1 / 12

任务 3 计算溶解与混合过程热效应

任务 3 计算溶解与混合过程热效应. 知识目标：掌握积分溶解热与积分混合热概念，掌握硫酸溶液、氢氧化钠溶液、盐酸溶液稀释或浓缩时热效应的计算方法。 能力目标：能用 Excel 、 ChemCAD 计算硫酸、氢氧化钠和盐酸溶解与混合过程热效应。 一、 积分溶解热与积分混合热概念 （ 1 ） 积分溶解热 （ 2 ） 积分稀释热 二 、 手工计算溶解与混合过程热效应 三、 采用 Excel 计算溶解与混合过程热效应 四、 采用 ChemCAD 计算溶解与混合过程热效应. 返回. 任务 3 计算溶解与混合过程热效应 一、 积分溶解热与积分混合热概念

oprah
Download Presentation

任务 3 计算溶解与混合过程热效应

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. 任务3 计算溶解与混合过程热效应 知识目标：掌握积分溶解热与积分混合热概念，掌握硫酸溶液、氢氧化钠溶液、盐酸溶液稀释或浓缩时热效应的计算方法。 能力目标：能用Excel、ChemCAD计算硫酸、氢氧化钠和盐酸溶解与混合过程热效应。 一、积分溶解热与积分混合热概念 （1）积分溶解热 （2）积分稀释热 二 、 手工计算溶解与混合过程热效应 三、采用Excel计算溶解与混合过程热效应 四、采用ChemCAD计算溶解与混合过程热效应 返回 单元4 单一化工过程能量衡算

  2. 任务3 计算溶解与混合过程热效应 一、积分溶解热与积分混合热概念 (1)积分溶解热 1mol溶质于恒压恒温下溶于一定量(nmol)溶剂中,形成一定浓度的溶液时的焓变化称为该浓度的积分溶解热hs(T,n)。随着n的增大,hs(T,n)将趋于一极限值,称为无限稀释积分溶解热。 ☆通常积分溶解热数据是在p0、T0下获得,称为标准积分溶解热hs0,可通过有关图、表(如P117表4-8)查得。 返回 单元4 单一化工过程能量衡算

  3. 任务3 计算溶解与混合过程热效应 一、积分溶解热与积分混合热概念 (2)积分稀释热 在一定温度、压力下,某一浓度的溶液由于蒸发或加入溶剂而发生浓度变化时产生的折合成1mol溶质的焓变称为积分稀释热。若此过程在p0、T0下进行,则称为标准积分稀释热。通常用hDil0。图中溶液从浓度1到浓度2时，其积分稀释热hDil0之值即为对应浓度下积分溶解热之差。 返回 单元4 单一化工过程能量衡算

  4. 任务3 计算溶解与混合过程热效应 二、手工计算溶解与混合过程热效应 (1)例4-6 求在含有1molH2SO4与5molH2O的硫酸溶液中加入5molH2O，使之成为含有1molH2SO4与10molH2O的硫酸溶液时所产生的热量？ 解：由题意画出过程示意图，以1molH2SO4为计算基准 则：(hs0)1+hDil0=(hs0)2hDil0=(hs0)2(hs0)1 查得：(hs0)1= 58.03kJ/mol、(hs0)2= 67.03kJ/mol ∴hDil0= 67.03(58.03)= 9 kJ/mol 返回 单元4 单一化工过程能量衡算

  5. 任务3 计算溶解与混合过程热效应 二、手工计算溶解与混合过程热效应 (2)例4-7 25℃、101325Pa下200gH2SO4溶于水形成40%H2SO4（质）溶液时所放出的热量？ 解：40%H2SO4（质）换算成H2O/H2SO4mol之比 (60/18)/(40/98)=8.167mol/mol 查表4-8可得：hs0= 63.73kJ/mol ∴Q=nhs0=200/98(63.73)= 130.06 kJ 返回 单元4 单一化工过程能量衡算

  6. 25℃、H2O(l) 44.444kmol ＋ 100℃、HCl(g) 5.479kmol H  40℃、20%（质量%）HCl(溶液) 1000kg H1 H2 H4 25℃、H2O(l) 44.444kmol ＋ 25℃、HCl(g) 5.479kmol H3  25℃、20%（质量%）HCl(溶液) 1000kg (一)物料衡算 基准：1000kg20%(质量%)盐酸(或1h) nHCl=1000×20%/36.5=5.479kmol/h n水=1000×80%/18=44.444kmol/h (二)能量衡算 基准：25℃、H2O(l)、HCl(g) 为便于计算，现设计以下途径： 二、手工计算溶解与混合过程热效应 (3)例4-8 用100℃HCl(g)和25℃水产40℃20%(质量%)盐酸水溶液1000kg/h,试计算吸收装置与外界交换的热量为多少kJ/h? 解:由题意画出过程示意图 单元4 单一化工过程能量衡算

