第三章物料衡算与能量衡算.pptVIP

第一节 连续过程的物料衡算 教学内容： 结合具体实例，理解利用化学反应速率进行反应过程的物料衡算的方法。 重点和难点： 重点掌握利用化学反应速率进行反应过程的物料衡算的方法。 难点是衡算基准的选择，包括基准物流的名称和单位选择，以及物料平衡方程、摩尔分数约束式及设备约束式的内容和形式。 第二节 车间（装置）的物料衡算 教学内容： 结合具体实例，理解一个完整的化工过程的物料衡算方法和步骤。 重点和难点： 重点掌握一个完整的化工过程的物料衡算的基准和思路。 难点是对一个完整的化工过程的物料衡算时应选择什么物流作衡算基准，如何列出平衡表达式。 教学内容： 上机通过一个实例，了解流程模拟软件的种类和功能，以及用ChemCAD进行物料衡算和热量衡算的步骤和方法。 重点和难点： 重点掌握用ChemCAD进行物料衡算的步骤和方法。 难点是设备、热力学方法的定义，模拟反应器的选择和参数的输入，以及换热过程和分离过程的模型选择和参数的输入。 一、流程模拟软件 aspenONE 工程与创新解决方案 PRO/Ⅱ VMGSim；VMGThermo Chem CAD ECSS工程化学模拟系统-----化工之星 二、用Chem CAD进行物料衡算与能量衡算 (一) Chem CAD简介 1、ChemCAD的程序界面 2、ChemCAD的的运行环境和文件管理 1、初定工艺方案，进行必要的设置 (二)用Chem CAD进行物料衡算与能量衡算 2、绘制过程流程图 3、定义系统物料组成和热力学方法 4、定义流股和设备 5、运行模拟和模拟结果 ChemCAD计算输出结果 3.3 能量衡算 化工生产中，需要通过能量衡算解决的问题： ⑴ 确定物料输送机械和其他操作机械所需功率。 ⑵ 确定各单元过程所需热量或冷量及其传递速率。 ⑶ 化学反应所需的放热速率和供热速率。 ⑷ 做好余热综合利用。 在物料衡算基础上进行能量衡算，能量衡算的步骤与物料衡算相同。 第三节 化学反应过程的能量衡算 能量衡算的基本概念 一、能量守恒定律 输入能量 + 生成能量 = 消耗能量 + 积累能量+ 输出能量 二、能量衡算方程 1.封闭体系 封闭体系特点：与环境只有能量交换，而无物质交换，如间歇操作过程，体系物质的动能、位能、压力能无变化，则： ΔU = Q + W 若体系与环境没有功的交换，即W = 0，则： Q =?U 2. 流动体系的能量衡算方程——物料连续通过边界进出 能量输入速率-能量输出速率=能量积累速率 连续稳定流动过程的总能量衡算方程为： 第三节 化学反应过程的能量衡算 q w T2 U p2 u2 T1 U2 p1 u1 Z Z2 U1 Z1 3. 热量衡算式及说明 ⑴ 热量衡算式 在反应器、蒸馏塔、蒸发器、换热器等化工设备中，总能量衡算式为： 封闭体系 Q = ?U 敞开体系 Q = ?H 对这些设备做能量衡算的实质就是进行热量衡算。 连续稳定流动体系的热量衡算： ?Q = ?H1–?H2 或?????? ?Q =