簡介
energg balance如果是熱能,則稱做熱量衡算。
在化工生產過程中,物料在不同單元間發生質量傳遞的同時,也伴隨著能量的消耗、釋放和轉化。其中能量變化可以通過能量衡算確定。能量衡算是以熱力學第一定律為依據,對生產過程或設備的能量平衡進行定量的計算,計算過程中要供給或移走的能量。能量是熱能、電能、化學能、動能、輻射能的總稱。化工生產中最常用的能量形式為熱能,故化工設計中經常把能量計算稱為熱量計算。
(1)確定傳熱設備的熱負荷:為設計傳熱型設備如反應器、結晶器、塔式設備、輸送設備、壓縮系統、分離等設備的形式、尺寸、傳熱面積等,以及各種控制儀表等提供參數;
(2)確定單位產品的能耗指標;
(3)為非工藝專業(熱工、電、給水、冷暖)的設計提供設計條件等
原理和基準
能量衡算的基本依據是能量守恆定律。而能量守恆定律是以化工過程的能量衡算結果為基礎進行的。本工藝所需的主要設備有泵、換熱器、反應器、精餾塔等。輸入生產系統的能量主要有電能、熱公用工程帶入的熱量和原料的焓值,輸出的能量主要有冷公用工程帶走的熱量和產物的焓值。
根據能量守恆定律,對於連續系統有:
Q + W + Q 損 = ΣHout -Σ Hin
Q ——設備的熱負荷;Q=ΣHout -Σ Hin
W ——機械能,輸入為正,輸出為負;
Q 損——系統損失的熱量,本計算書中忽略不計,即Q 損=0;
ΣHout——進料帶入系統的能量之和,本計算書中即為物料焓值;
ΣHin——出料帶出系統的能量之和,本計算書中即為物料焓值。
利用以上關係,可以對整個工藝系統或子系統進行能量衡算 誤差Error:
ΔE= Q+W-(ΣHout -Σ Hin)
能量衡算
工藝流程
與物料衡算相同,根據幾個主要的操作單元,也將能量衡算分為三個工段, 即原料混合工段、烷基化反應工段、粗產品處理工段。能量衡算數據以總流程模擬為準。
任務
對於本廠,工藝採取年開工300天的連續操作,物料衡算的主要任務在於:確定工藝單元中物料輸送機械(如泵)和其他操作機械所需要的功率, 以便於進行設備的設計和選型; 確定精餾等各個單元操作中所需要的熱量或冷量以及傳遞速率,計算換熱設備的尺寸,確定加熱劑和冷卻劑的消耗量,為後續設計中比如供汽、供冷、供水等專業提供設備條件;確定為保持一定反應溫度所需移除或者加入的熱傳遞速率,指導反應器的設計和選型; 提高熱量內部集成度,充分利用餘熱,提高能量利用率,降低能耗; 最終計算出總需求能量和能量的費用,並由此確定工藝過程在經濟上的可行性。