热量衡算幻灯片.ppt

热量衡算第1页，共18页，编辑于2022年，星期日势能势能Potential Energy 物体物体由于具有由于具有做功做功的形势而具有的能叫势能的形势而具有的能叫势能.它是储存于一个系统内的能它是储存于一个系统内的能量，也可以释放或者转化为其他形式的能量，由各物体间相对位置决定的能叫势能，又称量，也可以释放或者转化为其他形式的能量，由各物体间相对位置决定的能叫势能，又称作位能内部各部分之间的相对位置所确定的能叫做作位能内部各部分之间的相对位置所确定的能叫做“势能势能”。按作用性质的不同，可以分。按作用性质的不同，可以分为为引力势能引力势能、弹性势能、电势能和核势能等。力学中势能有引力势能、重力势能和弹力势、弹性势能、电势能和核势能等。力学中势能有引力势能、重力势能和弹力势能。能。第2页，共18页，编辑于2022年，星期日内能内能内能内能(internal energy)是物体或若干物体构成的系统（简称系统）内部一切微观粒子的一切运动是物体或若干物体构成的系统（简称系统）内部一切微观粒子的一切运动形式所具有的能量总和。内能常用符号形式所具有的能量总和。内能常用符号U表示，内能具有能量的量纲，国际单位是焦耳表示，内能具有能量的量纲，国际单位是焦耳（J）。）。第3页，共18页，编辑于2022年，星期日功功W：热力系通过边界与外界交换的机械能量，也是描述物体状态改变过程中能量变化的一种量度 设备的热量设备的热量 Q 热量，指的是由于温差的存在而导致的能量转化过程中所转移的能量。而该转化过程称为热交换或热传递。热量的公制为焦耳。第4页，共18页，编辑于2022年，星期日二：能量平衡方程1、能量基本方程 输入能量 输出能量=积累的能量2、间歇过程能量平衡方程3、连续过程能量平衡方程第5页，共18页，编辑于2022年，星期日 一、设备的热量平衡方程式一、设备的热量平衡方程式 对于有传热要求的设备，其热量平衡均可由下式表示：Q1+Q2+Q3=Q4+Q5+Q6 （7-1）式中 Q1物料带入到设备的热量 kJ；Q2加热剂或冷却剂传给设备或从设备带走的热量 kJ；Q3过程热效应 kJ；Q4物料离开设备所带走的热量 kJ；Q5加热或冷却设备所消耗的热量 kJ；Q6设备向环境散失的热量 kJ。为了求出式（7-1）中的Q2，即设备的热负荷，必须算出其他各项热量 第6页，共18页，编辑于2022年，星期日（一）Q1 与Q4Q1 与Q4均可用下式计算 Q1（Q4）=mct kJ （6-2）式中 m输入（或输出）设备的物料质量 kg；c物料的平均比热容 kJ/kg；t物料的温度 。计算Q1 与Q4时，是取标准状态，即0及1.013105Pa为计算基准。有时为了计算方便也可取物料的进口状态作为计算基准，这时Q1=0（二）Q5Q5 =mc(t2-t1)kJ 式中 M设备各部件的质量 kg；c设备各部件的比热容 kJ/kg；t1设备各部件的初始温度 ；t2设备各部件的最终温度 。第7页，共18页，编辑于2022年，星期日（三）Q6设备向环境散失的热量Q6可按下式计算：Q6=AT(tTt0)K J 式中 A设备散热表面积 m；T设备散热表面与周围介质之间的联合给热系数 W/（m）；tT与周围介质直接接触的设备表面温度 ；t0周围介质的温度 ；过程持续时间 s。以上分别介绍了Q1、Q4、Q5、Q6的计算，再能求出过程热效应Q3的数值，就可求出设备的热负荷Q2。Q2正值表示需对设备加热；负值表示需冷却。第8页，共18页，编辑于2022年，星期日二、过程热效应二、过程热效应化学过程的热效应包括化学反应热与状态变化热（一）化学反应热 化学反应热是指在一定温度下，化学反应所放出或吸收的热量。反应热不仅取决于化学反应本身的特征，还与反应的温度有关。为计算在各种温度下的反应热，规定当反应温度为298K及大气压时反应热的数值称标准反应热，习惯上用H表示，负值表示放热，正值表示吸热。1用标准生成热求反应热（生成物反应物）(负值为放热）KJ/mol 2用标准燃烧热求反应热（反应物生成物）(负值为放热）第9页，共18页，编辑于2022年，星期日3用键能求反应热（反应物生成物）(负值为放热）第10页，共18页，编辑于2022年，星期日键能表第11页，共18页，编辑于2022年，星期日例题；键能计算反应热乙烷制乙烯键的变化键能：第12页，共18页，编辑于2022年，星期日（反应物生成物）说明乙烷脱氢为吸热反应第13页，共18页，编辑于2022年，星期日7.3 常用热力学数据的计算常用热力学数据的计算 在进行热量衡算时，常会遇到手册中数据不全的情况。本节介绍常用的比热容、汽化热、熔融热、溶解热、燃烧热的计算方法。一、比热容一、比热容（一）气体的比热容对于压强低于5105Pa的气体或蒸汽均可作理想气体处理，其定容比热容为 Cv=4.187(2n+1)/M kJ/（kg）定压比热容为 Cp=4.187(2n+3)/M kJ/（kg）式中 n化合物分子中原子个数；M化合物分子量。第14页，共18页，编辑于2022年，星期日 （二）液体比热容（二）液体比热容大多数比热容在1.72.5 KJ/Kg水和液氨比热容4 KJ/Kg溶液比热容:C:溶液比热容固体比热容a 溶质百分率（三）固体比热容（三）固体比热容柯普法：M：分子量n：分子中同种原子数 元素比热容 元素比热容见书123 表：估算氢氧化钙的比热容？：估算苯胺的比热容？第15页，共18页，编辑于2022年，星期日二、汽化热二、汽化热1.克劳齐乌斯克莱普郎式克劳齐乌斯克莱普郎式 KJ/Kg i：液体在i（氏下的）下蒸汽压 M：液体分子量 2.特鲁顿法则特鲁顿法则KJ/Kg：沸点：分子量第16页，共18页，编辑于2022年，星期日.伦斯特方程伦斯特方程 KJ/Kg：分子量：沸点（）第17页，共18页，编辑于2022年，星期日.克拉贝龙克劳修斯公式（汽化热随温度变化公式）克拉贝龙克劳修斯公式（汽化热随温度变化公式）1,T1 P2,T2分别代表两组蒸汽的压力和对应温度H 单位为 Kj/Kg C时取.H 单位为 KCal/Kg C时取.第18页，共18页，编辑于2022年，星期日