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

	ПРИХОД			%	РАСХОД			%
	масса, кг				масса, кг
	техн. сырье	вещес- тво	при- меси			про- дукты	компо- ненты
1.Техн. аммиак	28,40			5,54	1.Раствор кислоты	128,50		25,10
в т.ч. Н3N		26,90		5,26	в т.ч. HNО3		100	19,52
примеси (N2, H2 и др.)			1,40	0,27	H2О		28,50	5,57
2. Воздух					2. Примеси		383,50	74,89
атмосф.	483,70			94,45	(N2, H2, CО2 и др.)
в т.ч. О2		101,50		19,84
примеси (N2, CО2 др.)			382,10	74,62
Сумма (кг)	512,10	128,50	383,50		Сумма (кг)	128,50	512,10
Сумма (%)				100	Сумма (%)			100

Казань 2011

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 2011

УДК 63:54(075.8)

ББК 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 методики расчета материальных и тепловых балансов основных, наиболее крупнотоннажных неорганических веществ и материалов с использованием ППП EXCEL

Предназначены для студентов, обучающихся на кафедре «Технологии неорганических веществ и материалов» по специальности «Экономика на предприятии (по отраслям)» по программам подготовки бакалавров, специалистов и магистров.

Могут быть полезны студентам других технологических специальностей, 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 Валеев;

Содержание
ВВЕДЕНИЕ	4
Общие замечания	5
Раздел 1 Состав технических материалов	7
1. Газовые смеси	7
2. Растворы	9
3. Твердые вещества	13
4. Расчет по химическим формулам и уравнениям	14
Раздел 2 Расчеты в ППП ЕXCEL	19
1. Общие операции с таблицами	19
2 Материальный баланс отдельной стадии производства	21
3 Материальный баланс производства (из 1 т сырья)
4 Материальный баланс производства (на 1 т продукта)
5 Тепловой баланс отдельной стадии производства
6 Тепловой баланс производства в целом
Литература
Приложение А
Приложение Б
Приложение В
Приложение Г
Приложение Д
Приложение Е

Введение

Технологические расчеты, как известно, 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.

Студентам, обучающимся по направлению «Экономика на предприятии», необходимо иметь хотя бы общие представлении 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, электроэнергия 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.

Хотя доля затрат на амортизацию оборудования составляет иногда значительную часть себестоимости, расчеты производственных аппаратов в рамках данных практических занятий не рассматриваются.

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 цветовое оформление таблиц:

– исходные данные (константы)	1000	(красный шрифт)
– предварительные расчеты	=C3*D2/C2	(зеленые ячейки)
– итоговые расчеты	=cумм(D2:D6)+ cумм(R2:R6)	(красный шрифт, желтые ячейки)
– расчеты в процентах, (%)	=C3*100/C2	(розовые ячейки)
– итоговые расчеты в процентах, (%)	=C3*100/C2+ D3*100/D2	(оранжевые ячейки)