化工设计概论和化工制图课件--第五章-化工计算
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化工设计概论与化工制图课件计算机在化工设计中的应用.ppt
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设计概论与化工制图
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单元操作
设计概论化工制图
• 蒸馏、汽提、吸收、萃取、共沸、三相共沸、共 沸蒸馏、三相蒸馏、电解质蒸馏、反应蒸馏
• 反应器、热交换器、压缩机、泵、加热炉、控制 器、透平、膨胀机
• 结晶罐、离心机、旋风分离器、湿式旋风分离器、 文氏洗气器、袋式过滤机、真空过滤机、压碎机、 研磨机、静电收集器、洗涤机、沉淀分离器
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设计概论与化工制图
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用户扩展功能
设计概论化工制图
• 用户自定义物流属性包;增加用户组份数据; 增加热力学计算方法;增加自定义操作单元 模块１２0个;增加自定义计算模型７个;增 加自定义电解质模型２０个等
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设计概论与化工制图
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设计概论化工制图
设计概论化工制图
• PROII软件自80年代进入中国后，已得到 广大用户的好评，发挥出良好的效益。特 别是一些大的石化和化工设计院的应用， 更能说明它的独具功能和特点。这些单位 有：北京炼油设计院BDI、石化北京工程 公司BPEC、寰球院、天辰院（2000年购 买）、吉化院（2000年购买）、抚顺院、 乌石化院、大庆油田院、大庆天然气公司 等数十家单位（近年购买）。
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设计概论与化工制图
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应用模块
设计概论化工制图
•·
Batch，搅拌釜反应器和间歇蒸馏模型能够独立运
行或作为常规 PRO/II流程的一部分运行。操作可通过一
系列的操作方案来说明，具有无比的灵活性。
•·
Electrolytes，该模块严密结合了由OLI Systems,
化工制图课件
➢六、管口表：
➢七、技术特性表：
➢用于表示设备本身所有的和所能承受的工 艺参数等。
➢类别有：换热器专用技术特性表和一般化 工设备技术特性表两种。
第二章 化工设备图的表达特点
➢一、化工设备的基本结构特点：
➢1、回转体形体为主 ➢2、部件尺寸相差悬殊 ➢3、壳体上孔和管口多 ➢4、零部件标准化 ➢5、焊接结构多 ➢6、材料特殊 ➢7、密封要求高
➢3、支座：用来支承设备的重量和固定 设备。
➢1）悬挂式支座
➢悬挂式支座：又称耳式支座，常用于 立式设备，有A型和B型两种。主要性 能参数为支座允许负荷（吨）。
➢标记：如支座A3 JB1165-81
➢2）支承式支座支承式支座
➢支承式支座：常用于立式设备， 有a型和b型两种。主要性能参数 为支座允许负荷（吨）。
➢2）如果焊缝在接头的非箭头所指的一侧， 基本符号在基准线的虚线一侧。
➢3）标Hale Waihona Puke 对称焊缝及双面焊缝时，可不加虚 线。
5、焊缝尺寸符号：
➢5、焊缝尺寸符号： ➢一般不标注，若设计、制造或施工需要注
明焊缝尺寸时才标注。 ➢1）焊缝横截面上的尺寸，标在基本符号的
左侧； ➢2）焊缝长度方向尺寸，标在基本符号的右
➢B型：带内加强环，用于凹凸密封面；
➢C型：带外加强环，用于平面密封面；
➢D型：内外均有加强环，用于光滑密封 面。
