化工设计概论和化工制图--第五章-化工计算.ppt
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1、*设计概论化工制图 设计概概论与化工制与化工制图2024/5/21 周二1-*设计概论化工制图 工厂基本建工厂基本建设过程程 1 1、可、可行行性研究性研究 2 2、初步、初步设计 3 3、施工、施工图设计 4 4、施工、施工、试车、验收收 1 1、厂址、厂址选择 2 2、总平面平面设计 3 3、工、工艺设计1 1、工、工艺流程流程设计2 2、化工、化工计算算3 3、设备的的选型与型与设计4 4、车间布置布置设计5 5、管道、管道设计6 6、公用工程、公用工程7 7、向有关、向有关专业提供条件提供条件8 8、工程概、工程概预算算9 9、技、技术经济分析分析1010、安全生、安全生产与与环境保境
2、保护2024/5/21 周二2-*设计概论化工制图 第五章第五章 化工化工计算算 第一第一节 化工化工过程程一、化工一、化工过程分程分类 1 1、化学反、化学反应:有新物有新物质生成的生成的变化化类型。型。2 2、分离或提、分离或提纯:利用相利用相变如如 蒸蒸馏,结晶晶,萃取。萃取。3 3、混合、混合:利于加速利于加速传热传质,溶液溶液,乳乳浊液液,悬 浮液浮液。4 4、输送送:液体液体输送送,机械机械输送送,风力力输送。送。5 5、温度、温度、压力和相力和相变:温度可使物温度可使物质产生相生相变如冷凝如冷凝,蒸蒸发,熔化。温度可改熔化。温度可改变粘度粘度,溶解度溶解度,表面表面张力。力。压力
3、力对气体在液体中的溶解度有气体在液体中的溶解度有 很大影响。很大影响。2024/5/21 周二3-*设计概论化工制图 二、化工二、化工过程程综合合 1 1、过程程综合要求合要求:提出几个方案提出几个方案。2 2、过程分析和程分析和优化化:使使设备费和操作和操作费最低。最低。3 3、过程程选择:对比方案比方案,选择最好方案最好方案。三、化工三、化工过程参数程参数 1 1、温度、温度 2 2、压力力 3 3、流量、流量 4 4、组成成2024/5/21 周二4-*设计概论化工制图 第二第二节 物料衡算物料衡算一、物料衡算的意一、物料衡算的意义和作用和作用 物料衡算是化工物料衡算是化工计算中最基本、
4、最重要的算中最基本、最重要的内容之一,是内容之一,是进行化工行化工计算的基算的基础。对工厂技工厂技术经济指指标有有举足足轻重的影响。重的影响。二、物料平衡方程式二、物料平衡方程式 1 1、普遍、普遍应用的平衡式用的平衡式 输入量入量+产生量生量-输出量出量-消耗量消耗量=累累积量量 2 2、连续稳定定过程的平衡式程的平衡式 输入量入量+产生量生量=输出量出量+消耗量消耗量 3 3、间歇歇过程的平衡式程的平衡式 初始初始输入量入量+产生量生量=最最终输出量出量+消耗量消耗量2024/5/21 周二5-*设计概论化工制图 三、物料衡算的方法和步三、物料衡算的方法和步骤 1 1、收集、收集计算数据算
5、数据:原料原料,辅料料,中中间产物物,产品的品的规格。格。单位位时间 流量。消耗定流量。消耗定额。转化率化率,选择性性,收率。物收率。物 理化学常数。理化学常数。2 2、画物料流程、画物料流程图:物料衡算方框物料衡算方框图。3 3、确定衡算范、确定衡算范围:假假设一独立体系。一独立体系。4 4、选定定计算基准算基准:100kg kg/h:100kg kg/h。5 5、列出、列出输入入-输出物料平衡表:出物料平衡表:2024/5/21 周二6-*设计概论化工制图 例例5-1 5-1 用恒沸蒸用恒沸蒸馏法法,将含有将含有9595的乙醇水溶液的乙醇水溶液制成制成浓度达度达99.999.9乙醇水溶液乙
6、醇水溶液,以苯作溶以苯作溶剂。其流程及各物流的其流程及各物流的组成如成如图5-25-2所示。所示。试计算算每生每生产100100吨吨99.999.9乙醇水溶液乙醇水溶液,应向塔向塔A A加入加入的的:(1)95 (1)95的乙醇水溶液量的乙醇水溶液量;(2);(2)苯量。苯量。2024/5/21 周二7-*设计概论化工制图 例例5-15-12024/5/21 周二8-*设计概论化工制图 设:x=:x=苯的苯的输入量入量;y=95;y=95乙醇乙醇输入量入量;z=5;z=5乙乙醇醇输出量。出量。三个三个组分分,三个未知数三个未知数,可列出三个方程求解。可列出三个方程求解。1)1)苯的衡算苯的衡算
7、 x=0 x=0 2)2)乙醇的衡算乙醇的衡算 0.95y=0.999(100)+0.05z0.95y=0.999(100)+0.05z 3)3)总的物料衡算的物料衡算 x+y=100+zx+y=100+z 上三式上三式联立求解得立求解得:x=0 y=105.44(x=0 y=105.44(吨吨)z=5.44()z=5.44(吨吨)答答:应向塔向塔A A加入加入9595的乙醇水溶液的乙醇水溶液105.44105.44吨吨;苯苯为零。零。2024/5/21 周二9-*设计概论化工制图 输入入输出出95乙醇乙醇-合合计2024/5/21 周二10-*设计概论化工制图 第三第三节 能量衡算能量衡算能
8、量衡算能量衡算应用在如下几方面用在如下几方面 1 1、确定功率、确定功率:流体流体输送送,搅拌拌,过滤,粉碎等粉碎等单元操作所需元操作所需 功率。功率。2 2、确定、确定热量和冷量量和冷量:如蒸如蒸发,蒸蒸馏,冷凝冷凝,冷却所需冷却所需热量和冷量。量和冷量。3 3、确定供、确定供热速率及放速率及放热速率速率:化学反化学反应热效效应。4 4、确定、确定节能措施能措施:充分利用余充分利用余热,降低能耗降低能耗。2024/5/21 周二11-*设计概论化工制图 一、能量的形式和概念一、能量的形式和概念 1 1、动能(能(K K)表示物体作相表示物体作相对于于环境运境运动所具有的能量。所具有的能量。2
9、 2、势能(能(Z Z)表示物体在重力表示物体在重力场中受重力作用而具有的能中受重力作用而具有的能量。量。3 3、内能(、内能(U U)表示物体内分子、原子能量的宏表示物体内分子、原子能量的宏观尺度。尺度。4 4、热(Q Q)物体与物体与环境之境之间由于温差而引起由于温差而引起传递的能量。的能量。5 5、功(、功(W W)物体与物体与环境之境之间由于矢量位移而引起由于矢量位移而引起传递的的能量。能量。2024/5/21 周二12-*设计概论化工制图 二、能量平衡方程式二、能量平衡方程式 1 1、能量衡算的基本方程式、能量衡算的基本方程式 输入的能量入的能量-输出的能量出的能量=累累积的能量的能
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