第5章 热量衡算
5.1计算依据：
1.主要依据
能量守恒定律能衡是能量衡算的结果为基础进行的，还必须收集有关物料的热力学
数据 (例如比热容、反应热、相变热等) 2.重要符号：
Cp——定压比热容 KJ/ (Kg，OC) Cs——固体的比热容KJ/ (Kg,0C) Q-----热量KJ 3.主要公式：
(1) Q1+ Q2+ Q3=Q4+ Q5+Q6 (5-1) 式中 Q1--一物料带入到设备的热量 KJ
Q2——加热剂或冷却剂传给设备和所处理物料的热量 KJ Q3——过程热效应 KJ
Q4一一物料离开设备所带走的热量 KJ Q5——加热和冷却设备所消耗的热量 KJ Q6——设备向环境散失的热量 KJ
（2）q r =∑?q f （5-2） q r =∑?q c （5-3） 式中 q r----标准反应热 q f----标准生成热 q c----标准燃烧热
σ-----化学计量数， 生成物为正，反应物为负
（3）qo
r（t）= qr -（t-25）∑?C P （5-4） 式中：
q r（t）---任意温度t下的反应热KJ/mol qor -------标准反应热 KJ/mol
t----------任意温度0C
(4) 化合物的比热容C=（1/M）∑nCa （5-5） 式中：M————化合物的分子量 n————分子中同种元素原子数 Ca——————元素的原子比热容
（5）有机化合物的标准燃烧热与该化合物完全燃烧所需的氧原子数成直线关系，即14
q c =∑a+x∑b （5-6）
式中：
a、b------常数，与化合物结构有关 x————化合物完全燃烧时所需的氧原子数
（6）qr =-∑? q fKJ/mol （5-7）
o
0
式中：
?——反应方程式中各物质的化学计量系数，反应物为负，生成
物为正
(7)间接蒸汽加热的蒸汽消耗量：
D= Q2/[ H-C (T-273) ] ? (5-8)
式中:
D----加热蒸汽消耗量 Kg
Q2——由加热蒸汽传给所处理物料及设备的热量 KJ H——水蒸汽的热焓 KJ/Kg
C——冷凝水的比热容，可取 4.l8KJ/(Kg×K) T——冷凝水的温度 Kg
?——热利用率，保温设备取 0.97-0.98，不保温设备取 0.93-0.95 (8)W = Q2/ C (TK-TH) (5-9)
式中:
W——冷却剂的消耗量 Kg
C——冷却剂的平均比热容 KJ/(Kg) (9)Q2 =KAt?tm （5-10） 式中： Q2----加热剂或冷却剂传给设备和所处理物料的热量 K——总传热面积· t——反应时间 ? tm----平均推动力 5.2 常用热力学数据计： 1. 比热容： 液体的比热容由《药厂反应设备及车间工艺设计》（蒋作良） P208表6-4求液体的比热容和P209公式6-17求固体化合物的比热容。计算如下： ①求双酚A的比热容(M =157.56g/mol)： C=( 1/ 157.56)×(6×7.535+4×9.628+1×25.953+1×25.953+2×16.74) 15 = 1. 07KJ/(Kg.0C ) CP= 168.4288×10KJ/ mo1.0C ②求NaOH的比热容 (M=39.995 g/mol)： C= (1/ 39.995)×(25.953+16.74+ 9.628) = 1.308KJ/(Kg.0C ) CP = 52.321×10- KJ/mo1.0C ③求苯的比热容 (M=117.16 g/mol): C= (1/117.16)×(8×7.535+7×9.628+1×25.953) = 1.730KJ/Kg.0C) CP= 202.73×10-KJ/ mo1.0C ④求环氧氯丙烷的比热容 (M=46 g/mol)： C= (1/46)×(41.7+ 28.3+ 44) = 2.478KJ/(Kg.0C ) Cp= 113.99×10-KJ/mol .OC ⑤求水的比热容 (M=18 g/mol)： C=40184KJ/(Kg.OC) ⑥求甲苯的比热容(M=49 g/mol) C= (1/49)×(1×25.953+1×7.535+1×25.953) = 1.213 KJ/mol .OC CP =39.44 41×10-2. 