制药工程第六章热量衡算

第六章热量衡算6.1概述6.2热量衡算的基本原理6.3热量衡算的方法6.4热量衡算举例6.5加热剂、冷却剂及其他能量消耗的计算16.1概述当物料衡算完成后:对没有热效应的过程,可直接根据物料衡算结果和工艺要求进行设备的工艺设计，以确定设备的型式、数量和主要工艺尺寸。而对伴有热效应的过程,则还必须进行能量衡算,才能确定设备的主要工艺尺寸。∵在药品生产中，无论是进行物理过程的设备,还是进行化学过程的设备,大多存在一定的热效应,∴通常要进行能量衡算。2通过热量衡算确定如下设计参数:⑴设备的热负荷Q包括:换热器、反应器、塔设备等进一步确定换热面积F⑵加热剂、冷却剂的用量能量衡算的依据:⑴物料衡算结果⑵物料的热力学数据如定压比热、相变热、反应热等36.2热量衡算的基本原理6.2.1能量衡算的基本关系式能量衡算的理论基础:热力学第一定律，即能量守恒定律。能量有不同的表现形式，如内能、动能、势能、热能和功等。连续流动系统的总能量衡算式单位质量流体所吸收的热或放出的热

单位质量流体所接受的外功或所做的外功

单位质量流体的焓变

位能变化

动能变化

4设备的能量衡算时，位能变化，动能变化，外功等项相对较小，多数情况下，能量衡算可简化为热量衡算。∴流动系统总能量衡算式可简化为：热量衡算基本关系式Q-两部分热量之和上式只限于连续操作过程使用，不适用于间歇过程，且没有包括化学反应热。另一种形式：热衡算方程

热衡算示意图Q1—载热体取出的热，Q2—热损失，负值。5当内能、动能、势能的变化量可以忽略且无轴功时，输入系统的热量与离开系统的热量应平衡，

由此可得出传热设备的热量平衡方程式为式中:Q1—物料带入设备的热量，kJ或kJ/h；Q2—加热剂或冷却剂传给设备及所处理物料的热量，kJQ3—过程的热效应，kJ或kJ/h；Q4—物料带出设备的热量，kJ或kJ/h；Q5—加热或冷却设备所消耗的热量或冷量，kJ或kJ/h；Q6—设备向环境散失的热量，kJ或kJ/h。(6-1)6在上式，应注意除Q1和Q4外，其它Q值都有正负两种情况。例如，当反应放热时，Q3取“+”号；反之，当反应吸热时，Q3取“”号，这与热力学中的规定正好相反。由式(6-1)可求出Q2，即设备的热负荷。若Q2为正值，表明需要提供热量，即需要加热；反之，则表明需要移走热量，即需要冷却。此外，对间歇操作∵不同时间段内的操作情况可能不同∴应按不同的时间段分别计算Q2的值，并取其最大值作为设备热负荷的设计依据。为求出Q2，必须求出式(6-1)中其它各项热量的值。76.3热量衡算的方法6.3.1计算基准在计算Qi之前，要确定一个计算基准。①数量上基准②相态基准(基准态)数量上基准:

①按1kmol或1kg物料为计算基准;

②用设备的小时工作量为计算基准。相态基准(基准态):∵热衡算中使用热力学函数焓，焓无绝对值，只有相对某一基准态的相对值∴热量衡算时需要规定基准态一般，把0℃和1.013105Pa下的某一相态为计算基准。对反应过程，常以25℃和1.013105Pa为计算基准。基准态可以任意规定,不同物料可使用不同的基准态,但对同一种物料其进口和出口只能使用相同基准态

86.3.2热容法⊿P=0、无化学反应、无相变时，过程吸收或放出的热量可用热容法计算—显热的计算即

式中:G-输入或输出设备的物料量，kg或kg/h或kmol/ht0—基准温度，℃；t2—物料的实际温度，℃；Cp—物料的定压热容，kJkg-1℃-1或kJkmol-1℃-1若已知物料在所涉及温度范围内的平均定压热容，则式中:Cp—物料在(t0～t2)℃范围内的平均定压热容，

kJkg-1℃-1或kJkmol-1℃-1(6-2)(6-3)9⑴Cp与T的关系:①查图法:

烃类化合物的Cp-T图可在有关手册中查得;

≤化工工艺设计手册≥第三版(上)②列表法:

