能量衡算
物理学术语
能量衡算,根据能量守恒定律而进行的能量平衡的计算。在生产过程中,能量可能是热能电能机械能或其他能。
简介
energy balance如果是热能,则称做热量衡算。
在化工生产过程中,物料在不同单元间发生质量传递的同时,也伴随着能量的消耗、释放和转化。其中能量变化可以通过能量衡算确定。能量衡算是以热力学第一定律为依据,对生产过程或设备的能量平衡进行定量的计算,计算过程中要供给或移走的能量。能量是热能、电能、化学能、动能、辐射能的总称。化工生产中最常用的能量形式为热能,故化工设计中经常把能量计算称为热量计算。
(1)确定传热设备的热负荷:为设计传热型设备如反应器、结晶器、塔式设备、输送设备、压缩系统、分离等设备的形式、尺寸、传热面积等,以及各种控制仪表等提供参数;
(2)确定单位产品的能耗指标;
(3)为非工艺专业(热工、电、给水、冷暖)的设计提供设计条件等
原理和基准
能量衡算的基本依据是能量守恒定律。而能量守恒定律是以化工过程的能量衡算结果为基础进行的。本工艺所需的主要设备有泵、换热器、反应器、精馏塔等。输入生产系统的能量主要有电能、热公用工程带入的热量和原料的焓值,输出的能量主要有冷公用工程带走的热量和产物的焓值。
根据能量守恒定律,对于连续系统有:
Q + W + Q 损 = ΣHout -Σ Hin
Q ——设备的热负荷;Q=ΣHout -Σ Hin
W ——机械能,输入为正,输出为负;
Q 损——系统损失的热量,本计算书中忽略不计,即Q 损=0;
ΣHout——进料带入系统的能量之和,本计算书中即为物料焓值;
ΣHin——出料带出系统的能量之和,本计算书中即为物料焓值。
利用以上关系,可以对整个工艺系统或子系统进行能量衡算 误差Error:
ΔE= Q+W-(ΣHout -Σ Hin)
其他信息
工艺流程
与物料衡算相同,根据几个主要的操作单元,也将能量衡算分为三个工段, 即原料混合工段、烷基化反应工段、粗产品处理工段。能量衡算数据以总流程模拟为准。
任务
对于本厂,工艺采取年开工300天的连续操作,物料衡算的主要任务在于:确定工艺单元中物料输送机械(如泵)和其他操作机械所需要的功率, 以便于进行设备的设计和选型; 确定精馏等各个单元操作中所需要的热量或冷量以及传递速率,计算换热设备的尺寸,确定加热剂和冷却剂的消耗量,为后续设计中比如供汽、供冷、供水等专业提供设备条件;确定为保持一定反应温度所需移除或者加入的热传递速率,指导反应器的设计和选型; 提高热量内部集成度,充分利用余热,提高能量利用率,降低能耗; 最终计算出总需求能量和能量的费用,并由此确定工艺过程在经济上的可行性。
参考资料
最新修订时间:2024-05-21 14:27
目录
概述
简介
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