➢③金属包垫片：以石棉橡胶板作内芯， 外包厚度为0.2～0.5mm厚的薄金属板 构成，金属板的材料可以是铝、铜及
其合金，也可是不锈钢或优质碳钢。 用于乙型平焊法兰和长颈对焊法兰。
法兰标记：
➢第一、主要视图及所属的技术要求、技术 特性表、管口表、明细表、选用表及图纸 目录等均应安排在第一张图纸上。
化工计算.ppt
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化工设计（2005-2006学年)
3
Design of Chemical Engineering 化工设计
• 三、物料平衡方程式
• 1、根据质量守恒定律，对某一个体系内质量流动 及变化的情况用数学式描述物料平衡关系则为物 料平衡方程式。其基本表达式为：
•
∑F0 = ∑D + A +∑B
（3—1）
•
Fxif ± Rxi = Dxid + Axia + Bxid
• 式中，xi——反应过程生成或消耗的ⅰ组分的量，反应生
成ⅰ组分时，R取“+”，反应消耗ⅰ组分时Ri取“—”；
• xif、xid、xia、xid——ⅰ组分在F，D，A，B中的分率。
• 如果体系内不积累物料，即连续稳定的操作过程。这样积 累的物料质量A等于零，（3—1）式成为：
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化工设计（2005-2006学年)
2
Design of Chemical Engineering 化工设计
第一节 物料衡算
一、定义：运用质量守恒定律，对生产过程或设备进行 研究，计算输入或输出的物流量及组分等称之为物料衡 算，物料衡算是工艺设计的基础。
二、物料衡算的目的：
通常物料衡算有两种情况，一是对已有的生产设备或过 程利用实测的数据，计算出另一些不能直接测定的物料 量，俗称生产查定。用此计算结果，对生产情况进行分 析，做出判断，提出改进措施；二是设计一种新的设备 或过程，由物料衡算求出进出各设备的物料量、组成等， 然后结合能量衡算，确定设备的工艺尺寸及整个工艺流 程
Design of Chemical Engineering 化工设计
化工设计
Design of Chemical Engineering
化工设计课件设计概算及技术经济分析PPT课件
持续发展。
02
设计概算的基本概念
设计概算的定义和作用
定义
设计概算是化工设计过程中对建设项 目投资额的概略计算，是设计方案的 重要组成部分，用以衡量设计方案的 经济合理性和技术可行性。
作用
为项目投资决策提供依据，有助于确 定和控制建设项目的投资额，是设计 方案优化的重要参考因素。
设计概算的内容和编制方法
05
结论与展望
技术经济分析在化工设计中的重要性
01
化工设计是实现化工生产的关键环节，技术经济分析在化工设 计中占据重要地位。
02
通过技术经济分析，可以评估设计方案的技术可行性和经济合
理性，为决策提供科学依据。
技术经济分析有助于提高化工设计效率，降低投资风险，提升
03
企业经济效益。
未来化工设计的发展趋势和技术经济分析的挑战
化工设计的基本概念包括工艺流程设计、设备布置设计、管 道布置设计、自控设计、环保和安全设计等，这些设计相互 关联，共同构成了一个完整的化工生产系统。
化工设计的流程和内容
• 化工设计的流程一般包括初步设计、技术设计和施工图设计三个阶段。初步设 计阶段主要确定工艺流程、设备选型和布置、管道布置等；技术设计阶段主要 完成工艺流程图、设备图纸、管道图纸等详细图纸；施工图设计阶段则是对技 术设计的具体实施，包括设备安装图、管道安装图等。
技术经济分析的步骤和流程
1. 明确分析目的和范围
首先需要明确技术经济分析的目的和范围，确定分析的 重点和对象。
2. 收集数据和信息
收集与项目相关的技术、经济、环境和社会等方面的数 据和信息。
3. 建立分析模型
根据收集的数据和信息，建立适合的技术经济分析模型 。
4. 进行预测和分析
02
设计概算的基本概念
设计概算的定义和作用
定义
设计概算是化工设计过程中对建设项 目投资额的概略计算，是设计方案的 重要组成部分，用以衡量设计方案的 经济合理性和技术可行性。
作用
