬，以及原材料的价值用量等各方面，综合考虑原材料的单位成本，以确定最合适和最实用的原材料成本衡量方法。
物料衡算从材料准备到物料入库，包括材料价格核算、库存管理、供应商经营分析等，让管理者适当控制添加费用，从而达到节省成本的作用。
为了使物料衡算更加科学有效，以达到节约成本的目的，管理者应该把握以下几个重点：
首先，应研究市场规律，对原材料的购入价格进行趋势分析和计算，以便采取有针对性的处理措施;其次，把握原材料价值用量，按需采购，根据不同阶段的价格变动适时进行调节;再次，科学控制库存，根据生产力量的变化，做好库存的统计和管理;最后，规定供应商的标准，对供应商的服务进行合理的考核，以确保原材料的可靠供应。
物料衡算是企业管理的一项重要工作，应当把它作为全面成本核算的重要组成部分，切实执行物料衡算技术，以便有效地降低资源投入，提高经济效果，实现企业的节约和增效目标。
以上就是对物料衡算的简单解释。
物料衡算不仅能够有效地控制
原材料的成本，而且可以更好地把握供应商，实施库存管理等，更好地实现企业节约和增效的目标。
物料衡算
4.2.2
衡算基准
1、时间基准 对连续稳定流动体系，以单位时间作基准。该基准 可与生产规模直接联系 对间歇过程，以处理一批物料的生产周期作基准。 2、质量基准 对于液、固系统 ，因其多为复杂混合物选择一定 质量的原料或产品作为计算基准 。 若原料产品为单一化合物或组成已知，取物质量 （mol）作基准更方便。
要注意： （1）对多个设备过程，并非每个体系写出的所有 方程式都是独立的； （2）对各个体系独立物料衡算式数目之和>对总过 程独立的物料衡算式数目。 过程独立方程式数目最多=组分数×设备数 过程由M个设备组成，有C个组分时则最多可能列 出的独立物料衡算式的数目 = MC个。
对全塔进行总物料衡算得
D+W=200 (a)
对苯进行物料衡算得
DxD +0.01W =2000.4 (b)
由塔顶馏出液中苯的回收率得
DxD =2000.4 0.985 (c)
联解式(a)、(b)和(c)得
D=80kmolh-1，W=120 kmolh-1，xD=0.985
3、体积基准
对气体选用体积作基准。通常取标况下体积
Nm3(Hm3)
在进行物料衡算或热量衡算时，均须选择相
应的衡算基准。合理地选择衡算基准，不仅
可以简化计算过程，而且可以缩小计算误差
基准选取中几点说明：
（1）上面几种基准具体选哪种（有时几种共用） 视具体条件而定，难以硬性规定。
（2）通常选择已知变量数最多的物料流股作 基准 较方便。 （3）取一定物料量作基准，相当于增加了一个已 知条件（当产物和原料的量均未知时，使隐条件明 朗化）。 （4）选取相对量较大的物流作基准，可减少计算 误差。
化工中物料衡算和热量衡算公式
化工中物料衡算和热量衡算公式一、物料衡算公式1.物料总量计算公式物料总量计算公式可以根据物质的密度（ρ）和体积（V）来计算。
公式如下：物料总量=密度×体积2.物料质量计算公式物料质量计算公式可以根据物质的密度（ρ）、体积（V）和物质的质量（m）之间的关系得出。
公式如下：质量=密度×体积3.物料浓度计算公式物料浓度计算公式可以根据溶质的质量（m）和溶液的体积（V）来计算。
公式如下：浓度=质量/体积4.溶液的重量和体积之间的关系溶液的重量可以根据溶液的密度（ρ）和溶液的体积（V）相乘得到。
公式如下：重量=密度×体积1.热量传递计算公式热量传递计算公式可以用于计算传热功率（Q）和传热面积（A）之间的关系。
公式如下：Q=h×A×ΔT其中，h为传热系数，ΔT为温差。
2.物料的热量计算公式物料的热量计算公式可以根据物料的质量（m）、比热容（Cp）和温度变化（ΔT）来计算。
公式如下：热量=质量×比热容×温度变化3.水的蒸发热计算公式水的蒸发热计算公式可以根据水的质量（m）和蒸发热（ΔHvap）来计算。
