浓硫酸稀释热热量衡算

1、浓硫酸稀释的热量衡算1、物料衡算衡算基准为小时。以 W表示表示各股物流的质量流量。流程示意图：查瑜酸工彳手册？X少武等编著、东南大学中的相关表格知25c的98%硫酸的密度33是 1.8310g/cm ,即 1831kg/m。其中 W1 3.18 1831 5822.58kg/h稀释器的总质量平衡：W1 W2 W3稀释器硫酸的平衡：0.98W1 0.35W3用W1 5822.58kg代入上面两方程解得：W2 10480.644kg/hW3 16303.224kg/h2、热量衡算固体、液体和气体溶质溶解于溶剂中吸收和放出的热量称为溶解热，手册给出的溶解热数据中，有积分溶解热与微分溶解热。积分溶解热

2、：以硫酸溶解于水形成硫酸水溶液说明积分溶解热的含义。在25c下把1mol硫酸用水逐渐稀释，在此过程中不断取出所放出的热量，使溶液温度保持在25C,这个过程所放出的热量称为积分溶解热。积分溶解热是浓度的函数，也是温度的函数。微分溶解热：微分溶解热系指1kmol（有时用1kg）溶质溶解于含量为 x的无限多的溶液中即溶解后溶液的含量仍可视为 x时所放出的热量KJ / mol, KJ / kmol, KJ/kg等单位表示。显然，微分溶解热是浓度的函数，也是温度的函数。方法一：经历公式法由瑜酸工彳手册？知，溶解imol硫酸于n mol水所放出的积分溶解热可用下式计算:17860 n1.798n4.186

3、8.word.zl式中Q-硫酸的积分溶解热（J / mol）;n-对于1 mol硫酸所用的水的摩尔数积分溶解热不仅可以用来计算把溶质溶于溶剂中形成某一含量溶液时的热效应，还可以用来计算把溶液自某一含量冲淡或浓缩到另一含量的热效应。在25c下将浓度为每 mol硫酸含n1 mol水的硫酸加水稀释，仍将继续有热量放出，直至其成为浓度为每 mol硫酸含n2 mol水时，保持硫酸溶液的温度为 25C,此两次热量之差17860 n2 17860 n1Q2 Q1 ( ) 4.18681.7983 n2 17860 n1式中Q2 Q1-1mol硫酸放出的稀释热（J/mol）n1-浓度为x1时1 mol硫酸所含

4、有的水的摩尔数n2-浓度为x2时1mol硫酸所含有的水的摩尔数具体计算如下：98%的浓硫酸对应的 n1 1000 0.02/180.11111000 0.98/9835%的稀硫酸对应的 n2 1000 0.65/18 10.11111000 0.35/98从而得在25c下把98%浓硫酸稀释为35%稀硫酸，并使硫酸溶液保持25c时产生的稀释热:17860 n217860 n1Q2 Q1 (1.7383 n2 1.7983 n1)4.18684.186817860 10.111117860 0.1111 1.7983 10.1111 1.7983 0.111159134.2393J/molH2SO

5、459.1342KJ /molH 2sO4进而彳导在25c下98%的浓硫酸稀释为 35%稀硫酸，并保持硫酸溶液温度为25 C,每小时产生的稀释热为5822.58 1000 0.98Q n (Q2 Q1)59.1342 3443136.102KJ98又查硫酸工彳手册？中表“硫酸和发烟硫酸的热燃量以0c为基准并采用内插法得25c时35%硫酸的热燃量为118.1 58.6 H1 (25 20) 58.6 73.475KJ /KG40 2045c时35%硫酸的热燃量为178.8 118.1H 2 (45 40) 118.1 133.275KJ / KG60 40热燃量之差为H H2 H1 133.27

6、5 73.475 59.8KJ /KG最后得在25C下98%硫酸稀释为35%硫酸，并保持硫酸溶液为45C,每小时产生的稀释热为 _ _ *Q Q W3 H 3443136.102 59.8 16303.2243443136102 974932.7952 2468203307KJ方法二：实验数值查表法由?硫酸工彳手册 神表“ 25C下硫酸溶解于水中的积分溶解热Q积和微分溶解热Q微知25c时98%硫酸的积分溶解热 Q积137.263KJ / KGH 2SO425c时35%硫酸的积分溶解热 Q2 683.70KJ / KGH 2sO4从而得在25c下把98%浓硫酸稀释为35%稀硫酸，并保持硫酸溶液为

7、25c的的稀释热：Q Q积i Q积25822.58 0.98 (683.70 37.263)3688652.525KJ进而彳导在25c下把98%的浓硫酸稀释为35%稀硫酸，并是硫酸溶液为25C,每小时产生的稀释热为_ _ *Q QW3H 3688652.525 59.8 16303.2242713719.73KJ方法三：修正的经历公式法由于汤姆逊曾提出的1 molH 2sO4溶于n0molH2O中时，放出稀释热的经历公式为17860 n0Q 4.1868,经此经历公式得出的结果与实验值相比存在较大的偏差，最大1.7983 n0负偏差为12%,最大正偏差为11.6%;蔡芝林的 瑜酸热效应的计算

