工艺物料衡算学习.ppt

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1、第五章工艺计算教学目的与要求：第一节物料平衡计算第二节热量平衡计算第三节水平衡计算第四节耗冷量平衡计算第五节无菌压缩空气消耗量的计算第六节抽真空量的计算教学内容：思考题物料衡算的意义、方法和步骤？物料衡算计算基准有哪几种？产品单位成本的主要组成？热量平衡的意义？热量平衡的方法和步骤？耗冷量计算的意义？第一节物料平衡计算一、物料衡算的意义、方法、步骤二、主要经济技术指标的确定三、计算实例一、物料衡算的意义、方法、步骤(一)物料衡算的意义在发酵生产和其他化工生产中，物料衡算是指：根据质量守恒定律，凡引入某一系统或设备的物料重量Gm，必等于所得到的产物重量GF和物料损

2、失量Gt之和，即：Gm-GP=Gt通过物料平衡计算，可以求出引入和离开设备的物料(包括原料、中间体和成品等)各组分的成分、重量和体积，进而计算产品的原料消耗定额、每日或每年消耗量以及成品、副产物、废物等排出物料量。根据物料衡算结果，可进一步完成下列的设计（意义）：(1)确定生产设备的容量、个数和主要尺寸。(2)工艺流程草图的设计。(3)水、蒸汽、热量、冷量等平衡计算。(二)物料衡算的方法和步骤物料衡算的基本依据是质量守恒定律，即引入系统(或设备)操作的全部物料质量必等于操作后离开该系统(或设备)的全部物料质量和物料损失之和。发酵生产和其他化工生产一样，有连续式或

3、间歇式操作方法，连续操作又可分成有物料再循环和物料不循环两类。故在进行物料衡算时，必须遵循一定的方法步骤。对于较复杂的物料平衡计算，通常可按下述方法和步骤进行1.弄清题意和计算的目的要求要充分了解物料衡算的目的要求，从而决定采用何种计算方法。2.绘出物料衡算流程示意图为了使研究的问题形象化和具体化，使计算的目的正确、明了，通常使用框图和线条图显示所研究的系统。图形表达方式宜简单，但代表的内容应准确、详细。把主要物料(原料或主产品)和辅助物料(辅助原料或副产品)都应在图上表示清楚，并尽可能标出各物料的流量、组成、温度和压力等参数，不得有错漏，故必须反复核对。3.写

4、出生物反应方程式根据工艺过程发生的生物反应，写出主反应和副反应的方程式。对复杂的反应过程，可写出反应过程通式和反应物组成。需要注意的是，生物反应往往很复杂，副反应很多，这时可把次要的所占比重很小的副反应略去。但是，对那些产生有毒物质或明显影响产品质量的副反应，其量虽小，但不能忽略，因为这是精制分离设备设计和三废治理设计的重要依据。4.收集设计基础数据和有关物化常数需收集的数据资料一般应包括：生产规模，年生产天数，原料、辅料和产品的规格、组成及质量等。常用的物化常数如密度、比热容等，可在相应的化工、生化设计手册中查到。5.确定工艺指标及消耗定额等设计所用的工艺指标

5、、原材料消耗定额及其他经验数据，可根据所用的生产方法、工艺流程和设备，对照同类型生产工厂的实绩水平来确定，这必须是先进而又可行的，它是衡量企业设计水平高低的标志。6.选定计算基准计算基准是工艺计算的出发点，选得正确，能使计算结果正确，而且可使计算结果大为简化。因此，应该根据生产过程特点，选定统一的基准。在工业上，常用的基准有：(1)、以单位时间产品量或单位时间原料量作为计算基准。这类基准适用于连续操作过程及设备的计算。如酒精工厂设计，可以每小时所需原料量公斤或每小时产公斤酒精量为计算基准。(2)、以单位重量、单位体积或单位摩尔数的产品或原料为计算基准。对于固体或

6、液体常用单位质量(t或kg)，对于气体常用单位体积或单位摩尔数(L，m3或mol)，热量一般以焦耳为单位(J)。例如啤酒工厂物料衡算，可以100kg原料出发进行计算，或以100L啤酒出发进行计算。(3)、以加入设备的一批物料量为计算基准。如啤酒生产，味精、酶制剂、柠檬酸生产，均可以投入糖化锅、发酵罐的每批次物料量为计算基准。(2)、(3)类基准常用于间歇操作的计算。7.由已知数据，根据物料平衡式进行物料衡算物料衡算式既适用于整个生产过程，也适用于某一工序和设备；即可进行总物料衡算，也可对其中某一组分进行衡算。根据物料衡算式和待求项的数目列出数学关联式，关联式数目

7、应等于未知项数目。当关联式数目小于未知项数时，可用试差法求解。8.校核与整理计算结果，列出物料衡算表9.绘出物料流程图根据计算结果绘制物料流程图。物料流程图能直观地表明各物料在生产工艺过程的位置和相互关系，是一种简单、清楚的表示方法。物料流程图要作为正式设计成果，编入设计文件，以便于审核和设计施工。最后，经过各种系数转换和计算，得出原料消耗综合表和排出物综合表，如下表二、主要经济技术指标的确定(一)技术经济指标确定的意义建厂的基本目的是生产目的产物和获取利润，而技术经济指标则是衡量工厂设计的合理性和先进性的主要依据。先进的、合理的技术经济指标是工厂生产成功的基础

8、。物料衡算和能量衡算是确