热量=质量×蒸发热三、补充说明1. 密度（ρ）是物质单位体积的质量，常用的单位有千克/立方米（kg/m^3）或克/立方厘米（g/cm^3）。
2. 比热容（Cp）是物质单位质量的热容量，表示单位质量物质温度升高1℃所需的热量，常用的单位是千焦/千克·℃（kJ/kg·°C）或焦/克·℃（J/g·°C）。
3.传热系数（h）是衡量热传导性能的参数，表示单位面积上的热量流入或流出的速率，常用的单位是瓦特/平方米·℃（W/m^2·°C）。
4.温度变化（ΔT）是物质的温度差，常用的单位是摄氏度（℃）或开尔文（K）。
5. 蒸发热（ΔHvap）是物质从液态转变为气态所需的热量，常用的单位是焦耳/克（J/g）或千焦/千克（kJ/kg）。
物料衡算
3.3.6换热器YURE2
物料 温度/℃ 压力/bar 气相分率 摩尔流量/(kmol/h) 质量流量/(kg/h) 体积流量/(m3/h) 焓值/(Gcal/h) 组分 甲苯 甲醇 低压水蒸气 氢气 乙烯 丙烯 间二甲苯 邻二甲苯 PX 进料/(kg/h) 换热器YURE2物料衡算表 MIX3 MIX4 HOT2 HOT3 106.9 200.0 396.08802 313.430348 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 51636.855 51636.855 52347.6646 52347.6646 747167.031 747167.031 767033.17 767033.17 1631631.08 2031355.27 2912763.17 2553007.43 -1351.8323 -1307.9965 -1249.3038 -1293.1396 摩尔流量/(kmol/h) 2697.183 2697.183 1910.03182 1910.03182 385.352 385.352 5.22580192 5.22580192 O O 25277.2862 25277.2862 O O 24277.16 24277.16 0 0 59.45383 59.45383 0 0 31.3557871 31.3557871 0 0 3.13672427 3.13672427 0 0 13.9595096 13.9595096 0 0 770.054943 770.054943 747167.031 767033.17
甲苯进料泵PUMP1物料衡算表 物料 JIABEN JIABEN1 温度/℃ 25.0 25.0 压力/bar 1.000 1.000 气相分率 0.000 0.000 摩尔流量/(kmol/h) 2697.183 2697.183 质量流量/(kg/h) 248519.844 248519.844 体积流量/(m3/h) 288.076 288.076 焓值/(Gcal/h) 7.840 7.840 组分 摩尔流量/(kmol/h) 甲苯 2697.183 2697.183 进料/(kg/h) 248519.844 出料/(kg/h) 248519.844 Δm/(kg/h) 0
物料衡算计算公式
物料衡算计算公式物料衡算是指根据产品的设计要求和生产工艺流程，计算出生产所需的物料数量和成本的过程。
其目的是为了保证生产的顺利进行，避免物料的浪费和成本的过度支出。
物料衡算的计算公式主要包括以下几个方面：1.总物料需求量计算公式总物料需求量=产品数量×单位产品所需物料数量这个公式用于计算生产特定数量产品所需的物料数量。
其中，产品数量是指计划生产的产品数量，单位产品所需物料数量是指生产一个产品所需的各种物料的用量。
2.物料补给计算公式物料补给=总物料需求量-物料库存量物料补给是指为满足生产需求而需要从供应商处采购的物料数量。
物料库存量是指当前仓库中已有的物料数量。
3.物料成本计算公式物料成本=物料单价×物料补给量物料成本是指为满足生产需求而采购物料所需支付的费用。
