(课件)物料衡算和能量衡算
63页1、1,第三章物料衡算与能量衡算,2,一般表示式为 系统中积累 = 输入 输出 + 生成 消耗稳态过程时 输入 = 输出 生成 + 消耗无化学反应的稳态过程 输入 = 输出,第三章 物料衡算与能量衡算,第一节 连续过程的物料衡算,3,物料平衡形式 总平衡式 *总质量平衡式 总摩尔平衡式 组分平衡式 组分质量平衡式 组分摩尔平衡式 元素原子平衡式 *元素原子质量平衡式 *元素原子摩尔平衡式,第三章 物料衡算与能量衡算,4,物料衡算的基本步骤, 画出流程示意图 列出已知数据 列出由物料平衡所需求解的问题 决定系统的边界 写出主、副产品的化学反应方程式 约束条件 选择计算基准 进行物料平衡计算 列出物料和能量平衡表,并进行校核 结论,第三章 物料衡算与能量衡算,5,关于基准, 时间基准 连续(小时,天) 间歇(釜,批) 质量基准 kg,mol, kmol 体积基准 m3(STP) 干湿基准 干基(不含水),湿基(含水)例:100kg湿物料,其中含水10kg, 按 湿基:含水率为10%; 若按 干基:含水率为 10/(100-10)100%=11.11%,第三章 物料衡算与能量衡算,6,例:C3H
2、8 + 5O2 = 3CO2 + 4H2O每100kmol燃烧产物需要多少摩尔空气?1.基准:1kmol原料气C3H8燃烧用氧 5kmol;实际供氧 51.25 = 6.25kmol;供给空气量 29.76kmol; 其中氮气量 23.51kmol;产生:CO2 3kmol; H2O 4kmol; O2 1.25kmol; N2 23.51kmol;合计 31.76kmol;,x =,= 93.7kmol,第三章 物料衡算与能量衡算,7,2.基准:1kmol空气实际耗氧 0.21/1.25 = 0.168 kmol;燃烧C3H3 0.168/5 = 0.0336 kmol;供给空气量 1kmol; 其中氮气量 0.79kmol;产生:CO2 0.101kmol; H2O 0.135kmol; O2 0.042kmol; N2 0.79kmol;合计 1.068kmol;,x =,= 93.7kmol,第三章 物料衡算与能量衡算,例:C3H8 + 5O2 = 3CO2 + 4H2O每100kmol燃烧产物需要多少摩尔空气?,8,(3)基准:100kmol烟道气以元素平衡法:C3H8 +
3、5O2 = 3CO2 + 4H2O预设:空气量 A ; C3H8 B ; N2 N ; 过量O2 M ; CO2 P ; H2O Q 。,第三章 物料衡算与能量衡算,例:C3H8 + 5O2 = 3CO2 + 4H2O每100kmol燃烧产物需要多少摩尔空气?,9,(3)基准:100kmol烟道气以元素平衡法:C3H8 + O2 CO2 + H2OC平衡 3B = P;H2平衡 4B = Q;O2平衡 0.21A = M + Q/2 + P;N2平衡 0.79A = N;烟道气总量 N + M + P + Q = 100;过剩氧气 0.21A(0.25/1.25)= M解出:空气量 A = 93.7kmol; C3H8 B = 3.148kmol; N2 N = 74.02kmol; O2 M = 3.935 kmol; CO2 P = 9.445 kmol ; H2O Q = 12.59 kmol。,第三章 物料衡算与能量衡算,例:C3H8 + 5O2 = 3CO2 + 4H2O每100kmol燃烧产物需要多少摩尔空气?,空气量 A ;C3H8 B ;N2 N ;过量O2 M ;CO
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