- •Введение
- •Общие замечания
- •Перечень сокращений
- •Раздел 1 Состав технических материалов
- •1 Газовые смеси
- •2 Растворы
- •Способы выражения концентраций
- •Пересчет концентраций
- •Приготовление растворов из твердых веществ
- •4 Расчеты по химическим формулам
- •5 Расчеты по химическим уравнениям
- •5.1 Расходные коэффициенты отдельных стадий производствав (прямая задача)
- •5.2 Расходные коэффициенты отдельных стадий производствав (обратная задача)
- •5.3 Расходные коэфиициентыв производства
- •Раздел 2 расчеты в ппп еxcel
- •2.1. Общие операции с таблицами
- •2.2 Материальный баланс
- •2.2.1 Материальный баланс отдельной стадии производства
- •2.2.2 Материальный баланс производства в целом
- •2.3. Тепловой баланс
- •2.3.2 Тепловой баланс производства
- •3. Примеры составления материального баланса в ехсel
- •Литература
- •Приложение а– Основные термины
Министерство образования и науки России
Федеральное государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Казанский национальный исследовательский технологический университет»
МАТЕРИАЛЬНЫЙ и ТЕПЛОВОЙ БАЛАНС
по технологии неорганических
веществ и материалов
Методические указания
к практическим занятиям
Казань 2012
УДК 661.2
БК 81.2
Сост.: доц. Р.Х.Хузиахметов, Н.В.Лыжина
Материальный и тепловой баланс по технологии неорганических веществ и материалов: Метод. указания к практическим занятиям. / Казан. нац. иссл. технол. ун-т; Сост.: Р.Х.Хузиахметов, Н.В.Лыжина –Казань, 2011. –40с.
Описаны основы методики составления материальных и тепловых балансов наиболее крупнотоннажных неорганических веществ и материалов с использованием ППП EXCEL.
Предназначены для студентов, обучающихся на кафедре «Технология неорганических веществ и материалов» по специальности «Экономика на предприятии (по отраслям)» по программам подготовки бакалавров, специалистов и магистров.
Могут быть полезны студентам, обучающихся на кафедре по специальностям «Химическая технология неорганических веществ», «Химическая технология тугоплавких неметаллических и силикатных материалов», специализирующихся в области производства неорганических веществ и материалов при выполнении курсовых проектов и выпускных квалификационных работ.
Подготовлены на кафедре технологии неорганических веществ и материалов.
Печатаются по решению методической комиссии факультета химических технологий института нефти, химии и нанотехнологии.
Рецензенты:
проф. каф. экономики КГТУ,д. экон. наук В.В.Авилова
доц. каф. химической кибернетики,
канд.хим. наук Н.Н.Нпюююю;
|
Содержание |
3 |
|
ВВЕДЕНИЕ |
4 |
|
Общие замечания |
5 |
|
Раздел 1 Состав технических материалов |
6 |
1.1 |
Газовые смеси |
7 |
1.2 |
Растворы |
9 |
1.3 |
Твердые вещества |
13 |
1.4 |
Расчеты по химическим формулам и уравнениям |
14 |
|
Раздел 2 Расчеты в ППП ЕXCEL |
19 |
2.1 |
Общие операции с таблицами |
22 |
2.2 |
Материальный баланс |
23 |
|
2.2.1.Материальный баланс отдельной стадии производства |
|
|
2.2.2.Материальный баланс производства |
24 |
2.3 |
Тепловой баланс |
29 |
|
2.3.1.Тепловой баланс отдельной стадии производства |
22 |
|
2.3.2.Тепловой баланс производства в целом |
22 |
|
Раздел 3 Примеры материальных и тепловых балансов |
|
|
Литература |
22 |
|
Приложение А |
23 |
|
Приложение Б |
24 |
|
Приложение В |
29 |
|
Приложение Г |
22 |
|
Приложение Д |
22 |
|
Приложение Е |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Введение
Технологические расчеты базируются на физико-химических принципах осуществления процессов и сводятся к их количественной интерпретации.