物料单价是指单个物料单位的价格，物料补给量是指需要从供应商处采购的物料数量。
4.物料利用率计算公式物料利用率=(总物料需求量-物料浪费量)/总物料需求量物料利用率是指生产过程中物料的有效利用程度。
物料浪费量是指因为工艺操作不当、设备故障等原因导致物料的损失量。
5.物料损耗计算公式物料损耗=总物料需求量-实际使用量物料损耗是指在生产过程中由于各种原因而导致的物料的损失量。
实际使用量是指实际上被用于生产的物料数量。
6.物料价格调整计算公式调整后物料价格=原物料价格×调整系数物料价格调整是指根据市场行情或其他因素调整物料价格的过程。
调整系数是一个根据实际情况确定的数值，用于对原物料价格进行调整。
总之，物料衡算的计算公式主要包括总物料需求量计算、物料补给计算、物料成本计算、物料利用率计算、物料损耗计算和物料价格调整计算等。
通过合理地运用这些公式，可以对物料需求和成本进行科学的计算和控制，从而提高生产效率和降低成本。
工厂设计-物料衡算
➢ 物料衡算是化工计算的主要内容之一。 ➢ 化工计算包括工艺设计中的物料衡算、能量
衡算、设备选型及计算三部分内容。
➢ 物料衡算是工艺计算的基础，在整个工艺计 算工作中开始的最早，并且是最先完成的项 目。
➢ 当生产方法确定并完成了工艺流程示意图设 计后，即可进行物料衡算。
➢ 由此设计工作由定性分析转入定量计算。
4.2.3 食品机械结构特征代号是表示食品机械的主要工作部件 动作的形式（如冲、印、滚、压等），用汉语拼音第一个大写 字母表示。
4.2.4 食品机械生产能力代号是表示食品机械在单位时间内， 所加工出的产品的实际能力，用阿拉伯数字表示。应以kg/h、 L/h、m/h、m3/h、瓶/h、只/h等为计量单位。
18
■ 物料衡算是设备选型的根据，而设备选型则 要符合工艺的要求。设备选型是保证产品质量 的关键和体现生产水平的标准，又是工艺布置 的基础，并且为动力配电，水、汽用量计算提 供依据。
■设备选型应根据每一个品种单位时间（小时 或分）产量的物料平衡情况和设备生产能力采 确定所需设备的台数。若有几种产品都需要共 同的设备，在不同时间使用时，应按处理量最 大的品种所需要的台数来确定。对生产中的关 键设备，除按实际生产能力所需的台数配备外， 还应考虑有备用设备。后道工序设备的生产能 力要略大于前道工序，以防物料积压。
豆制品 加工机
械
冷饮加 工机械
肉类蛋 品加工
机械
G
糕点（饼干）成型加工机械及包馅、油炸、蒸制等 加工机械和包装机械
T
糖果制品成型加工机械和设备及熬糖、包糖等机械
D
豆类、淀粉类加工机械及其除杂、清洗、破碎等机 械
L
小型汽车水饮料加工设备及冷冻食品等加工机械
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三.工艺设计计算
3.1 物料横算
3.1.1物料衡算的意义
物料横算，是在已知产品规格和产量前提下算出所需原料量、废品量及消耗量。
同时，还可拟定出原料消耗定额，并在此基础上做能量平衡计算。
通过物料横算可算出：
(1)实际动力消耗量
(2)生产过程所需热量或冷量
(3)为设备选型、决定规格、台数（或台时产量）提供依据
(4)在拟定原料消耗定额的基础上，可进一步计算日消耗量，每小时消耗量
等设备所需的基础数据。
综上所述，物料衡算是紧密配合车间生产工艺设计而进行的，因此，物料衡算是工艺设计过程的一项重要的计算内容。
3.1.2物料横算的方法
塑料制品的生产过程多采用全流程、连续操作的形式。
物料衡算的步骤如下：
(1)确定物料衡算范围，画出物料衡算示意图，注上与物料衡算有关的数据。
物料衡算示意图如下：
(2)说明计算任务。
如：年产量、年工时数等。
(3)选定计算基准。
生产上常用的计算基准有：①单位时间产品数量或单位
时间原谅投入量，如：kg/h，件/h，t/h（连续操作常采用此种基准）；②加入设备的原料量（间歇操作常采用此种基准）。
