制藥工程學第五章

制藥工程學第五章CHAPTER5

ENERGYBALANCE2

當物料衡算完成后,對于沒有熱效應的過程,可直接根據物料衡算結果以及物料的性質、處理量和工藝要求進行設備的工藝設計，以確定設備的型式、數(shù)量和主要工藝尺寸。而對于伴有熱效應的過程,則還必須進行能量衡算,才能確定設備的主要工藝尺寸。在藥品生產中，無論是進行物理過程的設備,還是進行化學過程的設備,大多存在一定的熱效應,因此,通常要進行能量衡算。5.1Introduction

對于新設計的設備或裝置，能量衡算的目的主要是為了確定設備或裝置的熱負荷。根據熱負荷的大小以及物料的性質和工藝要求，可進一步確定傳熱設備的型式、數(shù)量和主要工藝尺寸。此外，熱負荷也是確定加熱劑或冷卻劑用量的依據。

5.1Introduction

在實際生產中,根據需要,也可對已經投產的一臺設備、一套裝置、一個車間或整個工廠進行能量衡算,以尋找能量利用的薄弱環(huán)節(jié),為完善能源管理、制定節(jié)能措施、降低單位能耗提供可靠的依據。5.1Introduction

能量衡算的依據是物料衡算結果以及為能量衡算而收集的有關物料的熱力學數(shù)據，如定壓比熱、相變熱、反應熱等。

能量衡算的理論基礎是熱力學第一定律，即能量守恒定律。能量有不同的表現(xiàn)形式，如內能、動能、勢能、熱能和功等。在藥品生產中，熱能是最常見的能量表現(xiàn)形式，多數(shù)情況下，能量衡算可簡化為熱量衡算。5.1Introduction5.2.1EnergybalanceEquations5.2.2Calculationsofvariousenergy5.2.3MethodsandApproaches5.2EnergyBalance

當內能、動能、勢能的變化量可以忽略且無軸功時，輸入系統(tǒng)的熱量與離開系統(tǒng)的熱量應平衡，由此可得出傳熱設備的熱量平衡方程式為(5-1)式中Q1—物料帶入設備的熱量，kJ；Q2—加熱劑或冷卻劑傳給設備及所處理物料的熱量，kJ；Q3—過程的熱效應，kJ；Q4—物料帶出設備的熱量，kJ；Q5—加熱或冷卻設備所消耗的熱量或冷量，kJ；Q6—設備向環(huán)境散失的熱量，kJ。5.2.1EnergybalanceEquations

在上式時，應注意除Q1和Q4外，其它Q值都有正負兩種情況。例如，當反應放熱時，Q3取“+”號；反之，當反應吸熱時，Q3取“”號，這與熱力學中的規(guī)定正好相反。5.2.1EnergybalanceEquations

由式(5-1)可求出Q2，即設備的熱負荷。若Q2為正值，表明需要向設備及所處理的物料提供熱量，即需要加熱；反之，則表明需要從設備及所處理的物料移走熱量，即需要冷卻。此外，對于間歇操作，由于不同時間段內的操作情況可能不同，因此，應按不同的時間段分別計算Q2的值，并取其最大值作為設備熱負荷的設計依據。

為求出Q2，必須求出式(5-1)中其它各項熱量的值。5.2.1EnergybalanceEquations

(1)CriterionofCalculation(2)CalculationsofQ1orQ4

(3)CalculationofQ3

(4)CalculationofQ5

(5)CalculationQ6

5.2.2Calculationsofvariousenergy在計算各項熱量之前，首先要確定一個計算基準。一般情況下，可以0oC和1.013105Pa為計算基準。對于有反應的過程，也常以25oC和1.013105Pa為計算基準。

(1)CriterionofCalculation

若物料在基準溫度和實際溫度之間沒有相變化，則可利用定壓比熱計算物料所含有的顯熱，即(5-2)式中G—輸入或輸出設備的物料量，kg；t0—基準溫度，0C；t2—物料的實際溫度，0C；Cp—物料的定壓比熱，kJkg-1oC-1。

