物料衡算2课件

4.2物理单元操作过程的物料衡算有物质交换的物理单元操作过程：①混合②分离机械分离传质分离萃取、吸附、吸收等能量分离：蒸发、结晶、蒸馏等例4-1一种废酸，组成为23%（质量%）HNO3，57%H2SO4和20%H2O。加入93%的H2SO4及90%的HNO3，要求混合成27%HNO3及60%H2SO4的混合酸，计算所需废酸及加入浓酸的数量。混合器废酸F1浓硫酸F2浓硝酸F3x11=0.23x12=0.57x13=0.20x31=0.9x33=0.1x22=0.93x23=0.07混合酸F4X41=0.27X42=0.6X43=0.13解：（1）画物料衡算简图，确定衡算体系。4.2.1混合过程的物料衡算

4.2物理单元操作过程的物料衡算混合器废酸F1浓硫酸F2浓硝酸F3x11=0.23x12=0.57x13=0.20x31=0.9x33=0.1x22=0.93x23=0.07混合酸F4X41=0.27X42=0.6X43=0.13（2）选择计算基准题中所给条件为质量分率，以质量作为计算基准较好。选取产生100kg混合酸为计算基准。（也可选择废酸作为计算基准，因为组成都是已知的。）（3）列物料衡算式总物料衡算式H2SO4物料衡算式HNO3物料衡算式混合器废酸F1浓硫酸F2浓硝酸F3x11=0.23x12=0.57x13=0.20x31=0.9x33=0.1x22=0.93x23=0.07混合酸F4X41=0.27X42=0.6X43=0.13列进出物流表：组分输入（kg）输出（kg）流股1流股2流股3流股4HNO39.61017.2827H2SO423.8336.27060H2O8.362.731.9213合计41.83919.2100例4-2有一个蒸馏塔，输入和输出物料量及组成如下图。输入物料1中A组分的98.7%自塔顶蒸出。求每千克输入物料可得到塔顶馏出物2的量及其组成。4.2.2蒸馏过程的物料衡算

4.2物理单元操作过程的物料衡算解：（1）划定衡算体系，如图所示。（2）选择计算基准以为计算基准。（3）列物料衡算式总物料衡算式A组分物料衡算式B组分物料衡算式浓度限制式过程限制式例4-3氨解吸过程在30℃和101KPa条件下进行，空气和氨水的摩尔比为2，进口空气不含氨，氨水含氨0.1%（摩尔%）。用一块塔板，塔板的莫弗里气相效率为75%。在30℃时氨-水的亨利系数为129KPa，求出口液相和气相组成。4.2.3吸收过程的物料衡算

4.2物理单元操作过程的物料衡算解：（1）画物料衡算简图，确定衡算体系。（2）选择计算基准以为计算基准，则（3）列物料衡算式总物料衡算式水的物料衡算式氨物料衡算式浓度限制式解：（3）列物料衡算式过程限制式联立上面方程求解得：（4）求解验算及列进出口物流表略。计算关键：（1）独立衡算体系的确定；（2）选择计算的着手点。有多个设备的过程可划分为多个衡算体系。4.2.4有多个设备过程的物料衡算

4.2物理单元操作过程的物料衡算例4-5有两个蒸馏塔的分离装置，将含50%苯、30%甲苯、20%二甲苯（均为摩尔百分数）的混合物分成较纯的三个馏份，其流程图及各流股组成如图所示。计算蒸馏1000mol/h的原料所得各流股的量及进塔Ⅱ物料的组成。4.2.4有多个设备过程的物料衡算

4.2物理单元操作过程的物料衡算解：（1）画物料衡算简图。（2）选择计算基准（3）列物料衡算式以为计算基准。首先进行自由度分析，以确定第一个衡算体系。塔Ⅰ塔Ⅱ总体系平衡式数333浓度限制式数110过程限制式数000变量数563设计变量数120（3）列物料衡算式再以塔Ⅰ为第二个物料衡算体系。总物料衡算式：苯的物料衡算式：甲苯的物料衡算式：故验算及进出物流表略。说明：（1）对于有多设备的过程，可划分为多个衡算体系，从哪一体系入手，可进行自由度分析；（2）当有大量多组分流股时，可列出许多方程，但独立方程的数目应等于设备数与物料组分数的乘积；（3）多设备多组成体系，可有多个衡算体系，但独立的衡算体系数目等于设备的数目。4.2.4有多个设备过程的物料衡算

4.2物理单元操作过程的物料衡算4.2物理单元操作过程的物料衡算作业：1.现有1000kg混酸，组成为26%HNO3、56%H2SO4及18%H2O，今需调