(4)由已知数据，根据下列公式进行物料衡算：
ΣG1=ΣG1+ΣG3
式中：ΣG1——进入设备的物料量总和
ΣG2——离开设备的正品量和次品量总和
ΣG3——加工过程中物料损失量总和
(5)收集数据资料。
一般包括以下方面：
①年生产时间：连续生产300~350 d
间歇生产200~250 d
连续生产时，年生产的天数较多，在300d左右，其他时间将考虑全长检修，车间检修或5%~10%意外停机。
当间歇生产时，就要减去全年的休息日，目前为双休日加上法定假日全年约为110d，所以间歇生产比连续生产少110个工作日。
总之，确定了每年有效地工作时数后就能正确定出物料衡算的时间基准，算出每小时的生产任务，进而在以后的计算中选定设备的规格。
具体的选择天数要通过分析得出。
②有关定额、合格率、废品率、消耗率、回收率等。
在任何一个产品加
工过程中，合格产品都不是百分之百。
由于设备原因、原材料原因以及人为原因都可能造成废品的出现。
加工不同的产品出现废品的几率有差异，要具体情况具体分析。
才外还应考虑车间管理水平、设备先进水平等，取高值与低值都应有充分的论据。
经过电铲研究后发现：塑料制品合格率为85%~95%、自然损耗率为0.1%~0.15%，这主要是贮存、运输、
加工前的消耗。
回收率则应根据具体情况（如：原料品种或制品情况等）考虑，但又不可能百分之百的回收再利用，所以，回收率一般在80%~90%
而回收利用率小于原料的10%。
(6) 物料衡算结果应列成物料衡算汇总表，必要时画出物料衡算图。
3.1.3物料衡算的计算
已知年产量为4000t的塑料制品，已确定合格率为90%,自然损耗率为0.15%，，求年消耗原料量。
合格产品量
年进机料量m1= —————=4000t/90%=4444.45t
合格率
取输送，混合两步中损耗率均为0.05%，则进入混合机的料量m2=m1/（1-0.05%）=4446.67t
则进入输送段物料量m3=m2/(1-0.05%)=4448.90t，即年进车间料量为m3
则废料量m4=m1-4000=4444.45-4000=444.45t
回收物料量m5=m4*95%=444.45*95%=422.23t<m1*10%=444.45t,即回收废料量
不超过进机物料量的10%，满足要求。
考虑回收，则年进机新物料量m6==m1-m5=4444.45-422.23=4022.22t
则小时车间处理量m7=年进车间料量为m3/年生产时间=4448.90/（300*24）
=0.618t/h=618kg/h
则自然损耗量m8=m3-m1=4448.90t-4444.45t=4.45t
列表4（有回收情况）
配方中各组分的投料量，损耗量，总料量及每小时处理物料量列表5如下：
注：表中数据计算说明
（1）各组分进机料量=总进机料量*质量分数
（2）各组分损耗量=总损耗量*质量分数
（3）各组分总料量=进机料量+损耗量
（4）各组分每小时处理物料量=每组分进机料量/年生产时间（7200h）
3.2.热量恒算
3.2.1热量恒算的意义
在车间设计中进行物料衡算的目的：为保证顺利进行成型加工，确定加热所需的热量，并核算加热电功率，一方面作为选择设备的依据，另一方面作为计算耗电量的依据，确定冷却需排出的热量，一方面可以计算出冷却介质的消耗量。
另一方面作为选择换热设备的依据。
3.2.2热量恒算的方法
塑料制品成型加工过程更多采用对单元设备的热量衡算。
热量衡算遵循能量守恒定律，热量学第一定律是热量衡算的理论依据，即若忽略机器的散热，不考虑摩擦剪切生热，则加热器放出的热量(Q v)应该等于物料所吸收热量(Q i)。
热平衡公式为：Q v= Q i
上式是通用公式，具体应用时应注意以下几个问题：
(1)正确建立热量之间平衡关系。
(2)必须弄清过程中存在的热量形式，及热损失。
从而确定所要收集的物性
