




版权说明:本文档由用户提供并上传,收益归属内容提供方,若内容存在侵权,请进行举报或认领
文档简介
物料平衡计算化学制药工艺技术物料衡算
质量守恒定律是自然界的普通规律,物料的平衡与计算是这一规律在化工计算中的具体应用。
在工艺设计中,流程设计和物料衡算是最先开展的项目,在流程设计初步定型后,就需进行物料衡算来确定各种原料、中间产品及产物的数量。
根据物料衡算的结果,才能计算各个设备的尺寸和公用工程物料的需求量,从而完成流程设计的定量工作。
可以说物料衡算是能量衡算及其它工艺计算和设备计算的基础。物料衡算的基本方法和步骤一、物料衡算的基本概念及物料平衡方程式:1、物料衡算的基本概念:
首先应了解体系与环境的概念
所谓体系是为了分析一个过程,人为划定一个过程的全部或一部分作为一个完整的研究对象,这个划定的区域就称为体系。
体系以外的区域称为环境。体系与环境之间的分界线则称为边界。
进行物料衡算时,对于过程的体系、环境及其边界可用图形或线条加以表示。如下图:
上图中的体系可以是一个换热器、一个反应器、一个车间或整个工厂2、物料平衡方程式
物料平衡是研究一个体系内质量流动及变化情况的,用数学表达式描述物料平衡关系则为物料平衡方程式:
∑F=∑D+A式中:F为体系进料量,D为体系出料量
A为体系中物料的积累量这种物料平衡式是以物料总量的平衡建立的称为总物料平衡式。物料衡算也可以用体系中某一组分建立物料平衡式,对于稳态连续过程,其表达式为:F*Xf=P*Xp+W*Xw式中:F为体系进料量;P,W为体系两个出料部位排出的量;Xf,Xp,Xw分别为F,P,W中同一组分的物质的量的分数在建立组分物料平衡方程式时,在同一个物流中各组分的物质的量的分数之和等于1。即:∑XfI=1
∑XPI=1∑XwI=1上述组分平衡方程式是过程没有发生化学反应的情况,如有就不能用上式组分衡算式,只能对体系中某元素作物衡。二、物料衡算的基本方法和步骤化工工艺流程是多种多样的,物料衡算的具体内容和计算方法相应地就有多种形式。有的计算过程十分简单,有的又十分复杂,建议采用下述方法进行,其步骤为:
1、画出流程示意图:将过程的物料名称、数量、组成及流向,待求的未知数等标明在图上,以便分析。
2、写出主、副化学反应式:
3、确定计算任务:
4、收集数据资料:生产规模、产率、收率、生产时间、消耗定额、转化率、有关的物理化学常数等。5.展开计算物料平衡计算的作用:
1.计算从原料进厂至成品出厂各工序所需处理的物料量,作为确定车间生产任务、设备选型及人员编制的依据。2.计算各种原料、辅助材料及燃料需要量作为总图设计中确定运输量、运输设备和计算各种堆场、料仓面积的依据。3.计算水、电和劳动力的需要量,确定原材料、燃料等的单位消耗指标,作为公用设计和计算产品成本等的依据。
物料平衡计算的基础资料混凝土制品厂物料平衡计算的基础资料:工厂规模,混凝土构件产品方案;每种构件混凝土或者钢筋工程数量;混凝土各种类型配比;车间工作制度——生产周制度,生产班制度。混凝土配合比计算配合比四项要求确满足结构设计的强度等级要求;满足混凝土施工所要求的和易性;满足工程所处环境对混凝土耐久性的要求;符合经济原则,即节约水泥以降低混凝土成本。配合比步骤确定混凝土基准配合比确定试配、调整,确定设计配合比计算施工配合比(一)确定混凝土基准配合比
1.计算施工配制强度fcu,0式中:fcu,0——混凝土配制强度,MPa;
fcu,k——混凝土立方体抗压强度标准值,即混凝土强度等级值,MPa;
σ——混凝土强度标准差,MPa。混凝土强度标准差宜根据同类混凝土统计资料确定,并应符合以下规定:计算时,强度试件组数不应少于25组;当混凝土强度等级为C20和C25级,其强度标准差计算值σ<2.5MPa时,取σ=2.5MPa;当混凝土强度等级等于或大于C30级,其强度标准差计算值σ<3.0MPa时,取σ=3.0MPa;当无统计资料计算混凝土强度标准差时,其值按现行国家标准《混凝土结构工程施工及验收规范》(GB50204)的规定取用。强度等级<C20C20~C35≥C35标准差σ,MPa4.05.06.0
确定水灰比
(1)按混凝土强度要求确定水灰比或
式中:αa、αb——回归系数;当不具备试验统计资料时,可取碎石混凝土αa=0.46,αb=0.07;卵石混凝土αa=0.48,αb=0.33。
fce——水泥28d抗压强度实测值,MPa
当无水泥28d抗压强度实测值时,其值可按下式确定:
fce,g——水泥强度等级值,MPa(2)复核耐久性为使混凝土耐久性符合要求,按强度要求计算的水灰比值不得超过规定的最大水灰比值,否则混凝土耐久性不合格,此时取规定的最大水灰比值作为混凝土的水灰比值。3.确定用水量水灰比在0.40~0.80范围内时,根据粗集料的品种、粒径及施工要求的坍落度,按下表选取。干硬性混凝土的单位用水量,kg
拌合物稠度卵石最大粒径,mm碎石最大粒径,mm项目指标102040162040维勃稠度,s16~2017516014518017015511~151801651501851751605~10185170155190180165塑性混凝土的单位用水量,kg
(2)水灰比小于0.40的混凝土以及采用特殊成型工艺的混凝土单位用水量应通过试验确定。(3)流动性和大流动性混凝土:不掺外加剂时,以坍落度90mm的用水量为基础,按坍落度每增大20mm,用水量增加5kg计算;掺外加剂时混凝土的单位用水量可按下式计算:
mwa=mw0(1-β)拌合物稠度卵石最大粒径,mm碎石最大粒径,mm项目指标102031.540162031.540坍落度mm10~3019017016015020018517516535~5020018017016021019518517555~7021019018017022020519518575~902151951851752302152051954.计算水泥用量mc(1)计算(2)复核耐久性
将计算出的水泥用量与规定的最小水泥用量比较:如计算水泥用量不低于规定的最小水泥用量,则耐久性合格;否则耐久性不合格,此时应取规定的最小水泥用量。5.确定砂率βs(1)坍落度为10~60mm的混凝土砂率,可根据粗骨料品种、粒径及水灰比按下表选取。(2)坍落度大于60mm的混凝土砂率,可经试验确定;也可在下表基础上,坍落度每增大20mm,砂率增大1%确定。(3)坍落度小于10mm的混凝土,其砂率应经试验确定。混凝土砂率,%水灰比mw/mc卵石最大粒径,mm碎石最大粒径,mm1020401620400.4026~3225~3124~3030~3529~3427~320.5030~3529~3428~3333~3832~3730~350.6033~3832~3731~3636~4135~4033~380.7036~4135~4034~3939~4438~4336~41计算法:根据砂填充石子空隙,并稍有富余,以拨开石子的原则来确定。式中:βs——砂率,%;
ms0、mg0——分别为每立方米混凝土中砂子及石子用量,kg;、——分别为每立方米混凝土中砂及石子松散体积,m2;、——分别为砂和石子的堆积密度,kg/m3。
P’——石子空隙率,%;
β——砂浆剩余系数,一般取1.1~1.4。6.计算砂、石子用量ms0、mg0
(1)体积法又称绝对体积法。1m3混凝土中的组成材料——水泥、砂、石子、水经过拌合均匀、成型密实后,混凝土的体积为1m3,即:
Vc+Vs+Vg+Vw+Va
=1解方程组,可得ms0、mg0
。式中:ρc
、ρs
、ρg
、ρw—分别为水泥的密度、砂的表观密度、石子的表观密度、水的密度,kg/m3。水泥的密度可取2900~3100kg/m3;
α—混凝土的含气量百分数,在不使用引气型外加剂时,可取α=1。(2)质量法质量法又称为假定体积密度法。假定混凝土拌合物的质量为mcp
,kg。解方程组可得ms0、mg0。式中:mc0、ms0、mg0、mw0——分别为1m3混凝土中水泥、砂、石子、水的用量,kg;
mcp——1m3混凝土拌合物的假定质量,kg。可取2350~2450kg/m3。
βs——混凝土砂率。7.计算基准配合比(1)以1m3混凝土中各组成材料的实际用量表示。(2)以组成材料用量之比表示:mc0:ms0:mg0=1:x:y,mw/mc
=?(二)试配调整,确定设计配合比1.试配
按基准配合比称取一定质量的组成材料,拌制15L或25L混凝土,分别测定其和易性、强度。2.调整(1)调整和易性,确定基准配合比
测拌合物坍落度,并检查其粘聚性和保水性能:如实测坍落度小于设计要求,可保持水灰比不变,提高水泥浆用量;如实测坍落度大于设计要求,可保持砂率不变,提高骨料用量;如出现粘聚性和保水性不良,可适当提高砂率。每次调整后再试拌,直到符合要求为止。记录好各种材料调整后用量,并测定混凝土拌合物的实际体积密度(ρc,t)。(2)强度调整
一般采用三个不同的配合比,其中一个为基准配合比,另外两个配合比的水灰比值,应较基准配合比分别增加及减少0.05,其用水量应该与基准配合比相同,但砂率值可做适当调整并测定体积密度。各种配比制作两组强度试块,标准养护28d进行强度测定3.设计配合比的确定根据试验得出的混凝土强度与其相应的灰水比(mc/mw)关系,用作图法或计算法求出与混凝土配制强度(fcu,0)相对应的灰水比,确定1m3混凝土中的组成材料用量:单位用水量(mw)应在基准配合比用水量的基础上,根据制作强度试件时测得的坍落度或维勃稠度进行调整确定;水泥用量(mc)应以用水量乘以选定出来的灰水比计算确定;粗集料和细集料用量(ms、mg)应在基准配合比的用量基础上,按选定的灰水比进行调整后确定。)经试配确定配合比后,按下列步骤进行校正:①按上述方法确定的各组成材料用量按下式计算混凝土的体积密度计算值ρc,c:
ρc,c=mc+ms+mg+mw②应按
温馨提示
- 1. 本站所有资源如无特殊说明,都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
- 2. 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等,如果需要附件,请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
- 3. 本站RAR压缩包中若带图纸,网页内容里面会有图纸预览,若没有图纸预览就没有图纸。
- 4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
- 5. 人人文库网仅提供信息存储空间,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑,并不能对任何下载内容负责。
- 6. 下载文件中如有侵权或不适当内容,请与我们联系,我们立即纠正。
- 7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
评论
0/150
提交评论