Они включают вычисления следующего характера:
– выход реакций и скоростей процессов;
– расчеты материальных и тепловых потоков;
– оптимизация производственных режимов;
– определение размеров и числа аппаратов;
– расчет расхода сырья и энергии;
– расчет материалов и других производственных затрат.
Студенты, обучающиеся по направлению «Экономика на предприятии», должны иметь наиболее общие представления об основных методах получения веществ или материалов и они должны уметь:
– составлять химические реакции в каждом из методов;
– выбрать вид сырья для каждого метода;
– рассчитать расходные коэффициенты по сырью и энергии;
– составлять материальный и тепловой балансы;
– определить долю финансовых затрат на приобретение сырья, материалов и энергоносителей (газ, угол, пар, горячая вода и т.д.).
Основное содержание данных методических указаний – материальные и тепловые расчеты (балансы) отдельных стадий производственных процессов и всего производства в целом. Это необходимо для ориентировочного определения доли финансовых затрат на сырье и материалы в себестоимости готовой продукции.
Проведение любых видов расчетов в настоящее время невозможно представить без использования ЭВМ.
На практике реальные расчеты учитывают все тонкости и особенности существующих производств и занимают значительное время. Состав исходного сырья постоянно меняется, с изменением температуры окружающей среды постоянно меняются и значения составляющих теплового баланса. Поэтому использование ЭВМ позволяет делать перерасчет материальных и тепловых потоков с изменением исходных данных (состава сырья, расходных коэффициентов, температуры исходных компонентов и конечных продуктов и т.д.) и тем самым оптимизировать производство.
Общие замечания
1. В первой части методических указаний приводятся общие принципы расчетов по химическим формулам и уравнениям, а также основные принципы расчетов в среде ЕХСEL.
2. Во второй части рассматриваются примеры расчета материального и теплового балансов в среде ЕХСEL.
3. Для упрощения расчетов принято, что количество примесей в сырье равно всего 1 (реально их значительно больше).
4. Предлагаются 2 варианта составления материального баланса (прямая и обратная задачи).
5. Сущность прямой задачи:
Дано: 1000 кг реального сырья (с примесью Х %);
Найти: выход реального целевого продукта (с примесями);
6. Сущность обратной задачи:
Дано: 1000 кг чистого целевого продукта
(масса реального целевого продукта будет больше);
Найти: количество реального сырья (с примесями);
7. Тепловой баланс составляется на основе материального баланса.
8. С целью упрощения зрительного восприятия чисел в большом массиве данных принято следующее цветовое оформление таблиц:
1. Исходные данные, КОНСТАНТЫ |
1000 |
(шрифт – красный) |
2. Экспериментальные данные |
5 |
(шрифт – синий) |
3. Предварительные расчеты (ячейки с формулами) |
=C3*D2/C2 |
(ячейки – зеленые) |
4. Предварительные расчеты в процентах (ячейки с формулами, %) |
=C3*D2/C2*100 |
(ячейки – розовые) |
5. Итоговые расчеты (ячейки с формулами) |
=cумм(D2:D6)+ cумм(R2:R6) |
(шрифт красный, ячейки – желтые) |
6. Итоговые расчеты в процентах, (ячейки с формулами, %) |
= (cумм(D2:D6)+ cумм(R2:R6))*100 |
(ячейки – оранжевые) |
9.Состав любого сложного вещества принимается за единицу
(или 100 %):
А + В = 1 |
или |
А + В = 100 % |
А + В + С = 1 |
или |
А + В + С = 100 % |
Тогда массовая доля компонента А (или Б) W(A) [или W(Б)] равна:
[ m(A) – масса компонента А, г; m – масса всей системы, г].
W(A) = |
m(A) |
или |
W(A) = |
m(A) |
·100, % (масс.) |
m |
m |