  7. 二、手工计算溶解与混合过程热效应 (3)例4-8 则:H=H1+H2+H3+H4 ①H1的计算:H1=0 ②H2的计算:H2=ncp(T0－T1) 查得:cpHCl=29.17kJ/(kmolK) 故:H2=5.479×29.17×(25－100)=－1.199×104kJ/h ③H3的计算:将20%(质量%)HCl溶液化成H2O与HCl摩尔数之比的浓度为:n0/n1=(80/18)/(20/36.5)=8.111molH2O/molHCl； 由表4-8查得: hs0 =－67.43kJ/molHCl 故:H3=nHCl hs0 =5.479×103×(－67.43)=－3.695×105kJ/h ④H4的计算:H4=ncp(T2－T0) 由手册查得:cp=2.866kJ/(kgK) 故:H4=1000×2.866×(40－25)=4.299×104kJ/h 所以：H=Hi=－3.385×105kJ/h 即吸收过程中需移出热量3.385×105kJ/h 返回 单元4 单一化工过程能量衡算

  8. 二 、手工计算溶解与混合过程热效应 (4)例4-9将78%(质量%)的H2SO4加水稀释为25%,试计算:(1)配制1000kg25%的H2SO4需78%的H2SO4和水各为多少?(2)稀释过程的放热量?(3)该过程能否在绝热条件下进行?若能,则终温为多少?已知25% H2SO4的恒压热容为3.347kJ/(kgK),且可视为常数。 解：物料衡算基准为1000kg25%的H2SO4 ①物料衡算求出78%的H2SO4的量m1和加水量m0 由酸平衡得：100025%=78% m1m1=320.5kg、m2=679.5kg ②求稀释过程的放热量 由题意画出稀释过程示意图 则：Q=H=H2H1 单元4 单一化工过程能量衡算

  9. 二、手工计算溶解与混合过程热效应 (4)例4-9 将质量%换算成H2O( l )/H2SO4mol之比 78%H2SO4(n0/n1)1=22/18/(78/98)=1.536 25%H2SO4(n0/n1)2=75/18/(25/98)=16.33 查表4-8得：(hs0)1=37.264kJ/mol、(hs0)2=69.252kJ/mol ∴hDil0=69.252(37.264= 31.99 kJ/mol ∴Q=nhDil0=100025%103(31.99)/98= 8.160104 kJ ③判断能否在绝热下混合 则：Q=H=H1+H2=0 H1=8.160104 kJ、H2=mcp(t2t0)=10003.347(t225) 即：3347(t225)=8.160104t2=49.4℃ 查得：25%H2SO4的泡点为tb=105℃ ∵t2＜tb∴该过程可在绝热下进行 返回 单元4 单一化工过程能量衡算

  10. 三、采用Excel计算溶解与混合过程热效应 例4-10 25℃、101325Pa下200gH2SO4溶于水形成40%H2SO4(质)溶液时所放出的热量? 方法(1)单元格驱动,线性内插 方法(2)编写成可利用质量%浓度直接查得标准积分溶解热的自定义函数HSNH2SO4直接计算 单元4 单一化工过程能量衡算

  11. 三、采用Excel计算溶解与混合过程热效应 例4-11利用ExcelVBA自定义函数HsnH2SO4计算100kg50%H2SO4与80kg90%H2SO4在25℃、101325Pa下混合的热效应。 Q= [-46.32718067.78%-(-58.97810050.00% -18.6148090.00%)]1000/98 =-1.391104 kJ 返回 单元4 单一化工过程能量衡算

  12. 四、采用ChemCAD计算溶解与混合过程热效应 例4-9 在25℃、p0下将78%(质量%)硫酸稀释成25%硫酸,试计算配制1000kg、25%硫酸水溶液时:①78%硫酸与水各用多少kg? ②稀释过程放热量?(3)该过程能否在绝热条件下进行?若能,则终温为多少? 返回 单元4 单一化工过程能量衡算

More Related