(2)CalculationsofQ1orQ4

物料的定壓比熱與溫度之間的函數(shù)關系常用多項式來表示，即

(5-3)或(5-4)式中a、b、c、d—物質的特性常數(shù)，可從有關手冊查得。(2)CalculationsofQ1orQ4

若已知物料在所涉及溫度范圍內的平均定壓比熱，則式(5-2)可簡化為

(5-5)

式中Cp—物料在(t0~t2)oC范圍內的平均定壓比熱，kJkg-1oC-1。(2)CalculationsofQ1orQ4

過程的熱效應由物理變化熱和化學變化熱兩部分組成，即

(5-6)

式中Qp——物理變化熱，kJ；Qc——化學變化熱，kJ。

(3)CalculationsofQ3

物理變化熱是指物料的濃度或狀態(tài)發(fā)生改變時所產生的熱效應，如蒸發(fā)熱、冷凝熱、結晶熱、熔融熱、升華熱、凝華熱、溶解熱、稀釋熱等。如果所進行的過程為純物理過程，無化學反應發(fā)生，如固體的溶解、硝化混酸的配制、液體混合物的精餾等，則。

化學變化熱是指組分之間發(fā)生化學反應時所產生的熱效應，可根據物質的反應量和化學反應熱計算。(3)CalculationsofQ3

對于穩(wěn)態(tài)操作過程，；對于非穩(wěn)態(tài)操作過程，如開車、停車以及各種間歇操作過程，Q5可按下式計算

(5-7)式中G—設備各部件的質量，kg；Cp—設備各部件材料的平均定壓比熱，kJkg-1oC-1；t1—設備各部件的初始溫度，oC；t2—設備各部件的最終溫度，oC。

與其他各項熱量相比，Q5的數(shù)值一般較小，因此，Q5?？珊雎圆挥嫛?4)CalculationsofQ5

設備向環(huán)境散失的熱量Q6可用下式計算(5-8)式中

T—對流-輻射聯(lián)合傳熱系數(shù),Wm-2oC-1；AW—與周圍介質直接接觸的設備外表面積，m2；tW—與周圍介質直接接觸的設備外表面溫度，oC；t—周圍介質的溫度，oC；—散熱過程持續(xù)的時間，s。(5)CalculationsofQ6

對于有保溫層的設備或管道，其外壁向周圍介質散熱的聯(lián)合傳熱系數(shù)可用下列經驗公式估算。

(1)空氣在保溫層外作自然對流,且

在平壁保溫層外，T可按下式估算

(5-9)

在圓筒壁保溫層外，T可按下式估算(5-10)

(5)CalculationsofQ6

(2)空氣沿粗糙壁面作強制對流

當空氣流速不大于5ms-1時，T可按下式估算(5-11)式中u——空氣流速，ms-1。

當空氣速度大于5ms-1時，T可按下式估算(5-12)(3)對于室內操作的釜式反應器，T的數(shù)值可近似取為10Wm-2oC-1。(5)CalculationsofQ6

(1)明確衡算目的，如通過熱量衡算確定某設備或裝置的熱負荷、加熱劑或冷卻劑的消耗量等數(shù)據。(2)明確衡算對象，劃定衡算范圍，并繪出熱量衡算示意圖。為了計算方便，常結合物料衡算結果，將進出衡算范圍的各股物料的數(shù)量、組成和溫度等數(shù)據標在熱量衡算示意圖中。5.2.3MethodsandApproaches

(3)收集與熱量衡算有關的熱力學數(shù)據，如定壓比熱、相變熱、反應熱等。(4)選定衡算基準。(5)列出熱量平衡方程式，進行熱量衡算。(6)編制熱量平衡表。5.2.3MethodsandApproaches5.3.1ThermalinPhysicalchanges