不同温度下的Cp列表卢焕章.石油化工基础数据手册.化学工业出版社，1978③

函数表达式(气体数据较全):式中:a、b、c、d-物质的特性常数，可从有关手册查得。Cp-理想气体的热容;≤化工设计≥.黄璐:P401(6-4)(6-5)0001011工程项目建设设基本程序(7步)1213（2）平均热容容假如物质在在T1～T2范围之内Cp–T成直线关系,则Cp=[(Cp)T1+(Cp)T2]/2⑶Cp与P的关系:①固体热容与与P无关②Cp液体在临界点附附近P的影响明显显，一般条条件下可忽忽略③P对理想气体体的热容无无影响④P对真实气体体热容影响响不大，在在临界点附附近影响明明显(见≤化工设计≥≥.黄璐:P177图5.4和例5.2)14①理想气体混混合物:Cpo—混合气体的的理想气体体定压摩尔尔热容；Cpio—混合气体中中i组分的理想想气体定压压摩尔热容容；Ni—i组分的摩尔尔分数。②真实气体混混合物:离临界状态态远时按上上式近似计计算临界状态附附近校正(见≤化工设计≥≥.黄璐P178例题)③液体混合物物:工程计算中中常用加合法估算液体混混合物热容容,公式与理想想气体混合合物计算公公式相同.⑷混合物热容容生产上遇到到的大部分分是混合物物，根据混混合物内各各物质的热容和组成成进行推算(6-6)15⑸热容的单单位①摩尔热容容:每1mol或每1kmol物质温度升升高1℃所需要的热热量.单位:kJ/(mol·K)，kJ/(kmol··K)………等②比热容每1g或每1kg物质温度升升高1℃所需要的热热量单位:kJ/(kg·K)，J/(g··K)………等③单位换算比热容=摩尔热容/M摩尔热容=比热容×MM—相对分子质质量166.3.3物理变化热热Qp(相变热和浓浓度变化热热)指物料的浓浓度或状态态发生改变变时所产生生的热效应应⑴相变热物质从一相相转变至另另一相的过过程，称为为相变过程程如蒸发、冷冷凝、熔融融、结晶、、升华、凝凝华等。相变过程常常在恒温恒恒压下进行行，所产生的热热效应称为为相变热。∵相变过程中中，体系T不改变，故故相变热常称为潜热。∵蒸发、熔融融、升华过程要克服服液体或固固体分子间的相相互吸引力力∴这些过程均均为吸热过程，按式(6-1)中的符号规规定，其相相变热为负值；反之，冷凝、结晶晶、凝华过程的相变变热为正值。17各种纯化合合物的相变变热可从有有关手册、、文献中查查得。⑵浓度变变化热恒温恒压下下，溶液因因浓度发生改改变而产生的热热效应，称为浓度变化热热。药品生产中中，以物质质在水溶液中的的浓度变化化热最为常见。。但除某些酸、碱水溶溶液的浓度变化化热较大外外，大多数物物质在水溶溶液的浓度度变化热并并不大，不不会影响整整个过程的的热效应。。①溶解热固体、液体体或气体溶溶质溶解于溶剂剂中吸收或或放出的热热量有积分溶解热热与微分溶解热热之分181)积分溶解热热恒温恒压下下，将1摩尔溶质溶解于n摩尔溶剂中形成组成成为x的溶液时的的总热效应应称为积分溶解热热，用符号Hs表示。常见物质在在水中的积积分溶解热热可从有关关手册或资资料中查得得。P69见表5-1.在25℃下,1mol硫酸用水逐逐渐稀释,不断取出过过程放出的的热量,保持温度25℃用来计算:数据中可看看出:加入的水量量愈多,累计放出的的热量愈多多,累计放出的的热量与溶液液的的组组成成有关关.19表6-125℃时时，，H2SO4水溶溶液液的的积积分分溶溶解解热热H2O摩尔数n/mol积分溶解热Hs/kJmol-1H2O摩尔数n/mol积分溶解热Hs/kJmol-10.515.745073.391.028.0910074.02241.9520074.99349.0350076.79454.09100078.63558.07500084.49660.791000087.13864.6410000093.701067.0750000095.382572.3596.2520用来来计计算算::积分分溶溶解解热热，，浓度度的的函函数数，，温度度的的函函数数。。#把溶溶质质溶溶于于溶溶剂剂中中形形成成某某一一含含量量溶溶液液时时的的热热效效应应。。#把溶溶液液自自某某一一含含量量冲冲淡淡（（或或浓浓缩缩））到到另另一一含含量量的的热热效效应应。。21对于于一一些些常常用用的的酸酸、、碱碱水水溶溶液液，，也也可可将将溶溶液液的的积积分分溶溶解解热热数数据据回回归归成成相相应应的的经验验公公式式，以以便便于于应应用用。。