熱量衡算
1計算方法與原則
1.1熱量衡算的目的及意義
熱量衡算的主要目的是為了確定設備的熱負荷。根據設備熱負荷的大小、所處理物料的性質及工藝要求再選擇傳熱面的形式、計算傳熱面積、確定設備的主要工藝尺寸。傳熱所需的加熱劑或冷卻劑的用量也是以熱負荷的大小為依據而進行計算的。 1.2熱量衡算的依據及必要條件
熱量衡算的主要依據是能量守恒定律，其數學表達式為
Q1+ Q2+Q3=Q4+Q5+Q6 式1
其中：
Q1——物料帶入到設備的熱量，kJ
Q2——加熱劑或冷卻劑傳給設備和所處理物料的熱量，kJ
Q3——過程熱效應，kJ
Q4——物料離開設備所消耗的熱量，kJ
Q5——加熱或冷卻設備所消耗的熱量，kJ
Q6——設備向環境散失的熱量，kJ
Q1（Q4）=Σ mCP(t2- t0) kJ 式2
m ——輸入或輸出設備的物料質量，kg
CP——物料的平均比熱容，kJ/(kg?℃)
t2——物料的溫度，℃
t0——基準溫度，℃
Q5=Σ CPM (t2-t1) kJ 式3
M——設備各部件的質量，kg
CP——設備各部件的比熱容，kJ/(kg?℃)
t1——設備各部件的初始溫度，℃
t2——設備各部件的最終溫度，℃
Q5+Q6=10%Q總 式4
熱量衡算是在車間物料衡算的結果基礎上而進行的，因此，車間物料衡算表是進行車間熱量衡算的首要條件。其次還必須收集有關物質的熱力學數據，例如比熱容，相變熱，反應熱等。本設計還將涉及到的所有物料的熱力學數據匯總成表4，以便于后期的計算。
1.3熱量衡算基準
因為物料衡算計算的是各個崗位的天處理量，所以熱量衡算計算的也是某個設備天換熱介質消耗量，同時溫度基準采用的是0℃做基準。當然，進行傳熱面積校核時，是根據批處理量計算。
2全車間物料熱力學數據的估算
2.1所用純化合物比熱的推算
式 5
式中M——化合物分子量；
ni——分子中同種元素原子數；
ci——元素的原子比熱容，kJ/(kg?℃)
原子 | Ca | 原子 | Ca | 原子 | Ca |
碳C | 1.8 | 氧O | 4.0 | 氮N | 2.6 |
氫H | 2.3 | 硫S | 5.5 | 其他 | 6.2 |
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查《制藥工程工藝設計》P111，得到原子的摩爾熱容相關數據，見表1
表1 元素原子的摩爾熱容單位：kcal/( kmol?℃)
(當物質為固體時，各原子的Ca取值近似值）
原子 | Ca | 原子 | Ca | 原子 | Ca |
碳C | 2.8 | 氧O | 6.0 | 氮N | 2.6 |
氫H | 4.3 | 硫S | 7.4 | 其他 | 8.0 |
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(當物質為液體時，各原子的Ca取值近似值）
而在實際生產的過程中遇到的物質大多是混合物，極少數的混合物有實驗測定的熱容數據，一般都是根據混合物內各種物質的熱容和組成進行推算的，其中雜質的含量極少，熱效應可以忽略不計。
在本次設計中所涉及到得液體混合物的熱容可以采用類似理想氣混合物的熱容的按分子組成加和的規律進行計算。即
CP = Σ Xi CPi0 式 6
式中 CP——液體混合物的定壓摩爾熱容，kJ/(kmol?℃)
Xi——液體混合物中ｉ組分的摩爾分數；
CPi0——液體混合物中純ｉ組分的定壓摩爾熱容
對于2（C13H20N3O2Cl M=285.77）
C0P(2)=4.187x91.4/285.77=1.34 kj/kg.℃
對于聯硼酸頻哪醇酯(C12H24B2O4 M=231.18)
CP(C12H24B2O4)=4.187*105.2/231.18=1.91 kj/kg.℃
對于醋酸甲（C2H3O2K M= 98.14）
CP(C2H3O2K)=4.187*38.8/98.14=1.66 kj/kg.℃
對于二甲亞砜（C2H6SO M= 83.95）
CP(C2H6SO)=4.187*45.4/83.95=2.26 kj/kg.℃
對于（PdCl2 M= 175.84）
CP(PdCl2)=4.187*48/175.84=1.14 kj/kg.℃