汽化热： 查《化工原理》（陈敏恒）附录可得： ① 苯：?1H=202Kcal/mol=845.73Kj/Kg ② 水：?1H=539 Kcal/mol=2256.69 Kj/Kg ③ 甲苯：?1H=363 Kj/Kg 3.溶解热和反应热： 由于这两种过程热计算较为复杂，故把它放在后面根据具体需要进行计算。 ggg 333 -3 3 KJ/ mo1.C 0 5.3缩合工段热量衡算： 1 反应岗位： 过程中需要滴加苯，在半小时内滴加完毕。加温至30度时，关闭冷冻节门，搅拌反应4小时。缩合工段反应岗位的温度变化过程如下： 16 温 度 70 oC o C 保持50C2h o 水降温 25 oC 保持温度反应2h 20 oC 25oC 时间 h 解 5—1 反应温度变化图 如上图所示络合反应中温度的变化分为五个阶段，其中在50oC-25 oC这一段 要用冰盐水降温，由于冰盐水的制迨成本较高，所以应回收利用，这里把其用量作为计算重点，所以进行计算。 初始温度为 50oC，末态温度为 25 oC，故Q3=0 (1)求Q1： 对于环氧氯丙烷：QIA =(96.908+35.12)×2.434×(-25+50)=61105.57KJ 对于氢氧化钠：QlB =180.89×l.308×(-25+50)=5916.23 KJ 对于双酚 A：QlC =126.63×l.074×(-25+50)=3400.02 KJ 对于苯：QID =103.37×l.730×(-25+50)=4470.75 KJ 对于水：QIE= (86.14+0.38+0.26+2.15+482.60)×4.184×(-25+50) = 59782.04 KJ Q1=- QIA +QIB+IC +QID +QIE =134674. 61 KJ (2)求Q4.,Q5，Q6： 因为末态温度与基准温度相同 所以Q4=0，Q5=Q6=0(与环境温度相差不大) (3)求Q2： O2=-Q1=-13467.61 KJ (4)求冰盐水的用量： 取 Q2的绝对值，则： W=Q2/ C (Tk-Th) 取冰盐水的平均比热容:C=4.0 KJ/(Kg.OC), Tk =0℃ , Th -10℃ 则每天消耗的冰盐水： W=134674.61KJ/{4.0×[0-(-10)]}=3366.87 Kg 17 1. 保温反应 2h阶段： 基准温度为 25℃，初态温度和末态温度均为 25℃ 又因为 Q5+Q6=5%(Q4+Q5+Q6)，所以Q5=0，Q6=0 (1)标准燃烧热与生成热的换算：qf求qf （标准生成热KJ/mol） A.求双酚A的q c X=11.5 0 0 +qc=∑nqc 0 0 ∑a=390.2 ∑b=215.37 q c=390.2+11.5×215.37=2866.96KJ/mol B.环氧氯丙烷的q c X=19.5 q c=20.51+19.5×218.3=4277.36KJ/mol （2）求Q3： 反应方程式如下： Cp52.321 168.4288 153.629 238.6258 59.4441 75.6 单位：10-3 2 + NaOH + 2HCl KJ/ mo1.C 0 qr 0 =77.53-（-52.321-168.428-153.629+238.625+59.441+75.60）×5×10 -3 =77.526KJ/mol Q3=77.526×126.63×1000×95%/157.5=59214.36KJ （3）求Q2: Q2=Q4+Q5+Q6+Q1-Q3=-59214.36KJ (4)球冰盐水的用量： 取Q2的绝对值，则： W=Q2/C(Tk-Th) (4-14) 取冰盐水的平均比热容：C=4.0 KJ/ （Kg.0C），Tk=00C ，Th=100C 则每天消耗的盐水： W=59214.36KJ/{4.0[0-(-10)]}=1480.36Kg 18 百度搜索“77cn”或“免费范文网”即可找到本站免费阅读全部范文。收藏本站方便下次阅读，免费范文网，提供经典小说综合文库年产3000吨环氧树脂车间工艺设计(4)在线全文阅读。
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