例如如：：硫酸酸的积积分分溶溶解解热热可可按按SO3溶于于水水的的热热效效应应用用下下式式估估算算(6-7)式中中:Hs——SO3溶于于水水形形成成硫硫酸酸的的积积分分溶溶解解热热kJ/(kgH2O)m——以SO3计，，硫酸酸的的质质量量分分率率；；t——操作作温温度度，，℃。22又如如，，硝酸酸的积积分分溶溶解解热热可可用用下下式式估估算算(6-8)式中中:Hs——硝酸酸的的积积分分溶溶解解热热，，kJ/molHNO3；n——溶解解1molHNO3的H2O的摩摩尔尔数数，mol。再如如，，盐酸酸的积积分分溶溶解解热热可可用用下下式式估估算算(6-9)式中中:Hs——盐酸酸的的积积分分溶溶解解热热，，kJ/molHCl；n——溶解解1molHCl的H2O的摩摩尔尔数数，，mol。232)微分分溶溶解解热热恒温温恒恒压压下下，，1kmol（或或1kg）溶溶质质溶溶解解于于含量量为为x的无无限限多多溶溶液液中中（即即溶溶解解后后溶溶液液的的含含量量仍仍可可视视为为x）时时所所放放出出的的热热量量。单位位：：kJ/kmol，kJ/kg…………等用来来计计算算：：如果果吸吸收收时时吸吸收收剂剂的的用用量量很很大大，，在在吸吸收收时时溶溶液液含含量量变变化化很很小小，，则则吸收收所所放放出出的的热热量量等于于该该含含量量的的微分溶解热乘乘以被吸收的的吸收质的数数量。24②积分稀释热恒温恒压下，，将一定量的的溶剂加入到到含1摩尔溶质的溶溶液中，形成成较稀的溶液液时所产生的的热效应称为积分稀释热，简称稀释热。显然，两种不同浓度度下的积分溶溶解热之差就是溶液由一一种浓度稀释释至另一种浓浓度的积分稀稀释热。25例如，向由1molH2SO4和1molH2O组成的溶液中中加入5mol水进行稀释的的过程可表示示为由表6-1可知:1molH2SO4和6molH2O组成的H2SO4水溶液的积分分溶解热为60.79kJmol-1，1molH2SO4和1molH2O组成的H2SO4水溶液的积分分溶解热为28.09kJmol-1，则上述稀释释过程的浓度度变化热或积分稀释热为26例6-1在25℃和1.013105Pa下，用水稀释释78%的硫酸水溶液液以配制25%的硫酸水溶液液。拟配制25%的硫酸水溶液液1000kg，试计算：78%的硫酸溶液和和水的用量；；配制过程中H2SO4的浓度变化热热。解：(1)78%的硫酸酸溶液液量和和水的的用量量设设为为78%的硫酸溶溶液的的用量量，为为水的的用量量，则则联解式式(a)、(b)得=320.5kg，=679.5kg(a)(b)硫酸平平衡总物料料平衡衡27(2)配制过过程中中H2SO4的浓度度变化化热配制前前，H2SO4的mol均为配制前前H2O的摩尔尔数为为则由表6-1用内插插法查查得kJmol-1配制后后H2O的摩尔尔数变变为则由表6-1查得kJmol-1Qp=(-)=(-)=8.604104kJ×286.3.4化学变变化热热(反应热热)过程的的化学学变化化热可可根据据反应进进度和化学反反应热热来计算算，即即式中:—反应进进度，，mol；—化学反反应热热，kJmol-1。以反应应物A表示的的反应应进度度为式中:nA0—反应开开始时时反应应物A的摩尔尔数,mol;nA—某时刻刻反应应物A的摩尔尔数，，mol；A—反应物物A在反应应方程程式中中的计计量系系数。。(6-10)(6-11)29对同一一化学学反应应而言言，以以参与与反应应的任任一组组分计计算的的反应应进度度都相相同。。但反应进进度与与反应应方程程式的的写法法有关关。例如如，氢氢与氧氧的热热化学学方程程式为为当反应应进度度为2mol时，化化学变变化热热为若将氢氢与氧氧的热热化学学方程程式改改写为为而其它它条件件均不不变，，则变为1mol，化学学变化化热为为可可见,与反应应方程程式的的写法法有关关，但但化学学变化化热不不变kJ/molkJ/mol(放热)30化学反反应热热可从从文献献、科科研或或工厂厂实测测数据据中获获得。。当缺少少数据据时，，可由由生成热热或燃烧烧热数数据经经计算算而得得。产物反反应物物式中—反应物物或产产物在在反应应方程程式中中的计计量系系数；；—反应物或产产物的标准准生成热，，kJ/mol。物质的标准准生成热数数据可从有有关手册中中查得。但应注意:一般手册中中标准生成成热的数据据常用焓差差，即表表示，并并规定吸热为正，，放热为负负，这与式(6-1)中的符号规规定正好相相反。(6-12)由盖斯定律律得由生成热计计算:31由燃烧热计计算:由盖斯定律律得反反应应物产产物式式中—反应物或产产质的标准准燃烧热，，kJ/mol。