5.3.2ThermalinChemicalchanges5.3ThermalEffects

物理變化熱是指物料的狀態(tài)或濃度發(fā)生變化時所產生的熱效應，常見的有相變熱和濃度變化熱。1.ThermalofPhasetransition

2.ThermalofConcentrationchange

5.3.1ThermalinPhysicalChanges

物質從一相轉變至另一相的過程，稱為相變過程，如蒸發(fā)、冷凝、熔融、結晶、升華、凝華都是常見的相變過程。相變過程常在恒溫恒壓下進行，所產生的熱效應稱為相變熱。由于相變過程中，體系的溫度不發(fā)生改變，故相變熱常稱為潛熱。蒸發(fā)、熔融、升華過程要克服液體或固體分子間的相互吸引力，因此，這些過程均為吸熱過程，按式(5-1)中的符號規(guī)定，其相變熱為負值；反之，冷凝、結晶、凝華過程的相變熱為正值。5.3.1ThermalinPhysicalChanges

各種純化合物的相變熱可從有關手冊、文獻中查得,但應注意相變熱的單位及正負號。一般熱力學數(shù)據中的相變熱以吸熱為正,放熱為負,與式(5-1)中的符號規(guī)定正好相反。

1.ThermalofPhasetransition

恒溫恒壓下，溶液因濃度發(fā)生改變而產生的熱效應，稱為濃度變化熱。在藥品生產中，以物質在水溶液中的濃度變化熱最為常見。但除了某些酸、堿水溶液的濃度變化熱較大外，大多數(shù)物質在水溶液的濃度變化熱并不大，不會影響整個過程的熱效應，因此，一般可不予考慮。

2.ThermalofConcentrationchange

某些物質在水溶液中的濃度變化熱可直接從有關手冊或資料中查得，也可根據溶解熱或稀釋熱的數(shù)據來計算。(1)Integralheatofsolution

(2)IntegralheatofDilution2.ThermalofConcentrationchange

恒溫恒壓下，將1摩爾溶質溶解于n摩爾溶劑中，該過程所產生的熱效應稱為積分溶解熱，簡稱溶解熱，用符號Hs表示。常見物質在水中的積分溶解熱可從有關手冊或資料中查得。(1)Integralheatofsolution

表5-125oC時，H2SO4水溶液的積分溶解熱H2O摩爾數(shù)n/mol積分溶解熱Hs/kJmol-1H2O摩爾數(shù)n/mol積分溶解熱Hs/kJmol-10.515.745073.391.028.0910074.02241.9520074.99349.0350076.79454.09100078.63558.07500084.49660.791000087.13864.6410000093.701067.0750000095.382572.3596.25注：表中積分溶解熱的符號規(guī)定為放熱為正、吸熱為負。(1)Integralheatofsolution

對于一些常用的酸、堿水溶液，也可將溶液的積分溶解熱數(shù)據回歸成相應的經驗公式，以便于應用。例如：硫酸的積分溶解熱可按SO3溶于水的熱效應用下式估算(5-13)式中

Hs—SO3溶于水形成硫酸的積分溶解熱，kJ(kgH2O)-1；m—以SO3計，硫酸的質量分率；t—操作溫度，0C。(1)Integralheatofsolution

又如，硝酸的積分溶解熱可用下式估算(5-14)式中Hs——硝酸的積分溶解熱，kJ(molHNO3)-1；n——溶解1molHNO3的H2O的摩爾數(shù)，mol。

(1)Integralheatofsolution

再如，鹽酸的積分溶解熱可用下式估算(5-15)式中Hs——鹽酸的積分溶解熱，kJ(molHCl)-1；n——溶解1molHCl的H2O的摩爾數(shù)，mol。(1)Integralheatofsolution

恒溫恒壓下，將一定量的溶劑加入到含1摩爾溶質的溶液中，形成較稀的溶液時所產生的熱效應稱為積分稀釋熱，簡稱稀釋熱。顯然，兩種不同濃度下的積分溶解熱之差就是溶液由一種濃度稀釋至另一種濃度的積分稀釋熱。(2)Integralheatofdilution

