能量衡算课件.PPTVIP

第五节 无化学反应过程的能量衡算 上图表示从298K液态正已烷汽化并加热为573K正已烷蒸气的几条可能的途径。如果已知419K的 ΔHv，ΔH可由 ΔHm,1 ＋ΔHm,4＋ ΔHm,5 ＋ ΔHm,6计算，如果已知298K的ΔHv， ΔH可由 ΔHm,7 ＋ΔHm,8计算，由于只有342K时的 ΔHv，ΔH应由ΔHm,1 ＋ΔHm,2＋ ΔHm,3计算。 查液体正已烷的 Cp,m(l)＝ 215.5 kJ·kmol-1·K-1。 ΔHm,1 =Cp,m(l)(T2－T1)=215.5×（342－298）×10－3  ＝9.482kJ.mol-1 ΔHm,2 = ΔHv(342K) =28.87kJ.mol-1 第五节 无化学反应过程的能量衡算 气体正已烷： kJ·kmol-1·K-1 kJ·mol-1 所以每小时的加热量为8545 kJ。 kJ·h-1 第五节 无化学反应过程的能量衡算 例5-11：浓度为0.50（摩尔分数，下同）的苯、甲苯混合液，温度为10℃，连续送入气化室内，在气化室内混合物被加热至50℃，压力为34.8mmHg。液相中苯的浓度为0.4，气相中苯的浓度为0.684，问1kmol进料要多少热量？ 解：根据题意画出流程示意图 气 化 室 1kmol，10℃ 0.5kmol苯/kmol 0.5kmol甲苯/kmol V（ kmol）,50℃,34.8mmHg Q(kJ/kmol) L（kmol）,50℃ 0.4 mol苯/kmol,0.6 kmol甲苯/kmol 2．相变过程的能量衡算 第五节 无化学反应过程的能量衡算 由物料衡算求V和L： 由手册可查得： Cp（苯、液）=62.55+23.4×10-2T kJ·kmol-1·K-1 Cp（甲苯、液）=157 kJ·kmol-1·K-1 (273~323K) Cp（甲苯、液）=165 kJ·kmol-1·K-1 (273~373K) Cp（苯、气）=－36.21+48.46×10-2T－31.56×10-5T2(kJ·kmol-1·K-1) Cp（甲苯、气）=－34.40+55.92×10-2T－34.45×10-5T2 (kJ·kmol-1·K-1) ΔHv(苯)=30760 kJ·kmol-1 ΔHv(甲苯)=33470 kJ·kmol-1 (1)苯(液)50℃ 第五节 无化学反应过程的能量衡算 (2)甲苯(液)50℃ ΔH2=Cp（甲苯、液）（50－10）=157（50－10）=6280 kJ·kmol-1 (3)苯(气)50℃ 苯(液,10℃)—苯（液，80.26℃）—苯（气，80.26℃）—苯（气，50℃） (4)甲苯（气）50℃ 甲苯(液,10℃)—甲苯（液，110.8℃）—甲苯（气，110.8℃）—甲苯（气，50℃） 第五节 无化学反应过程的能量衡算 将计算填入进出口焓表 物质 n 进/kmol H m,进, / (kJ·kmol-1) n 出/ kmol H m,出/ (kJ·kmol-1) 苯(液) 0.5 0 0.259 5338 甲苯(液) 0.5 0 0.389 6280 苯(气) － － 0.241 37600 甲苯(气) － － 0.111 42780 总能量衡算 Q=ΔH=Σn出H m,出-Σn进H m,进 =(0.259×5338)+(0.389×6280)+(0.241×37600)+(0.111×42780)－0 =17630 kJ·kmol-1 第五节 无化学反应过程的能量衡算 1．溶解热和混合热 溶解热是指1mol溶质（气体或固体）于恒温、恒压下溶于n mol溶剂中，形成溶液时引起的焓的变化，称该浓度下溶液的积分溶解热，记作 ΔHs(T,n)。随着n的增大即溶液的浓度无限稀释，ΔHs趋于一极限值，称为无限稀释积分溶解热 ΔHs(T,∞) 。 混合热与溶解热有相同的含意，只不过混合热是指两种液体混合过程的焓变。 第五节 无化学反应过程的能量衡算 2．溶解与混合过程的能量衡算 当配制、浓缩或稀释一种溶液，且要作热量衡算时，可以列出物料进、出口焓表，列表时将混合溶液看作是一种物质，并列出溶质的量或流率，焓的单位取J·mol-1(溶质)。 如果溶解与混合过程物料中有纯溶质，宜选用25℃（或已知的其它温度）溶质和溶剂作为计算焓的基准；如果进出口物料是稀溶液，则选无限稀释的溶液和纯溶剂为基准比