物质的的标准燃烧烧热也可从从有关手册册中查得。。化学反应热热与反应物物和产物的的温度有关关。若反应在标准状态(25℃和1.013105Pa)下进行，则则化学反反应热又称称为标准化学反反应热。(5-13)32任意温度t℃下化学反反应热的计计算:若反应在t℃下进行，，且反应物物和产物在在(25-t)℃之间均无无相变化，，则可设计计如下热力力学途径:反应物t℃反应物25℃产物25℃产物t℃(25-t)iCpi(t-25)iCpi由盖斯定律律得:反应物产产物式中:t—反应温度，，℃；Cpi—反应物或产产物在(25～t)℃之间的平均定压比比热，kJmol-1℃-1。+(25-t)iCpi+(t-25)iCpi=(6-14)33若某反应物物或产物在在(25～t)℃之间存在在相变，例例如，若反反应物中的的j组分在温度度t(25<t<t)时发生相变变，则可设设计如下热热力学途径径:反应物首先先从25℃相相变变温度t相变温度t反应温度t(25-t)iCpijrj(t-t)iCpi=+(t-25)iCpi+(25-t)iCpi+jrj+(t-t)iCpi(6-15)过程的热效效应由物理变化化热和化学变化热热两部分组成成,即346.3.5加热或冷却却设备所消消耗的热量量或冷量-Q5对稳态操作作过程，；；对非稳态操操作过程，，如开车、停车以及各种间歇操作过过程，Q5可按下式计计算式中:G—设备各部件件的质量，，kg；Cp—设备各部件件材料的平平均定压比比热，kJ/kg-1℃-1；t1—设备各部件件的初始温温度,℃；t2—设备各部件件的最终温温度，℃。∵与其他各项项热量相比比，Q5的数值一般般较小∴Q5常可忽略不不计。(6-16)356.3.6热散失—Q6设备向环境境散失的热热量Q6可用下式计计算(6-17)式中:T—对流-辐射联合传传热系数,Wm-2℃-1；AW—与周围介质质直接接触触的设备外外表面积，，m2；tW—与周围介质质直接接触触的设备外外表面温度度，℃；t—周围介质的的温度，℃；—散热过程持持续的时间间，s.工程设计中中,取Q6=0.05×Q1366.3.7热量衡算的的步骤(1)明确衡算目目的，如通过热热量衡算确确定某设备或装装置的Q、加热剂或或冷却剂的的消耗量等等数据。(2)明确衡算对对象，划定定衡算范围围，并绘出热量量衡算示意意图。为了计算方方便，常结结合物料衡衡算结果，，将进出衡衡算范围的的各股物料的的数量、组组成和温度度等数据标在在热量衡算算示意图中中。(3)收集与热量量衡算有关关的热力学学数据，如定压比热、、相变热、、反应热等。(4)选定衡算基基准。(5)列出热量平平衡方程式式，进行热热量衡算。。(6)编制热量平平衡表。376.4热量衡算举举例-(1)反应过程例6-2物料衡算数数据如表4-3所示。已知加入甲甲苯和浓硫硫酸的温度度t进均为30℃，脱水器的排水温温度为65℃，磺化液的的出料温度度为140℃，甲苯与硫硫酸的标准准化学反应应热为117.2kJmol-1(放热)，设备(包括磺化釜釜、回流冷冷凝器和脱脱水器,下同)升温所需的的热量为1.3×105kJ，设备表面面向周围环境境的散热量量为6.2×104kJ，回流冷凝凝器中冷却水移移走的热量量共9.8×105kJ。试对甲苯磺化过程进行热热量衡算。。38热力学数据据为：原料甲苯苯的定压压比热为为1.71kJkg-1℃-1；98%硫酸的定定压比热热为1.47kJkg-1℃-1；磺化液的的平均定定压比热热为1.59kJkg-1℃-1；水的定压压比热为为4.18kJkg-1℃-1。39解：热量衡算算的目的的:确定磺化化过程中中的补充充加热量量。衡算对象象:甲苯磺化化装置(包括磺化化釜、回回流冷凝凝器和脱脱水器等等)。若将过程的热热效应作为输入入热量来来考虑，，则可绘绘出如图图5-1所示的热热量衡算算示意图图。图6-1甲苯磺化化装置热热量衡算算示意40P61输