例如，向由1molH2SO4和1molH2O組成的溶液中加入5mol水進行稀釋的過程可表示為

由表5-1可知，1molH2SO4和6molH2O組成的H2SO4水溶液的積分溶解熱為60.79kJmol-1，1molH2SO4和1molH2O組成的H2SO4水溶液的積分溶解熱為28.09kJmol-1，則上述稀釋過程的濃度變化熱或積分稀釋熱為Qp(2)Integralheatofdilution

例5-1在25oC和1.013105Pa下，用水稀釋78%的硫酸水溶液以配制25%的硫酸水溶液。擬配制25%的硫酸水溶液1000kg，試計算：(1)78%的硫酸溶液和水的用量；(2)配制過程中H2SO4的濃度變化熱。Exles解：(1)78%的硫酸溶液和水的用量

設為78%的硫酸溶液的用量，為水的用量，則(a)(b)聯(lián)解式(a)、(b)得=320.5kg，=679.5kg

Exles

(2)配制過程中H2SO4的濃度變化熱

配制前后，H2SO4的摩爾數(shù)均為配制前H2O的摩爾數(shù)為則由表5-1用內插法查得kJmol-1Exles配制后H2O的摩爾數(shù)變?yōu)閯t由表5-1查得kJmol-1

Exles

過程的化學變化熱可根據反應進度和化學反應熱來計算，即(5-16)式中

——反應進度，mol；

——化學反應熱(放熱為正，吸熱為負)，kJmol-1。

5.3.2ThermalinChemicalChanges

以反應物A表示的反應進度為(5-17)式中nA0—反應開始時反應物A的摩爾數(shù),mol;

nA—某時刻反應物A的摩爾數(shù)，mol；A—反應物A在反應方程式中的系數(shù)。5.3.2ThermalinChemicalChanges

顯然，對于同一化學反應而言，以參與反應的任一組分計算的反應進度都相同。但反應進度與反應方程式的寫法有關。例如，氫與氧的熱化學方程式為

kJmol-1(放熱)當反應進度為2mol時，過程的化學變化熱為

5.3.2ThermalinChemicalChanges

若將氫與氧的熱化學方程式改寫為

kJmol-1(放熱)而其它條件均不變，則反應進度變?yōu)?mol，過程的化學變化熱為可見，反應進度與反應方程式的寫法有關，但過程的化學變化熱不變。5.3.2ThermalinChemicalChanges化學反應熱與反應物和產物的溫度有關。熱力學中規(guī)定化學反應熱是反應產物回復到反應物的溫度時，反應過程放出或吸收的熱量。若反應在標準狀態(tài)(250C和1.013105Pa)下進行，則化學反應熱又稱為標準化學反應熱，用符號表示。5.3.2ThermalinChemicalChanges化學反應熱可從文獻、科研或工廠實測數(shù)據中獲得。當缺少數(shù)據時，也可由生成熱或燃燒熱數(shù)據經計算而得。

1.AccordingtoStandardHeatsofFormation

2.AccordingtoStandardHeatsofCombustion3.Offstandardconditions

5.3.2ThermalinChemicalChanges由蓋斯定律得(5-18)產物

反應物式中

——反應物或產物在反應方程式中的系數(shù)；

——反應物或產物的標準生成熱，kJmol-1。

1.AccordingtoStandardHeatsofFormation物質的標準生成熱數(shù)據可從有關手冊中查得。但應注意，一般手冊中標準生成熱的數(shù)據常用焓差，即表示，并規(guī)定吸熱為正，放熱為負，這與式(5-1)中的符號規(guī)定正好相反。為使求得的的符號與式(5-1)中的符號規(guī)定相一致，在查手冊時可在前加一“”號。1.AccordingtoStandardHeatsofFormation

由蓋斯定律得(5-19)反應物

產物式中—反應物或產質的標準燃燒熱，kJmol-1。

物質的標準燃燒熱也可從有關手冊中查得。同樣,在查手冊時應在前加一“”

