马后炮化工论坛第章 物料 能量平衡课件.ppt

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1、1二、物料衡算基本方法1直接计算法根据体系特性直接衡算，多用于简单体系如：变换过程物料衡算CO+H2=CO2+H2O2联系组分法以总量不发生变化的物质/种（惰性组分）为“桥梁”进行衡算，简单和复杂体系均适用如：变换过程CO+H2=CO2+H2O以N2为联系组分的物料衡算3联合代数法处理多个未知变量或多个联系方程式的情况。适用于多过程的复杂化工体系如：变化反应体系和水蒸汽平衡体系的联合物料衡算2三、衡算基准和衡算体的确定衡算基准：间歇体系多以批量生产为基准；连续体系多以单位时间处理量为基准；相对概念体系多以方便计

2、算为基准，如：100kg，100mol，100Nm3等衡算体的选取：以信息量最多、未知数最少的衡算单元为首选衡算体，再逐步扩展至未知数较多或信息量较少的衡算单元，直至问题完全解决四、衡算步骤（1）分析题设条件，画出物料衡算简图，确定衡算基准、分级及总体衡算体，标出已知信息（2）写出相关的化学反应方程式（3）详细列出物料衡算式，进行计算（4）汇总列出计算结果（表或图）3例1以含盐量5.25%的浓盐水和含盐量0.65%的稀盐水配置含盐量3.2%的盐水。问，所需的浓、稀盐水量下述说法不正确的是哪些？（多选题）（1）需浓盐水

3、多；　（2）需稀盐水多（3）浓稀盐水各半；（4）无法配置解：属于相对概念衡算问题设配置含盐量3.2%的盐水需要的浓稀盐水的量分别为x和y。则以盐为衡算组分的质量衡算式可写为：答案（1）说法正确，依题设为错误答案答案(2)、(3)和(4)说法不正确，依题设为正确答案4例2将流量为20000kg/h、苯和甲苯质量百分含量分别为38%和62％的混合液，采用连续精馏的方法进行分离，要求馏出物中苯的回收率达到97％，塔釜液中苯的残留量不高于2%。问，下列关于塔顶馏出物中苯的摩尔百分数说法不正确的答案是哪些？（多选题）(1)9

4、8%；(2)87.5%；(3)85.72%；(4)84.95%解：属于简单过程物料衡算衡算体选取如右图衡算基准为塔入口流量联合代数法5三个方程，两个独立，任选两个联立求解得：塔顶物流：D=8600kg/h,其中苯85.72%,甲苯14.28%塔底物流：W=11400kg/h，其中苯2％，甲苯98％答案（4）说法正确，依题设为错误答案答案(1)、(2)和(3)说法不正确，依题设为正确答案6例3精馏塔序列的计算（逐级衡算体扩展法）求算下图所示的各流股的量及塔2的入料组成7解：属复杂过程物料衡算。选取两个衡算体：I为总体

5、系衡算，II为精馏塔2衡算衡算体I衡算体II结果：S2=520mol/h,S4=150mol/h,S5=330mol/h；S3=480mol/h,X3B=0.0125,X3T=0.5925,X3X=0.3958例4丙烷充分燃烧时要供入空气量为理论量的125%，反应式为C3H8+5O2=3CO2+4H2O，问下列每1000mol燃烧产物空气摩尔数需求量错误的答案是哪些?（已知每mol空气中含O20.21mol，含N20.79mol）(1)749.2；(2)937.0；(3)1686.6；(4)1324.7解法1以1mo

6、l丙烷为基准直接计算：需要氧气：1.255=6.25mol需要空气：6.25/0.21=29.76mol含氮量：29.760.79=23.51mol燃烧产物量计算(化学反应式):O2:6.25-5=1.25mol;N2:23.51mol;H2O:4mol;CO2:3mol9解法2以1000mol燃烧产物为基准计算（联系组分法）（1）按上述方法计算每燃烧1mol丙烷得到的燃烧产物量为31.76mol，氮气含量为23.51/31.76=74.02%（2）需要的空气量计算：x79%=100074.02%x=937.

7、0mol。结果同上。双基准，麻烦！燃烧产物总mol数：1.25＋23.51＋4＋3＝31.76mol所以，每1000mol燃烧产物需要的空气摩尔数为：1000(29.76/31.76)=937.0mol答案（2）说法正确，依题设为错误答案答案(1)、(3)和(4)说法不正确，依题设为正确答案10例5一个结晶槽内装有60oC的NaHCO3饱和溶液1000kg。将此溶液冷却至20oC，若在冷却过程中进料溶液的水有5%蒸发掉，则溶液中结晶出的NaHCO3量不正确的答案有哪些？已知NaHCO3在20oC和60oC的水中溶解

8、度分别为9.6g/100gH2O和16.4g/100gH2O。(1)54.66kg；(2)62.65kg；(3)67.66kg；(4)73.05kg解：（1）计算基准:1000kg60oC的NaHCO3饱和溶液（2）未知数设定结晶出的NaHCO3为xkg，20oC的NaHCO3饱和溶液量为ykg11（3）溶解度单位换算（g/100gH2Owt