能量衡算

能量衡算，根據能量守恆定律而進行的能量平衡的計算。在生產過程中，能量可能是熱能、電能、機械能或其他能。

基本介紹

• 中文名：能量衡算 
• 套用學科：化學 
• 適用領域範圍：化工生產 

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。