数据集数据的可靠性，以保证计算的准确性。
(3)要合理划定计算范围。
一般可以和设备的进口和出口一致。
(4)合理确定计算基准。
计算基准是指数量上的基准和基准态。
数量基准按
处理每公斤物料计算；基准态一般是以25℃作基准温度。
在热塑性塑料成型过程中，最常用的热量来源为电能转变成热能，主要
有两种方法：电阻加热、电感加热。
电加热装置简单、干净、无污染，
温度调节也很方便，所以广泛用于塑料成型加工过程中。
热量衡算的方
法有：①温差法；②焓差法；③潜热法。
设计中常涉及前两种，故重点
介绍温差法和焓差法。
①温差法
q h=q m,h·c h(T1-T2)
q c=q m,h·c c(T4-T3)
式中q m,h、q m,c——热流体和冷流体的质量流量，kg/s
c h、c c——热流体和冷流体的比热容，J/(kg·K)
T1、T2——热流体最初和最终的温度，K
T4、T3——冷流体最终和最初的温度，K
②焓差法
q h=q m,h (h1-h2)
q c=q m,c (h4-h3)
式中q m,h、q m,c——热流体和冷流体的质量流量，kg/s
h1、h2——热流体最初和最终的焓值，J/kg
h4、h3——冷流体最初和最终的焓值，J/kg
以上两种计算方法比较：焓差法是采用不同状态下的焓值计算，这与工程无关，所以用此法计算时可以不考虑物料由于相变过程而产生的相变潜热或结晶等。
温差法的计算则与工程有关，在没有相变产生的工程中可用此法进行计算。
3.3热量恒算的计算
挤出机生产PPR热水管，年产量为4000t，原料初温定为T2=25℃，口模出口温
=1.9kj/(kg*k),计算挤出机所需热功率，单位时间内物料度定为T1=220℃，C PP
，h
所需热量。
忽略机器的散热损失，不考虑机器摩擦剪切生热，即挤出机加热提供热量等于物料所吸收的热量，假设此过程无相变，因此可以利用温差法进行计算。
PPR树脂的质量流量为q PPR，h=609.94/3600=0.170kg/s
则单位质量流量物料需要吸收的热量为Q=q PPR，h*C PPR，h（T1 -T2）=
q PPR，h*C PP，h（T1 -T2）=0.170*1.9*(220-25)=62.985kj/s=62.985kw
说明：物料所需热量，即为挤出机应提供的热量，所以选择设备的加热功率值必须大于此值，将加热损失考虑进去。
四．设备的计算与选型
4.1设备的选择原则
在物料衡算和热量衡算的基础上进行设备选型剂计算，以确定车间内设备的类
型，规格尺寸和台数，并为经济核算和工艺布置提供条件。
由于塑料成型加工方法很多，设备类型也较多，所以实现同一工艺要求，可选用不同的成型方法和不同的成型设备。
设备的选型与计算要充分考虑工艺上的要求，尽量选择先进设备。
设备选择的原则应从技术、经济和我国的具体情况等方面考虑。
（1）技术先进、经济合理技术先进、经济合理是设备选择的总原则。
体现在：①所选用设备要与设计的生产规模相适应，在允许的条件下，能获得最大的台时产量。
②设备适应产品的品种要求，确保产品质量。
③提高连续化、大型化程度，提高劳动生产率，降低劳动强度。
④降低能源消耗，注意保护环境。
⑤设备结构简单，操作及维修保养方便。
（2）设备的可靠性设备中所选用设备一定要可靠，特别是主要设备，应坚持经过生产实践的原则。
只有设备的性能可靠，才能保证建成后一次试车投产成功。
（3）设备的选用要立足国内塑料工业发展的历史并不长，但近几十年发展速度相当快，与之配套的塑料成型机械设备的生产已形成规模，并具有一定的水平。
所以，为了减少投资、促进我国塑料制造工业的发展，在设备选型时要立足国内。
4.2设备的选择目的
⑴按照产品规格完成年生产任务保证生产质量；
⑵按工艺流程购置生产所需设备；
⑶为进行成本计算核算提供依据；
⑷若成套设备有定型设备，则购置成套设备；没有成套设备，则选择主机然后对辅机进行工艺设计。