注册化工物料和能量平衡培训课件.ppt

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1、1甲苯(A)+苯(B)A，BA，BT问题A和B何者的挥发能力更大？2.当两相达到平衡时和何者大？所以，蒸馏的基本原理2精馏的基本原理3VAc<0.01%H2O4~7%HAc95%VAc16%H2O8~10%HAc75%其它b.pVAc73℃H2O100℃HAc118℃油相VAc98.5%H2O0.8~1.0%HAc<0.03%乙醛0.5~0.6%水相VAc1~2%H2O97%其它n=424物料和能量平衡涉及工业过程和化工过程的物料与能量分析、化学反应式；过程计算和物料平衡、能量平衡，质量守恒和能量守恒定律等。热力学过程理想气体和混合气体

2、的性质；热力学第一定律和能量守恒；相平衡、相图、生成热、燃烧热、反应热、热力学过程、热能综合利用；热力学第二定律和熵；制冷和热泵。5一、操作过程的种类及其物料和能量平衡间歇式反应器c随t变，不随V变。连续管式反应器c不随t变，随V变。连续式反应器c不随t变，不随V变。时间、空间、物质的量61.间歇操作过程:一次投料，一次出料，系统组成随时间而变化2.连续操作过程:连续进料和出料，设备各观测点的条件和组成不随时间而变化3.半连续操作过程(1)一次或分批进料,连续出料；(2)连续进料，一次或分批出料第一种分类法71.稳定过程：整个过程的温度

3、、压力、物料的数量以及系统的组成等操作条件均不随时间而变化，但设备内各点的操作条件有差别。2.不稳定过程:操作条件随时间而变化。第二种分类法8二、物料平衡1.物料衡算基本公式—质量守恒定律有化学反应发生时：2.物料衡算的基本方法—流程简图无化学反应时：9例1.摩尔分数为0.90CH4和0.10C2H6的天然气与空气在混合器中混合,得到的混合气含0.08的CH4。试计算100mol天然气应加入的空气量及得到的混合气的量。10进料含CH4：100mol×0.90=90mol混合气的量：90/0.08=1125mol加入空气的量：(1125-

4、100)mol=1025mol混合气的量=天然气的量+空气的量解：100mol天然气CH40.90C2H60.10Amol空气123混合器Mmol混合气CH40.08C2H6x空气11例2.工业制造水煤气是将水通过热的焦炭，这时发生如下两个反应：C(s)+H2O(g)→CO(g)+H2(g)(主要反应）CO(g)+H2O(g)→CO2(g)+H2(g)(少量反应）将如此获得的水煤气冷却至室温，即得CO、H2和CO2的气体混合物。假定制造时只有第一个反应发生，问25℃、101325Pa的每dm3水煤气的燃烧热是多少？12（设所有燃烧产物都

5、呈气态）已知数据如下：物质CO(g)CO2(g)H2O(g)110.54393.51241.84解:13计算中的技巧:恰当地选取计算基准（1）在计算广延性质及热和功时，先以单位物质的量为基准计算，然后再扩大到总体。14例3.27℃时，由恒温可逆膨胀至，试计算体积功。假设服从范德华状态方程。，由文献查得：对于解：对于15对于:16例4.某混合气体由CO、H2、N2组成，各组分的摩尔分数分别为0.200,0.300,0.500。现加入理论需要量的空气，使之在恒压下完全燃烧。已知空气中O2与N2的物质的量之比为1:4，混合气体及空气的温

6、度均为25℃，燃烧产物的温度为825℃,压力为101325Pa。求25℃压力为101325Pa的1m3混合气体燃烧时放热多少?17已知25～825℃范围内CO2、H2O(g)、N2的平均摩尔定压热容分别为45.23、38.24、。各物质的标准摩尔生成焓可查文献。18解：(1)以1mol混合气体作为物料衡算的基准，按反应加入理论需要量的空气后CO、H2、O2、N2、的物质的量分别为0.200、0.300、0.250、1.500mol，温度为25℃；最终CO2、H2O、N2的物质的量分别为0.200、0.300、1.500mol，温度为82

7、5℃。19CO，H2，O2N225℃CO2，H2O，N225℃CO2，H2O，N2825℃2021(2)在计算强度性质时，取的基准物质的量越简单越好。因为强度性质与物质的多少无关，故基准物质的量最好取为1mol。∴放热22例5.为了测定空气中微量的CO，使空气先通过干燥剂，然后通过装有某种催化剂的管子(这种催化剂可使CO在室温下几乎完全与O2作用而变为CO2)，用放在管子两端的热电偶测定进入与离开管子的气体的温度差。经片刻后，此温度差即达稳定，为3.2℃。试求空气中CO的摩尔分数。设空气中O2的摩尔分数为0.21，其余均为N2，空气的比

8、热容为。25℃时CO的标准摩尔燃烧焓为。过程可认为是绝热的。23解：设原有N2、O2、CO分别为0.79、0.21、mol，温度为T;最终N2、O2、CO2分别为、,温度为。N2，O2，COTN2，O2，C