入物料名称质量/kg质量组成/%纯品量/kg原料甲苯1000甲苯99.9999水0.11浓硫酸1100硫酸98.01078水2.022总计2100

2100输

出磺化液1906.9对甲苯磺酸78.71500.8邻甲苯磺酸8.83168.4间甲苯磺酸8.45161.1甲苯1.0520.0硫酸1.8535.2水1.1221.4脱水器排水193.1水100193.1总计2100

2100表4-3甲苯磺化化过程的的物料平平衡表41则热量平平衡方程程式可表表示为取热量衡衡算的基准温度度为25℃，则反应中共共加入98%浓硫酸的的质量为为1100kg，其中含含水22kg。若以SO3计，98%硫酸的质质量分率率为80%。由式(6-7)得42反应结束束后,磺化液含含硫酸35.2kg,水21.4kg。以SO3计,硫酸的质质量分率率为50.8%。则所以反应消耗耗的甲苯苯量为979kg，则43Q4=1906.9×1.59××(140-25)+193.1××4.18(65-25)=3.81×105kJQ5=1.3××105kJQ6=6.2××104kJQ7=9.8××105kJ∴Q2=Q4+Q5+Q6+Q7-Q1-Q3=2.16×105kJ热量衡算算结果见见表6-2.44表6-2甲苯磺化化过程热热量平衡衡表456.4热量衡算算举例-(2)物理过程程化工(制药)生产中，，有各种各各样的物物理过程程，如：汽化化、分流流、溶液液稀释、、增湿、物物理吸收收和蒸馏馏以精馏过过程为例例（1）目的：①确定QC和QB②确定G冷却水和G蒸汽图6-2精镏塔热热量衡算算示意46（2）计算步步骤：①确定定衡算算范围围（虚虚线表表示））②确定定衡算算基准准Kmol/h以进入入精馏馏塔物物料量量为基基准，，Kg/h以0℃液态为为基准准③建立立热量量衡算算式对方框框1：对方框框2：QF—进塔物物料带带入热热，kJ/h；QB—再沸器器加热热剂带带入热热，kJ/h；QR—回流液液带入入热，，kJ/h；QW—塔釜液液带出出热，，kJ/h；QV—塔顶上上升蒸蒸汽带带出热热，kJ/h；QL—热损失失，kJ/h；QC—冷凝器器冷却却剂取取出的的热即即冷凝凝器的的热负负,kJ/h；QD—塔顶馏馏出物物带出出热，，kJ/h；47④列出出物料料平衡衡表⑤查组组分基基础热热数据据△H、Cp、常数数a、b、c、d等⑥求QiQL=0.05××QF⑦带入式式1和式2分别求求出QC和QB⑧求G冷却水水和G蒸汽⑨列出出热量量衡算算表486.5载热体体及其其他能能量消消耗的的计算算6.5.1常用的的载热热体(加热剂剂或冷冷却剂剂)制药生生产中中，需需要使使用热载体体取出或或供给给热量量。∵制药生产的的工艺艺特点点和操操作条条件多多种多多样，，对热载载体的的价格、、稳定定性、、适用用温度度范围围、毒毒性等多个方方面都都有不不同的的要求求∴设计计者要要在众众多热热载体体中选选择合合适的的种类类和品品牌。。工业上上常用用的载载热体体：（1）饱和和蒸汽汽：广泛使使用优点：①安全全；②②P与T一一对对应，，经调调P可控T③加热剂剂时，，相变变，给给热系系数大大缺点：加热温温度受受限制制；低压蒸蒸汽,T≤150℃，P≤0.48中压蒸蒸汽，T≤180℃，P≤0.98MPa；高压蒸蒸汽，T=270℃，P=12.5MPaMPa49（2）加压压或常常压热热水：∵无相相变，，K小∴用用的少少但应充充分利利用加加热蒸汽冷冷凝水水和废废热水水利用（3）矿物物油：常压下下，进进行均均匀的的高温温加热热时，，可选选用矿矿物油油、加加热温温度可可达225℃。