物料衡算material balance
物料衡算方程 为进行物料衡算,首先按分析的需要划定控制体;再选定衡算的物料质量基准,对于间歇操作常取一批原料或1kg原料,对于连续操作通常取单位时间处理的物料量。根据质量守恒定律,对任一组分可以得到如下关系式:
对于连续生产的定态化工过程,控制体内的一切状态参数、物料的物理性质等均不随时间而改变,故其中不会有物料质量的累积。控制体内产生(或消失)的物料质量,由化学(反应)计量方程(见化学计量学)决定。对于不发生化学反应的连续定态过程,上式可以简化为:
独立方程数 进行物料衡算,可以建立三类方程,即物料衡算方程、同一物流各组分含量间关系(如摩尔分数之和为 1)和控制体的约束条件。物料衡算方程可以按物料中所含各组分写出,也可按物料总量写出,但只有NC(独立组分数目,见化学计量学)个方程是独立的。控制体的约束条件须视具体对象而定,例如两物流以一定比例进入混合器混合,对混合器进行物料衡算时,给定两物流的比例即为一个约束条件。因此,独立方程数目将等于Nc+NS(物流数目)+Ne(控制体的约束条件数目)。物料衡算可以求解与独立方程数目相同的未知量。
物料衡算的步骤 ①作控制体的流程图,给进出边界的物流编号。根据选取的衡算物料质量基准,在图上注明各已知的物料质量和组成,给待求未知量标以相应的符号;②列出各独立方程,校核独立方程数目是否与未知量数目相等;③解方程组求出各未知量。如果参与过程的物料中,有一个或数个组分(或元素)的质量在进料和某个出料中不发生变化,这种组分称为联系物或惰性组分。找出过程中的联系物,可使物料衡算变得较为方便。
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