为项目投资决策提供依据，有助于确 定和控制建设项目的投资额，是设计 方案优化的重要参考因素。
设计概算的内容和编制方法
05
结论与展望
技术经济分析在化工设计中的重要性
01
化工设计是实现化工生产的关键环节，技术经济分析在化工设 计中占据重要地位。
02
通过技术经济分析，可以评估设计方案的技术可行性和经济合
理性，为决策提供科学依据。
技术经济分析有助于提高化工设计效率，降低投资风险，提升
03
企业经济效益。
未来化工设计的发展趋势和技术经济分析的挑战
化工设计的基本概念包括工艺流程设计、设备布置设计、管 道布置设计、自控设计、环保和安全设计等，这些设计相互 关联，共同构成了一个完整的化工生产系统。
化工设计的流程和内容
• 化工设计的流程一般包括初步设计、技术设计和施工图设计三个阶段。初步设 计阶段主要确定工艺流程、设备选型和布置、管道布置等；技术设计阶段主要 完成工艺流程图、设备图纸、管道图纸等详细图纸；施工图设计阶段则是对技 术设计的具体实施，包括设备安装图、管道安装图等。
技术经济分析的步骤和流程
1. 明确分析目的和范围
首先需要明确技术经济分析的目的和范围，确定分析的 重点和对象。
2. 收集数据和信息
收集与项目相关的技术、经济、环境和社会等方面的数 据和信息。
3. 建立分析模型
根据收集的数据和信息，建立适合的技术经济分析模型 。
4. 进行预测和分析
化工制图讲座PPT课件
橡皮擦
用于擦除绘图中的错误 或不需要的部分。
计算机绘图软件
AutoCAD
专业的CAD绘图软件，广泛应用于化工设计 领域，支持二维和三维绘图。
SketchUp
三维建模软件，适用于化工工艺流程的建模 和可视化。
SolidWorks
三维CAD软件，可用于化工设备的设计和建 模。
Adobe Illustrator
THANKS
感谢观看
化工制图讲座ppt课件
• 化工制图概述 • 化工制图的工具和软件 • 化工制图的技巧和方法 • 化工制图的实例和案例 • 化工制图的发展趋势和展望
01
化工制图概述
化工制图的意义和作用
化工制图是化工行业中的重要技术，它能够将复杂的工艺流程、设备结构和操作原 理等以图形化的方式呈现出来，方便技术人员理解和交流。
制图中的技巧和方法
选择合适的比例
根据图纸幅面和视图配置，选择合适的比例，使 图形清晰易读。
注意线型、线宽和颜色的选择
选择合适的线型、线宽和颜色，使图形更加清晰、 美观。
ABCD
合理使用图层和块
利用图层和块功能，对图形进行分层管理，提高 绘图效率。
标注和注释的技巧
掌握标注和注释的技巧，使图纸中的信息准确、 完整。
化工制图是工程设计和生产过程中的基础，它能够为工艺流程设计、设备选型、工 厂布局等提供重要的技术支持和依据。
化工制图还能够提高生产效率、降低能耗和减少安全事故等方面发挥重要作用。
化工制图的基本原则和标准
化工制图应遵循国家 相关标准和规范，如 《化工工艺图示表示 法》等。
图纸应清晰、准确、 完整地表达设计意图， 方便技术人员理解和 使用。
制图后的检查和修改
化工设计ppt
旁路调节原理图
容积泵的旁路调节原理图
容器的支撑与安装
大型搅拌釜的安装布置
流体的流动方向与管道布置
仪表位号的表示方法
连接物料管道的标注及画法
说明下列符号的意义
搜集资料的原则 工艺设计的准备工作 设计资料的来源 各种生产方法的技术经济比较
第2章 工艺流程设计
• 生产工艺流程设计的任务 • 工艺流程图的设计及绘制方法，学会流程图的绘 制方法，能读懂工艺流程图 • 设计流程时需要考虑的技术问题
（例如 离心泵的直接节流原理）
• • • •
流程图中化工设备、机器图例 流程图中管道及其附件图利（参见第6章） 流程图中常见阀门图例（参见第6章） 流程图中仪表、调节及执行机构图例（参见第6章）
• (在进行设备布置设计时，除考虑满足生产工艺要求外，还要考虑 其 便于安装、检修，保障安全生产等，请写出不少于12条的设备布置原 则)
第6章车间管路设计
• • • • • • 车间管路设计的内容 管道的两种分类方式及区别 管道的连接方式及其表达方法，两个特征参数 常见布置和安装的一般原则(进行管道布置设计，要考虑物