缺点:粘度大大，给给热系系数小小。（4）有机机高温温载热热体：工业上上常用用:联苯、、联苯苯醚、、道热热姆、、联甲甲苯甲甲烷等等优点：Tb高，化化学性性质稳稳定如：道道热姆姆，200℃Ps=0.025Mpa；350℃Ps=0.537MPa∵Ps低∴设设备压压力低低，具具有可燃性性但无爆炸炸危险险，毒性低低，黏黏度比比矿物物油低低,传热效效果好好。缺点：极易渗渗漏50（5）熔盐盐硝酸钠钠、亚亚硝酸酸钠、、硝酸酸钾等等组成成的低低熔混混合物物加热温温度＞＞380℃时，可可用图6-3反应器器邻二甲甲苯氧氧化工工段就有熔熔盐循循环系系统氧化过过程放放热51（6）烟道道气当加热热T＞300～500℃时使用用。烟道气气T≥1000℃℃，但给给热系系数小小（7）电加加热T＜500℃清洁,效率高高,加热速速度快快,操作控控制方方便,使用T范围广广但成本本高,常用于于加热热量不不大的的场合合（8）空气气水源不不足地地区可可使用用空气气作为为冷却却剂T气温≤35℃℃的地区区空气气作为为冷却却剂是是合适适（9）水最常用用的冷冷却剂剂。可可用湖水、、河水水、井井水等直流流水。。规模稍稍大的的化工工企业业，一一般都都设有有循环水水系统统。526.5.2冷冻剂剂和载载冷体体⑴冷冷冻剂剂冷冻循循环的的循环环介质质，起起热量量传递递的中中介作作用。。工业常常用：NH3，CO2，氟氟里里昂昂，，CH4，C2O，C2=，C3=等。。53图6-454⑵载冷冷体体通常常为为冷冻冻盐盐水水，是是氯化化钠钠、、氯氯化化钙钙、、氯氯化化镁镁等盐类类的的水水溶溶液液，，所所能能达到到的的低低温温与与盐盐水水的的冻冻结结温温度度有有关关。被冷冷物物料料的的最最低低温温度度不不能能低低于于所所选选冷冷冻冻盐盐水水的的最低低冻冻结结温温度度，高高于于最最低低冻冻结结温温度度若若干干度度。。氯化化钙钙水水溶溶液液的最最低低冻冻结结温温度度为为-55℃℃（相相应应的的含含量量为为29.9%），，而而物料料被被冷冷却却到到的的温温度度应不不低低于于-45℃℃。氯化化钠钠水水溶溶液液的最最低低冻冻结结温温度度为为-21.2℃℃（相相应应的的含含量量为为22.4%），，而而物物料料被被冷冷却却到到的的温温度度应应不不低低于于-12℃℃。若物物料料：：0℃℃≤≤T被冷冷≤25℃℃采用用冷冷冻冻盐盐水水溶溶液液T被冷冷＞25℃℃采用用深深井井水水(18℃℃～19℃℃)55566.5.3载热热体体用用量量计计算算(1)间接接蒸蒸汽汽加加热热时时的的蒸蒸汽汽消消耗耗量量若以以0℃为基基准准温温度度，，间间接接蒸蒸汽汽加加热热时时水水蒸蒸汽汽的的消消耗耗量量可可用用下下式式计计算算(6-18)式中:W—蒸汽消耗耗量,kg或kgh-1;Q2—由蒸汽传传递给物物料及设设备的热热量，kJ或kJ/h;△Hv—饱和蒸汽汽的冷凝凝热,kJ/kg;Cp—冷凝水的的平均定定压比热热,取4.18kJkg-1℃-1;T,t——分别为蒸汽的冷冷凝温度度和冷凝水的的出口温温度,0C;—热效率。。保温设备备取0.97～0.98;不保温设设备取0.93～0.95。