落尽梨花年产1000吨苏云金芽孢杆菌的发酵车间工艺设计
3.2.3过滤后的物料横算
图3
查的原液经过过滤后体积变为原来的45%到50%，取50%得:
v滤?v总x50%?15m3 m滤??xv滤?1.08kg
离心后的物料变化很小，故忽略
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3.2.4干燥后的物料衡算
图4
物料干燥后水量由体积60%减到4% 干燥后物料质量 m剩?
v总x40%x?密?0.45kg 96%
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第4章 能量衡算
4.1 热量衡算目的
热量衡算得主要目的是为了确定设备的热负荷，根据设备热负荷的大小、所处理物料的性质及工艺要求再选择传热面的型式、计算传热面积、确定设备的主要工艺尺寸。
4.2 热量衡算依据
热量衡算的主要依据是能量守恒定律，以车间物料衡算的结果为基础而进 行的,所以，车间物料衡算表是进行车间热量衡算的首要条件。 设备的热量平衡方程式
对于有传热要求的设备，其热量平衡方程式为：
Q1＋Q2＋Q3=Q4＋Q5＋Q6
式中 Q1—物料带入到设备的热量kJ；
Q2—加热剂或冷却剂传给设备和所处理物料的热量kJ； Q3—过程热效应kJ；
Q4—物料离开设备所带走的热量kJ； Q5—加热或冷却设备所消耗的热量kJ； Q6—设备向环境散失的热量kJ。 （1）Q1与Q4
Q1与Q4均可用下式计算： Q1（Q4）=ΣmtCp kJ
式中 m—输入（或输出）设备的物料量kg；
Cp—物料的平均比热容kJ/kg·℃； t—物料的温度℃。
该式的计算基准是标准状态，即0℃及1.013×105Pa 为计算基准。因为物料的比热容是温度的函数，上式中物料的比热容是指进、出口物料的定压平均比热容，对于进口物料取基准温度与物料进口温度的平均温度下的比热容；对于出口物料取基准温度与物料出口温度的平均温度下的比热容。对于不同物料的比热容可查《化学工程手册》（第1 册）或《化学工艺设计手册》（下），若查不到，各种估算方法求出相应温度下的比热容值。
（2）过程热效应Q3
化学过程的热效应包括化学反应热与状态变化热。纯物理过程只产生状态变化热；而对于化学反应过程，在产生化学反应的同时，往往还伴有状态变化热。在热量衡算中，过程热效应Q3的符号为：放热为正；吸热为负。
（3）Q5与Q6的确定
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根据工艺操作经验，（Q5＋Q6）一般为（Q4＋Q5＋Q6）的5%～10%，只要计算出Q4，就可以确定（Q5＋Q6），从而计算出Q2。
（4）Q2的计算
由以上计算过程得到Q1、Q3、Q4、Q5、Q6后，根据热量平衡方程式求出设备 的热负荷Q2。Q2正值表示需对设备加热；负值表示需冷却。 4.3 热量衡算基础数据的计算和查取
在热量衡算中，大部分物料的物性常数可通过相关的物性常数手册查取，如《化学工程师技术全书》（上、下册），《化工工艺设计手册》（第三版），《纯物质的热化学数据手册》（上、下册）。当遇到手册中数据不全的情况时，就需通过一些公式来估算这些物性常数。在本设计中涉及的物性计算有比热容、汽化热、熔融热、溶解热、浓度变化热效应、燃烧热等，以下介绍它们的计算方法。
4.3.1比热容的计算
（1）气态物质的比热容的计算
对于压强低于5×105Pa 的气体或蒸汽均可作理想气体处理，其定压比热容 为 Cp=4.187·（2n＋3）/M kJ/（kg·℃） 式中 n—化合物分子中原子个数；
M—化合物分子量。 （2）液体的比热容的计算
对于绝大多数有机化合物，其比热容可依据《化工工艺设计手册》（第三版） 查到。先根据化合物的分子结构，将各种基团结构的摩尔热容数值加和，求出摩尔热容，再由化合物的分子量换算成比热容。另外，如果作为近似计算，液体的比热容也可按照计算固体比热容的科普定律求取，其具体计算过程见固体的比热容计算。 (3)固体的比热容的计算
固体的比热容可应用科普定律来计算：
?Can C?（kJ/kg?℃）M式中 Ca—元素的原子比热容kJ/kg·℃，其值见4—2；
n—固体分子中同种原子的个数； M—化合物分子量。
上述公式计算出的是20℃时的比热容，不在20℃时各化合物的比热容将与算出的比热容有出入。凡高于20℃时的化合物，比热容可根据上述公式计算所得结果再加大20～25%。
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4.3.2 状态热的计算
状态热一般也称为潜热。它包括汽化热、熔融热、熔解热等，下面分别加以论述。 （1）汽化热
任何温度、压强下，化合物的汽化热均可按下式计算：
qv?(?28.5)?lg?PR?TR?TC/?0.62??1?TR???kJ/kg 式中 PR—对比压强（实际压强与临界压强之比值）；
TR—对比温度（实际温度与临界温度之比值）； TC—临界温度 K。
液体在沸点下的汽化热可按下式计算：
qvb?Tb?(39.8lgTb?0.029Tb)/MkJ/kg
式中 Tb—液体的沸点K； M—液体的分子量。 （2）熔融热
不同物质的熔融热可根据以下公式粗略求出求出，（见《化工工艺设计手册》第三版，上册第二篇P887）：
?Hm?TmKM
式中：?Hm—熔融热，kcal/kg
M—相对分子质量
Tm—熔点，K
其中：K的取值：元素：2-3，可取2.2 无机物：5-7
有机物：10-16，可取13.5
（3）溶解热
气态溶质的溶解热可取蒸发潜热的负值；固态溶质的溶解热则近似可取其熔融热的值。
4.3.3 化学反应热的计算
为计算各种温度下的反应热，规定当反应温度为298K 及标准大气压时反应热的数值为标准反应热，习惯上用ΔH°表示，负值表示放热，正值表示吸热。这与在热量衡算中所规定的符号正好相反，为避免出错，现用符号q°r表示标准反应热，放热为正，
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