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1、物料衡算和熱量衡算物料衡算根據質量守恒定律，以生產過程或生產單元設備為研究對象，對其進出口處進行定量計算，稱為物料衡算。通過物料衡算可以計算原料與產品間的定量轉變關系，以及計算各種原料的消耗量，各種中間產品、副產品的產量、損耗量及組成。物料衡算的基礎物料衡算的基礎是物質的質量守恒定律，即進入一個系統的全部物料量必等于離開系統的全部物料量，再加上過程中的損失量和在系統中的積累量?！艷1=∑G2+∑G3+∑G4∑G2：——輸人物料量總和；∑G3：——輸出物料量總和；∑G4：——物料損失量總和；∑G5
2、：——物料積累量總和。當系統內物料積累量為零時，上式可以寫成：∑G1=∑G2+∑G3物料衡算是所有工藝計算的基礎，通過物料衡算可確定設備容積、臺數、主要尺寸，同時可進行熱量衡算、管路尺寸計算等。物料衡算的基準(1)對于間歇式操作的過程，常采用一批原料為基準進行計算。(2)對于連續(xù)式操作的過程，可以采用單位時間產品數量或原料量為基準進行計算。物料衡算的結果應列成原材料消耗定額及消耗量表。消耗定額是指每噸產品或以一定量的產品(如每千克針劑、每萬片藥片等)所消耗的原材料量；而消耗量是指以每年或每日等時
3、間所消耗的原材料量。制劑車間的消耗定額及消耗量計算時應把原料、輔料及主要包裝材料一起算入。熱量衡算制藥生產過程中包含有化學過程和物理過程，往往伴隨著能量變化，因此必須進行能量衡算。又因生產中一般無軸功存在或軸功相對來講影響較小，因此能量衡算實質上是熱量衡算。生產過程中產生的熱量或冷量會使物料溫度上升或下降，為了保證生產過程在一定溫度下進行，則外界須對生產系統有熱量的加入或排除。通過熱量衡算，對需加熱或冷卻設備進行熱量計算，可以確定加熱或冷卻介質的用量，以及設備所需傳遞的熱量。熱量衡算的基礎熱量衡
4、算按能量守恒定律“在無軸功條件下，進入系統的熱量與離開熱量應該平衡”，在實際中對傳熱設備的衡算可由下式表示Q1+Q2+Q3=Q4+Q5+Q6（1—1）式中：Q1—所處理的物料帶入設備總的熱量，KJ;Q2—加熱劑或冷卻劑與設備和物料傳遞的熱量（符號規(guī)定加熱劑加入熱量為“+”，冷卻劑吸收熱量為“-”），KJ;Q3—過程的熱效率，（符號規(guī)定過程放熱為“+”；過程吸熱為“-”）Q4—反應終了時物料的焓（輸出反應器的物料的焓）Q5—設備部件所消耗的熱量，KJ;Q6—設備向四周散失的熱量，又稱熱損失,KJ;
5、熱量衡算的基準可與物料衡算相同，即對間歇生產可以以每日或每批處理物料基準。（計算傳熱面積的熱負荷必須以每小時作為基準，而該時間必須是穩(wěn)定傳熱時間）熱量衡算溫度基準，一般規(guī)定25℃。熱量衡算式中各項計算從（1—1）式中可得：Q2=Q4+Q5+Q6-Q1-Q3(1—2)式中各項可用以下計算方法（1）Q1和Q4的計算Q1和Q4均可以用下式計算：Q=∑miciT1(T2)式中：mi—反應物體系中組分I的質量，Kg;ci—組分i在0—T℃時的平均比熱容，KJ/(Kg*℃)或KJ/(Kmol·℃);T1(T
6、2)—反應物系反應前后的溫度，℃（2）Q3的計算Q3作為過程的熱效率分為化學反應熱效應和物理過程熱效應，在這次反應中由于物理過程熱效應較低，相比化學反應熱效應可忽略不計，故過程熱效應可由下式表示：式中—化學反應熱效應，KJ；—物理過程熱效應，KJ；(可忽略不計)可通過標準化學反應熱計算：式中—標準化學反應熱，KJ/mol；—參與化學反應的A物質質量，Kg；—A物質分子量。反應體系中各物質標準焓為：乙苯（40.219KJ/mol）苯（33.871KJ/mol）甲苯（18.029KJ/mol）=（3
7、3.871+18.029-40.219）KJ/mol=51.86KJ/mol==(1000×35430×51.86/104.15)=17641860.78KJQ5=∑Micpi(T2—T1)Mi——設備上i部件質量，kg；cpi——設備上i部件比熱容，kJ／(kg?℃)T1——設備各部件初溫，℃；T2——設備各部件終溫，℃。設備向四周散失的熱量(Q6)的計算Q6=∑Aαt(TW2一T0)t×10-3A——設備散熱表面積，m2；αt——散熱表面向四周介質的聯合給熱系數，W／(m2?℃)；Tw2——
8、四壁向四周散熱時的表面溫度，℃；To——周圍介質溫度，℃；t——過程持續(xù)時間，s。由加熱劑或冷卻劑傳給設備和物料的熱量的計算Q2=Q4+Q5+Q6-Q1-Q3選定加熱劑(或冷卻劑)，即可從有關手冊查出該物質cp，再確定其進出口溫差ΔT，則加熱劑(或冷卻劑)的用量為：w=Q2／cp?ΔTQ2=κA1?ΔTmκ——傳熱系數，kJ／(m2?h．℃)；Al——傳熱面積，m2；ΔTm——對數平均溫差，℃。ΔTm=(ΔT1—ΔT2)/ln(ΔTl／ΔT2)從上式即可計算所需的傳熱面積。對不需加熱或冷卻的設備