57(2)直接蒸汽汽加热时时水蒸汽汽的消耗耗量若以0℃为基准准温度，，直接蒸蒸汽加热热时水蒸蒸汽的消消耗量可可用下式式计算(6-19)式中t—被加热液液体的最最终温度度，℃。(3)水、冷冻冻盐水和和空气等等冷却剂剂的消耗耗量式中:W—冷却剂的的消耗量量，kg或kgh-1；Cp—冷却剂的的平均定定压比热热，kJkg-1℃-1；t1—冷却剂的的初温，，℃；t2—冷却剂的的终温，，℃。(6-20)58定压比热热与温度度的关系系:水和空气气的定压压比热均均随温度度而变化化，但变化并并不显著著。一般情况况下:水的定压压比热可可取4.18kJkg-1oC-1，空气的定定压比热热可取1.01kJkg-1oC-1。氯化钠水水溶液的的定压比比热与温温度和浓浓度有关关，如P78表5-5所示。59(4)燃料的消消耗量的的计算式中:G—燃料的消消耗量,kg或kgh-1;—燃烧炉的的热效率率,一般燃烧烧炉的值可取0.3～0.5,锅炉的值可取0.6～0.92;Qp—燃料发发热量量,kJkg-1。表6-6几种燃燃料的的发热热量燃料的的消耗耗量可可用下下式计计算(6-21)60⑸电能的的消耗耗量的的计算算电能的的消耗耗量可可用下下式计计算(6-22)式中:E——电能的的消耗耗量,kWh(1kWh=3600kJ)；—电热装装置的的热效效率,一般可可取0.85～0.95。616.5.4压缩空空气的的消耗耗量的的计算算一般情情况下下，压压缩空空气的的消耗耗量均均要折折算成成常压(1.013105Pa)下的空气体体积或体积流流量。∴首先要要计算算出压缩空空气的的压强强以及操作状状态下下的空空气体体积或体积流流量。。⑴每次次操作作将设设备中中的液液体全部压压完时压缩缩空气气消耗耗量以常压压(1.013105Pa)下的空空气体体积计计，一一次操操作所所需的的压缩缩空气气消耗耗量为为(6-23)式中:Vb—一次操操作所所需的的压缩缩空气气体积积，m3/次；VT—设备容容积，，m3；P—压缩空空气在在设备备内建建立的的压强强，Pa。62⑵每次仅将将设备中的的部分液体压压出时的压缩空气气消耗量以常压(1.013105Pa)下的空气体体积计，一一次操作所所需的压缩缩空气消耗耗量为式中——设备的装料料系数；V1——每次压送的的液体体积积，m3。63⑶搅拌液体时时压缩空气气消耗量以常压(1.013105Pa)下的空气体体积计，一次操作所所需的压缩缩空气消耗耗量为(6-25)式中:K——系数，缓和和搅拌取24，中等强度度搅拌取48，强烈搅拌取取60；A—被搅拌液体体的横截面面积，m2；—一次搅拌操操作持续的的时间，h。646.5.5真空抽气量的计算⑴抽吸液液体物料一次抽吸操操作所需的的抽气量为为式中Pk—设备中的剩剩余压强，，Pa。⑵真空抽抽滤式中C—经验常数，，可取15～18；A—真空过滤器器的过滤面面积，m2；—一次抽滤操操作持续的的时间，h。(6-27)(6-26)65⑶真空蒸蒸发∵由设备、管管道等连接接处漏入的空气气以及溶液中的不不凝性气体体在冷凝器内内积聚∴使P被冷凝蒸汽汽下降，致冷冷凝器的K显著减小∴必须从冷凝凝器中连续续抽走空气气和不凝性性气体。在标准状态态(P0=1.013105Pa，T0=273.15K)下，1kg水蒸汽中约约含2.510-5kg的空气。