8、文中对该公式做出了 ，一 ，一一，一，一20050 n0修正，修正后的硫酸稀释热的公式为Q 0 4.1868 ,经此计算公式得出的结果2.17 n0与实验值相比，准确性有明显的提高，最大负偏差减小到6.9%,最大正偏差减小到 6.2%,下面用修正的经历公式计算；98%的浓硫酸对应的 n1 1000 0.02/180.11111000 0.98/9835%的稀硫酸对应的 n2 1000 0.65/18 10.11111000 0.35/98从而得在25 c下把98%浓硫酸稀释为35%稀硫酸，并使硫酸溶液保持在25c下，产生的稀释热为：Q Q2 Q120050 n2 20050 n1 一 “c4.

9、18682.17 n2 2.17 n120050 10.1111 20050 0.11114.18682.17 10.11112.17 0.111116507.2799 976.5267 4.186815530.7532 4.186865024.1575J65.0242KJ进而彳导在25c下把98%的浓硫酸稀释为 35%稀硫酸，使硫酸溶液保持在 25c下，每小时产生的稀释热为Q* n (Q2 Q1) 5822.58 9：00 0.98 65.0242 378608664KJ又查硫酸工彳手册？中表“硫酸和发烟硫酸的热燃量以0c为基准并采用内插法25c时35%硫酸的热燃量为118.1 58.6H1

10、 (25 20) 58.6 73.475KJ / KG40 2045c时35%硫酸的热燃量为178.8 118.1H 2 (45 40) 118.1 133.275KJ / KG60 40热燃量之差为H H2 H1 133.275 73.475 59.8KJ/KG最后的25c的98%硫酸稀释为45c的35%硫酸每小时产生的稀释热为_ *Q Q W3 H 3786086.064 59.8 16303.2243786086064 97493279522811153269KJ3、三种方法计算硫酸稀释产生的稀释热的结果比较由以上三种关于积分溶解热的计算方法得出的数值结果知，并以基于实验数据查表法得出的

11、计算结果为基准；用方法一计算得出的结果的偏差为:( 2468203.307 2713719.732713719.73用方法三计算得出的结果的偏差为:1 100%9.05%2811153.269 2713719.73 ,2 100%3.59%2713719.73从而知修正后的关于硫酸积分溶解热的计算式得出的结果的准确性有较大的提高。将用这两种方法计算纯硫为了进一步说明方法一和方法二所计算的硫酸稀释热的差异, 酸稀释到不同浓度的硫酸产生的稀释热的数值比照方下表1不同浓度下实验数值查表法和汤姆逊经历公式法计算所得的稀释热的比较硫酸浓度实验数值查表法计算所得稀释热(kj/kg)汤姆逊经历公式法计算所得

12、稀释热(kj/kg)相对误差5754.4614745.7947-1.148710746.9251735.4114-1.541515741.0636720.4645-2.779720731.8526704.2616-3.770025720.9670686.7608-4.744530704.6384667.8783-5.216935683.7044647.2793-5.327640660.2584624.8380-5.364645634.7189600.2196-5.435450606.2486573.0892-5.469655572.3356543.1117-5.106160536.329150

13、9.7848-4.949365496.9732472.5641-4.911570453.0118430.5286-4.963075405.7009382.9666-5.603780350.4352328.4126-6.284385279.2596265.3594-4.977590185.8939191.92293.24329592.9470105.633013.64869837.262544.338218.98889918.589422.587821.5090从上面表格知在硫酸浓度低于 90%时，用汤姆逊曾提出的经历公式法即方法一计算硫酸的积分溶解热和溶解热的实验值即方法二比较，偏差不是很大：

14、但当硫酸浓度超过90%时，用汤姆逊曾提出的经历公式法计算得出的硫酸的积分溶解热和实验值比较，偏差很大，而且随着硫酸浓度的增大，其偏差也愈大。下表是硫酸积分溶解热的汤姆逊公式计算值、实验数据查表值和改进的经历公式计算值的综合比较表2 18c时imol硫酸液溶解于n0mol水中所产生的积分溶解热的实验值与计算值水摩尔数no积分溶解热Q(J / mol)实验数据查表值改进的经历公式计算值Bit(%)汤姆逊公式计算值Bit(%)0.0000000.11920967-5.1-120.2519202071-5.1-10.70.4333003316-0.5-4.50.6748904730+3.3+0.81.0067406325+6.2+5.31.5086308195+5.0+5.92.331068010381+2.8+5.64.001301012998+0.1+5.39.001511016155-6.9+ 1.519.