分，请详细说明其包括哪些过程及各个过程的工作内容。)
化工工艺设计项目(内容)
• • • • • • • • • • 生产方法的选择； 物料计算； 能量计算； 生产工艺流程设计； 设备设计与选择； 车间布置设计； 化工管道设计； 提出非工艺设计条件； 设计说明书的编写； 概算的编制。
• • • •
直接节流原理图
直接调节法：是在泵的出口管线上设 置调节阀，利用泵的开度变化调节流 量。简单易行，普遍采用，不适宜介 质正常流量低于泵的额定流量的30% 以下的场合
旁路调节法：是在泵的出 口旁路管线上设置调节阀， 使一部分液体从出口返回 到进口管线以调节出口流 量。 泵的总效率降低，优点是 调节阀直径较小，可用于 介质流量偏低的场合。
容积泵的旁路调节原理图
容器的支撑与安装
大型搅拌釜的安装布置
流体的流动方向与管道布置
仪表位号的表示方法
连接物料管道的标注及画法
说明下列符号的意义
搜集资料的原则 工艺设计的准备工作 设计资料的来源 各种生产方法的技术经济比较
第2章 工艺流程设计
• 生产工艺流程设计的任务 • 工艺流程图的设计及绘制方法，学会流程图的绘 制方法，能读懂工艺流程图 • 设计流程时需要考虑的技术问题
（例如 离心泵的直接节流原理）
• • • •
流程图中化工设备、机器图例 流程图中管道及其附件图利（参见第6章） 流程图中常见阀门图例（参见第6章） 流程图中仪表、调节及执行机构图例（参见第6章）
• (在进行设备布置设计时，除考虑满足生产工艺要求外，还要考虑 其 便于安装、检修，保障安全生产等，请写出不少于12条的设备布置原 则)
第6章车间管路设计
• • • • • • 车间管路设计的内容 管道的两种分类方式及区别 管道的连接方式及其表达方法，两个特征参数 常见布置和安装的一般原则(进行管道布置设计，要考虑物
分，请详细说明其包括哪些过程及各个过程的工作内容。)
化工工艺设计项目(内容)
• • • • • • • • • • 生产方法的选择； 物料计算； 能量计算； 生产工艺流程设计； 设备设计与选择； 车间布置设计； 化工管道设计； 提出非工艺设计条件； 设计说明书的编写； 概算的编制。
• • • •
直接节流原理图
直接调节法：是在泵的出口管线上设 置调节阀，利用泵的开度变化调节流 量。简单易行，普遍采用，不适宜介 质正常流量低于泵的额定流量的30% 以下的场合
旁路调节法：是在泵的出 口旁路管线上设置调节阀， 使一部分液体从出口返回 到进口管线以调节出口流 量。 泵的总效率降低，优点是 调节阀直径较小，可用于 介质流量偏低的场合。
化工设计概论及化工制图课件第五章化工计算
上三式联立求解得:
x=0 y=105.44(吨) z=5.44(吨)
答:应向塔A参加95％的乙醇水溶液105.44吨;苯
为零。
2021/8/10
*
化工设计课件
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95﹪乙醇 ----------------------------------
合计
2021/8/10 *
输入
化工设计课件
设计概论化工制图
2021/8/10
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化工设计课件
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设计概论化工制图
*由键能估算反响热。
估计乙烷裂解制乙烯的反响热
1.列出反响式
C2H6→C2H4+H2
2.写成化学键形式
H﹨ ／H
H﹨ ／H
H－C－C－H → C＝C + H－H
H／ ﹨H
H／ ﹨H
3.归纳改组化学键
6H－C + C－C → 4H－C + C＝C + H－H
*
化工设计课件
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设计概论化工制图
二、能量平衡方程式
1、能量衡算的根本方程式
输入的能量-输出的能量=累积的能量
H K ZQ W
2、间歇过程的能量平衡方程式