號,以使的符號與式(5-1)中的符號規(guī)定相一致。

2.AccordingtoStandardHeatsofCombustion

若反應在toC下進行，且反應物和產物在(25~t)oC之間均無相變化，則可設計如下途徑完成該過程

由蓋斯定律得(5-20)

反應物

產物式中t—反應溫度，oC；Cpi—反應物或產物在(25~t)oC之間的平均定壓比熱，kJmol-1oC-1。反應物toC產物toC反應物25oC(t-25)iCpi-(t-25)iCpi產物25oC3.Offstandardconditions

若某反應物或產物在(25~t)oC之間存在相變，則式(5-20)等號右面的加和項應作修正。例如，若反應物中的j組分在溫度t'(25<t<t)時發(fā)生相變，則可設計如下途徑完成該過程3.Offstandardconditions

式中j—反應物j在化學反應方程式中的系數(shù)；

rj—反應物j在t'oC時的相變熱，kJmol-1。應注意物質的相態(tài)不同，其Cp值也不同3.Offstandardconditions

例5-2物料衡算數(shù)據如表4-3所示。已知加入甲苯和濃硫酸的溫度均為30oC，脫水器的排水溫度為65oC，磺化液的出料溫度為140oC，甲苯與硫酸的標準化學反應熱為117.2kJmol-1(放熱)，設備(包括磺化釜、回流冷凝器和脫水器，下同)升溫所需的熱量為1.3×105kJ，設備表面向周圍環(huán)境的散熱量為6.2×104kJ，回流冷凝器中冷卻水移走的熱量共9.8×105kJ。試對甲苯磺化過程進行熱量衡算。5.4ExlesofEnergyBalance

有關熱力學數(shù)據為：原料甲苯的定壓比熱為1.71kJkg-1oC-1；98%硫酸的定壓比熱為1.47kJkg-1oC-1；磺化液的平均定壓比熱為1.59kJkg-1oC-1；水的定壓比熱為4.18kJkg-1oC-1。

5.4ExlesofEnergyBalance

解：對甲苯磺化過程進行熱量衡算的目的是為了確定磺化過程中的補充加熱量。依題意可將甲苯磺化裝置(包括磺化釜、回流冷凝器和脫水器等)作為衡算對象。此時，輸入及輸出磺化裝置的物料還應包括進、出回流冷凝器的冷卻水(參見圖3-11)，其帶出和帶入熱量之差即為回流冷凝器移走的熱量。若將過程的熱效應作為輸入熱量來考慮，則可繪出如圖5-1所示的熱量衡算示意圖。5.4ExlesofEnergyBalance

圖5-1甲苯磺化裝置熱量衡算示意圖5.4ExlesofEnergyBalance

則熱量平衡方程式可表示為

取熱量衡算的基準溫度為25oC，則

5.4ExlesofEnergyBalance

反應中共加入98%濃硫酸的質量為1100kg，其中含水22kg。若以SO3計，98%硫酸的質量分率為80%。由式(5-13)得5.4ExlesofEnergyBalance

反應結束后,磺化液含硫酸35.2kg,水21.4kg。以SO3計,硫酸的質量分率為50.8%。則所以5.4ExlesofEnergyBalance反應消耗的甲苯量為979kg，則5.4ExlesofEnergyBalance表5-2甲苯磺化過程熱量平衡表5.4ExlesofEnergyBalance

例5-3物料衡算數(shù)據如表4-4所示。已知乙醇的進料溫度為300oC，反應產物的溫度為265oC，乙醇脫氫制乙醛反應的標準化學反應熱為-69.11kJmol-1(吸熱)，乙醇脫氫生成副產物乙酸乙酯的標準化學反應熱為-21.91kJmol-1(吸熱)，設備表面向周圍環(huán)境的散熱量可忽略不計。試對乙醇脫氫制乙醛過程進行熱量衡算。5.4ExlesofEnergyBalance

有關熱力學數(shù)據為：乙醇的定壓比熱為0.110kJmol-1oC-1；乙醛的定壓比熱為0.080kJmol-1oC-1；乙酸乙酯的定壓比熱為0.169kJmol-1oC-1；氫氣的定壓比熱為0.029kJmol-1oC-1。

