物料衡算
根据质量守恒定律，以生产过程或生产单元设备为研究对象，对其进出口处进行定量计算，称为物料衡算。通过物料衡算可以计算原料与产品间的定量转变关系，以及计算各种原料的消耗量，各种中间产品、副产品的产量、损耗量及组成。
①物料衡算的基础
物料衡算的基础是物质的质量守恒定律，即进入一个系统的全部物料量必等于离开系统的全部物料量，再加上过程中的损失量和在系统中的积累量。
∑ G1= ∑ G2+ ∑ G3+ ∑ G4
∑ G2 ： —— 输人物料量总和；
∑ G3 ： —— 输出物料量总和；
∑ G4 ： —— 物料损失量总和；
∑ G5 ： —— 物料积累量总和。
当系统内物料积累量为零时，上式可以写成：
∑ G1= ∑ G2+ ∑ G3
物料衡算是所有工艺计算的基础，通过物料衡算可确定设备容积、台数、主要尺寸，同时可进行热量衡算、管路尺寸计算等。
②物料衡算的基准
(1) 对于间歇式操作的过程，常采用一批原料为基准进行计算。
(2) 对于连续式操作的过程，可以采用单位时间产品数量或原料量为基准进行计算。物料衡算的结果应列成原材料消耗定额及消耗量表。
消耗定额是指每吨产品或以一定量的产品 ( 如每千克针剂、每万片药片等) 所消耗的原材料量；而消耗量是指以每年或每日等时间所消耗的原材料量。
制剂车间的消耗定额及消耗量计算时应把原料、辅料及主要包装材料一起算入。
热量衡算
化工生产过程中包含有化学过程和物理过程，往往伴随着能量变化，因此必须进行能量衡算。又因生产中一般无轴功存在或轴功相对来讲影响较小，因此能量衡算实质上是热量衡算。生产过程中产生的热量或冷量会使物料温度上升或下降，为了保证生产过程在一定温度下进行，则外界须对生产系统有热量的加入或排除。通过热量衡算，对需加热或冷却设备进行热量计算，可以确定加热或冷却介质的用量，以及设备所需传递的热量。
①热量衡算的基础
热量衡算按能量守恒定律“在无轴功条件下，进入系统的热量与离开热量应该平衡”，在实际中对传热设备的衡算可由下式表示 ：
Q1 +Q 2 +Q 3 =Q 4 +Q 5 +Q 6 （算式1）
式中： Q 1 — 所处理的物料带入设备总的热量， KJ;
Q 2 — 加热剂或冷却剂与设备和物料传递的热量（符号规定加热剂加入热量为“ + ”，冷却剂吸收热量为“ - ”）， KJ;
Q 3 — 过程的热效率，（符号规定过程放热为“ + ”；过程吸热为“ - ”）
Q 4 — 反应终了时物料的焓（输出反应器的物料的焓）
Q 5 — 设备部件所消耗的热量，KJ;
Q 6 — 设备向四周散失的热量，又称热损失 ,KJ;
热量衡算的基准可与物料衡算相同，即对间歇生产可以以每日或每批处理物料基准。（计算传热面积的热负荷必须以每小时作为基准，而该时间必须是稳定传热时间）热量衡算温度基准，一般规定 25 ℃。热量衡算式中各项计算从 （算式1）式中可得：
Q2 =Q 4 +Q 5 +Q 6 -Q 1 -Q 3 (算式2)
式中各项可用以下计算方法：
（ 1 ） Q 1 和 Q 4 的计算
Q 1 和 Q 4 均可以用下式计算：
Q= ∑ m i c i T 1 (T 2 )
式中： m i — 反应物体系中组分 I 的质量， Kg;
c i — 组分 i 在 0—T ℃时的平均比热容， KJ/(Kg* ℃ ) 或 KJ/(Kmol ·℃ );
T 1 (T 2 )— 反应物系反应前后的温度，℃
（2） Q 3 的计算
Q3 作为过程的热效率分为化学反应热效应和物理过程热效应，在这次反应中由于物理过程热效应较低，相比化学反应热效应可忽略不计，故过程热效应可由下式表示：
式中 — 化学反应热效应， KJ ；
— 物理过程热效应， KJ ； ( 可忽略不计 ) 可通过标准化学反应热计算：
式中 — 标准化学反应热， KJ/mol ；
— 参与化学反应的 A 物质质量， Kg ；
—A 物质分子量。
反应体系中各物质标准焓为：
乙苯（ 40.219KJ/mol ）
苯（ 33.871 KJ/mol ）
甲苯（ 18.029KJ/mol ）
= （ 33.871+18.029-40.219 ） KJ/mol=51.86KJ/mol
= =(1000 ×35430×51.86/104.15)=17641860.78KJ
Q5= ∑ Micpi (T2—T1)
Mi—— 设备上 i 部件质量， kg ；
cpi—— 设备上 i 部件比热容， kJ ／ (kg · ℃ )
T1—— 设备各部件初温，℃；
T2—— 设备各部件终温，℃。
设备向四周散失的热量 (Q6) 的计算
Q6= ∑ A α t(TW2 一 T0)t × 10-3
A—— 设备散热表面积， m2 ；
α t—— 散热表面向四周介质的联合给热系数， W ／ (m2 · ℃ ) ；
Tw2—— 四壁向四周散热时的表面温度，℃；
To—— 周围介质温度，℃；
t —— 过程持续时间， s 。
由加热剂或冷却剂传给设备和物料的热量的计算
Q2=Q4+Q5+Q6-Q1-Q3
选定加热剂 ( 或冷却剂 ) ，即可从有关手册查出该物质 cp ，再确定其进出口温差Δ T ，则加热剂 ( 或冷却剂 ) 的用量为：
w=Q2 ／ cp · Δ T
Q2= κ A1 · ΔT m
κ —— 传热系数， kJ ／ (m2 · h ．℃ ) ；
Al—— 传热面积， m2 ；
Δ T m —— 对数平均温差，℃。
Δ T m=( Δ T1— Δ T2)/ln( Δ Tl ／Δ T2)
从上式即可计算所需的传热面积。对不需加热或冷却的设备可不必进行热量计算，此时水、汽等消耗量的确定可从同类型的生产车间取得。
热量衡算结束应列成动力消耗定额及消耗量表。
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