△U=Q-W
3、连续稳定流动过程的能量平衡方程式
输入的总能量=输出的总能量
△H=Q-W
4、机械能平衡方程式
伯努利方程式
2021/8/10
2021/8/10
*
化工设计课件
8
设计概论化工制图
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,可列出三个方程求解。
1)苯的衡算 x = 0
化工设计概论与化工制图课件6管道布置图
PRC
PI
301
601
2024/7/16
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三. 管道布置图的视图
8. 支吊架
用来支承和固定管道，其位置一般用符号表示。
固定管架
滑动管架
导向管架
弹簧支吊架
轴向止推架
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三. 管道布置图的视图
（三） 设备的图示内容及图示方法
➢在管道平面布置图中，应以设备布置图所确定的位置按比例用细 实线画出所有设备的简略外形和基础、平台、梯子。
非金属管
输送腐蚀性介质。陶瓷管常用作排除腐蚀性介质 的下水和通风管道，硬聚氯乙烯管可输送各种酸 类、碱类和盐类。
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8
一. 管道的选择
2、化工管路常用阀门
阀门类别 闸阀
功能与用途
可切断和调节流量；用于各种气体和液体管路上， 但不宜用于含固体物的流体管路，也不宜用于输 送腐蚀性流体的管路。其尺寸较大、价格高。
常用管件的表达图例
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三. 管道布置图的视图
6. 传动结构
常用传动结构符号
阀门和传动结构的组合表示
电动式
气动式 液压或气动式
★传动结构应按实物的尺寸比例画出，以免与 管道或其他附件相碰。
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三. 管道布置图的视图
7. 控制点
➢检测元件用直径为10 mm的圆圈表示。 ➢用细实线将圆圈和检测点连接起来。 ➢圆圈内按PID检测元件的符号和编号填写。 ➢一般画在能清晰表达其安装位置的视图上。
一. 管道的选择
⑸选择阀门、管件
要考虑流体特性、工作压力、要求功能 （如流量调节、切换、控制等）、阻力损
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一、能量的形式和概念 1、动能（K）
k 1 mv 2 2
表示物体作相对于环境运动所具有的能量。
2、势能（Z） z mgh
表示物体在重力场中受重力作用而具有的能 量。
3、内能（U）
表示物体内分子、原子能量的宏观尺度。
4、热（Q）
物体与环境之间由于温差而引起传递的能量。
5、功（W）
物体与环境之间由于矢量位移而引起传递的 能量。
2)真实热容与平均热容
CP abTcT2 dT3
CP
H T2 T1
T2 (abTcT2)dT
T1
T2 T1
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:源自Lnp2 p1RHT11 T12
5)反应热
由标准生成热
14 .5 % 乙醇 84 .5 % 苯 1% 水
99 .9 %乙醇 0.1% 水 100 吨
53 % 乙醇 11 % 苯 36 % 水
40.5%乙醇 59.5%苯
5%乙醇 95 % 水
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,可列出三个方程求解。 1)苯的衡算 x = 0 2)乙醇的衡算 0.95y = 0.999(100) + 0.05z 3)总的物料衡算 x + y = 100 + z 上三式联立求解得: x=0 y=105.44(吨) z=5.44(吨)