5.4ExlesofEnergyBalance

解：由例4-7可知，乙醇脫氫制乙醛過程為連續(xù)過程，對該過程進行熱量衡算的目的是為了確定反應過程中的補充加熱速率。依題意，可以反應器為衡算對象,繪出熱量衡算示意圖,如圖5-2所示。

圖5-2乙醇脫氫制乙醛過程熱量衡算示意圖5.4ExlesofEnergyBalance

則熱量平衡方程式可表示為

由于是連續(xù)過程，則Q5=0；依題意知Q6=0。

取熱量衡算的基準溫度為25oC，則

5.4ExlesofEnergyBalance

過程的熱效應Q3主要為化學變化熱，即Qc由兩部分組成，其中乙醇脫氫制乙醛的化學變化熱為

kJh-15.4ExlesofEnergyBalance乙醇脫氫生成副產物乙酸乙酯的化學變化熱為

則kJh-1

5.4ExlesofEnergyBalanceQ4由四部分組成,其中未反應乙醇帶走熱量為乙醛帶走熱量為乙酸乙酯帶走熱量為5.4ExlesofEnergyBalance氫氣帶走熱量為則所以

故反應過程所需的補充加熱速率為1.148106kJh-1。5.4ExlesofEnergyBalance表5-3乙醇催化脫氫過程熱量平衡表

5.4ExlesofEnergyBalance

5.5.1CoolantandHeatingsourcefrequently-used

5.5.2ConsumptionofCoolantandHeatingsource5.5.3Consumptionoffuel

5.5.4ConsumptionofElectricEnergy5.5.5ConsumptionofCompressedair5.5.6CalculationofSuckingrateVacuumed

5.5CalculationofConsumptionofCoolant,heatingsourceandotherenergy

由熱量衡算可確定設備的熱負荷，根據工藝要求和熱負荷的大小，可選擇適宜的加熱劑或冷卻劑，以向設備提供或從設備移除熱量。常用的加熱劑有熱水、飽和水蒸汽(低壓、高壓)、導熱油、道生液、煙道氣和熔鹽等；常用的冷卻劑有空氣、冷卻水、冰和冷凍鹽水等。5.5.1CoolantandHeatingsourcefrequently-used1.ConsumptionofSteam2.ConsumptionofCoolant5.5.2ConsumptionofCoolantandHeatingsource(1)間接蒸汽加熱時的蒸汽消耗量

若以0oC為基準溫度，間接蒸汽加熱時水蒸汽的消耗量可用下式計算(5-22)式中W—蒸汽消耗量,kg或kgh-1;Q2—由蒸汽傳遞給物料及設備的熱量，kJ或kJh-1;H—蒸汽的焓,kJkg-1;Cp—冷凝水的定壓比熱,取4.18kJkg-1oC-1;t—冷凝水的溫度,0C;—熱效率。保溫設備取0.97~0.98;不保溫設備取0.93~0.95。1.ConsumptionofSteam

(2)直接蒸汽加熱時水蒸汽的消耗量

若以0oC為基準溫度，直接蒸汽加熱時水蒸汽的消耗量可用下式計算

(5-23)式中tk——被加熱液體的最終溫度，oC。1.ConsumptionofSteam

在藥品生產中，水、冷凍鹽水和空氣均為常用的冷卻劑，其消耗量可用下式計算

(5-24)式中W—冷卻劑的消耗量，kg或kgh-1；Cp—冷卻劑的平均定壓比熱，kJkg-1oC-1；t1—冷卻劑的初溫，oC；t2—冷卻劑的終溫，oC。2.ConsumptionofCoolant

水和空氣的定壓比熱均隨溫度而變化，但變化并不顯著。一般情況下，水的定壓比熱可取4.18kJkg-1oC-1，空氣的定壓比熱可取1.01kJkg-1oC-1。氯化鈉水溶液的定壓比熱與溫度和濃度有關，如表5-5所示。2.ConsumptionofCoolant表5-5氯化鈉水溶液的定壓比熱2.ConsumptionofCoolant

燃料的消耗量可用下式計算(5-25)式中G—燃料的消耗量,kg或kgh-1;—燃燒爐的熱效率,一般燃燒爐的值可取0.3~0.5,鍋爐的值可取0.6~0.92;Qp—燃料發(fā)熱量,kJkg-1。表5-6幾種燃料的發(fā)熱量

5.5.3Consumptionoffuel

電能的消耗量可用下式計算(5-26)式中E—電能的消耗量,kWh(1kWh=3600kJ)；—電熱裝置的熱效率,一般可取0.85~0.95。5.5.4ConsumptionofElectricEnergy一般情況下，壓縮空氣的消耗量均要折算成常壓(1.013105Pa)下的空氣體積或體積流量。因此，首先要計算出壓縮空氣的壓強以及操作狀態(tài)下的空氣體積或體積流量。

5.5.5ConsumptionofCompressedair

(1)每次操作均將設備中的液體全部壓完時的壓縮空氣消耗量

以常壓(1.013105Pa)下的空氣體積計，一次操作所需的壓縮空氣消耗量為(5-28)式中Vb—一次操作所需的壓縮空氣體積，m3次-1；VT—設備容積，m3；P——壓縮空氣在設備內建立的壓強，Pa。

5.5.5ConsumptionofCompressedair—Liquidmaterial

若每天壓送物料的次數(shù)為n，則每天操作所需的壓縮空氣體積為(5-29)式中Vd—每天操作所需壓縮空氣體積,m3d-1。

每小時操作所需的壓縮空氣體積為

(5-30)式中Vh—每小時操作所需壓縮空氣體積,m3h-1?！看螇核鸵后w所持續(xù)的時間，h。5.5.5ConsumptionofCompressedair—Liquidmaterial

(2)每次操作僅將設備中的部分液體壓出時的壓縮空氣消耗量

以常壓(1.013105Pa)下的空氣體積計，一次操作所需的壓縮空氣消耗量為

(5-31)式中——設備的裝料系數(shù)；

V1——每次壓送的液體體積，m3。

每天或每小時操作所需的壓縮空氣體積可分別按式(5-29)或(5-30)計算。5.5.5ConsumptionofCompressedair—Liquidmaterial

以常壓(1.013105Pa)下的空氣體積計，一次操作所需的壓縮空氣消耗量為(5-33)式中K——系數(shù)，緩和攪拌取24，中等強度攪拌取48，強烈攪拌取60；A——被攪拌液體的橫截面積，m2；——一次攪拌操作持續(xù)的時間，h。

每天或每小時操作所需的壓縮空氣體積可分別按式(5-29)或(5-30)計算。

5.5.5ConsumptionofCompressedair—AgitatingLiquidmaterial

一次抽吸操作所需的抽氣量為(5-34)式中Pk——設備中的剩余壓強，Pa。

每天或每小時操作所需的抽氣量可分別按式(5-29)或(5-30)計算。5.5.5ConsumptionofCompressedair—SuckingLiquidmaterial

一次抽濾操作所需的抽氣量為(5-35)式中C——經驗常數(shù)，可取15~18；A——真空過濾器的過濾面積，m2；

——一次抽濾操作持續(xù)的時間，h。

每天或每小時操作所需的抽氣量可分別按式(5-29)或(5-30)計算。5.5.5ConsumptionofCompressedair—VacuumFiltration

在真空蒸發(fā)操作中，由設備、管道等的連接處漏入的空氣以及溶液中的不凝性氣體會在冷凝器內積聚，這不僅會使被冷凝蒸汽的分壓下降，而且會導致冷凝器的傳熱系數(shù)顯著減小。因此，必須從冷凝器中連續(xù)抽走空氣和不凝性氣體。

在標準狀態(tài)(P0=1.013105Pa，T0=273.15K)下，1kg水蒸汽中約含2.510-5kg的空氣。每冷凝1kg蒸汽，由