例5-1 用恒沸蒸馏法,将含有95％的乙醇水溶液 制成浓度达99.9％乙醇水溶液,以苯作溶剂。 其流程及各物流的组成如图5-2所示。试计算 每生产100吨99.9％乙醇水溶液,应向塔A加入 的:
(1)95％的乙醇水溶液量;(2)苯量。
例5-1
95 %乙醇 5%水
18 .5 % 乙醇 74 .1 % 苯 7.4% 水
设计概论与化工制图
工厂基本建设过程
｛｝ 1、可行性研究
2、初步设计 3、施工图设计 4、施工、试车、
1、厂址选择 2、总平面设计 3、工艺设计
验收
1、工艺流程设计 2、化工计算 3、设备的选型与设计 4、车间布置设计 5、管道设计 6、公用工程 7、向有关专业提供条件 8、工程概预算 9、技术经济分析 10、安全生产与环境保护
二、化工过程综合 1、过程综合要求:提出几个方案。 2、过程分析和优化:使设备费和操作费最低。 3、过程选择:对比方案,选择最好方案。
三、化工过程参数 1、温度 2、压力 3、流量 4、组成
第二节 物料衡算 一、物料衡算的意义和作用
物料衡算是化工计算中最基本、最重要 的内容之一，是进行化工计算的基础。对工厂 技术经济指标有举足轻重的影响。 二、物料平衡方程式
变化的衡算称为热量衡算。 1、热平衡方程式
1)等压过程,只做膨胀功(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)
*由键能估算反应热。
估计乙烷裂解制乙烯的反应热
1.列出反应式
C2H6→C2H4+H2
2.写成化学键形式
H﹨ ／H
H﹨ ／H
H－C－C－H → C＝C + H－H
H／ ﹨H
H／ ﹨H
3.归纳改组化学键
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
3、有关热数据的计算
1)焓:恒压时
H
T2 T1
C
P
dT
系统中物质相变时
H
H 潜
T2 T1
C
P
dT
第五章 化工计算 第一节 化工过程 一、化工过程分类 1、化学反应:有新物质生成的变化类型。 2、分离或提纯:利用相变如 蒸馏,结晶,萃取。 3、混合:利于加速传热传质,溶液,乳浊液,悬 浮液。 4、输送:液体输送,机械输送,风力输送。 5、温度、压力和相变:温度可使物质产生相变 如冷凝,蒸发,熔化。温度可改变粘度,溶解度, 表面张力。压力对气体在液体中的溶解度有 很大影响。
二、能量平衡方程式
1、能量衡算的基本方程式
输入的能量-输出的能量=累积的能量
H K ZQ W
2、间歇过程的能量平衡方程式
△U=Q-W
3、连续稳定流动过程的能量平衡方程式
输入的总能量=输出的总能量
△H=Q-W
4、机械能平衡方程式
伯努利方程式 12ub2pLw0
pgz12ub2 C
三、热量衡算 在能量衡算中,不讨论能量转换,只考虑热量
H
0 f
计算反应热
H
0 r
。
由 由键标能准估燃算烧反热应H热c0 。计算反应热
H
0 r
。
* 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) +(2×9.6)] (Cp)Ca(OH)2 = 79.2 J/mol.℃
1、普遍应用的平衡式 输入量+产生量-输出量-消耗量=累积量
2、连续稳定过程的平衡式 输入量+产生量=输出量+消耗量
3、间歇过程的平衡式 初始输入量+产生量=最终输出量+消耗量
三、物料衡算的方法和步骤 1、收集计算数据: 原料,辅料,中间产物,产品的规格。单位时间 流量。消耗定额。转化率,选择性,收率。物 理化学常数。 2、画物料流程图:物料衡算方框图。 3、确定衡算范围:假设一独立体系。 4、选定计算基准:100kg kg/h。 5、列出输入--输出物料平衡表：
答:应向塔A加入95％的乙醇水溶液105.44吨;苯 为零。
95﹪乙醇 ----------------------------------
合计
输入
输出
第三节 能量衡算
能量衡算应用在如下几方面 1、确定功率: 流体输送,搅拌,过滤,粉碎等单元操作所需 功率。 2、确定热量和冷量: 如蒸发,蒸馏,冷凝,冷却所需热量和冷量。 3、确定供热速率及放热速率: 化学反应热效应。 4、确定节能措施: 充分利用余热,降低能耗。