显热的计算以及热容公式的选用赵虎林�广西化工设计院�热量衡算是化工计算中的一个重要项目,几乎每一个化学工程项目都要进行热量衡算。热量衡算中需要计算的热量一般包括相变热、化学反应热和显热。而显热又分为物质本身携带的热量和在加热或冷却过程中吸收或放出的热量。在显热计算中,热容是关键的物性参数,要使整个热量衡算准确无误,或使其结果能在允许的误差范围内,就必须十分准确地选用、求算热容。另外,随着电子计算机的广泛应用,在热量计算中越来越多地采用由实验数据归纳出的经验公式计算热容,这就要求能正确地选用热容的计算公式,只有这样才能保证热量的计算结果准确无误,满足设计计算的要求或正确地指导生产。下面就讨论一下热量衡算中的一些间题。一、显热的计算欲计算显热,就必须弄清显热的定义。显热的定义在很多教科书中都有论述,如!“物质不发生相变和化学变化的条件下,在加热或冷却过程中吸收或放出的热量,称为显热。”但显热更完整一些的定义应该是!“物质不发生相变和化学变化的条件下,温度从基准态�或称参考态�变化到某一温度∀时,吸收或放出的热量。”这就明确地指出了在显热盯计算中有一个基准态问题。如果不这样认识,显热的计算就会出现错误�这一间题已有专门文章加以了论述,可参见“化工设计通讯”#∃%&年第#期�。显热的计算公式如下!在恒压下物质的温度从∀、变到∀!时,热量的变化由下式计算!∋(一。)立,∗(+∀夕##�,�式中!−—物质的摩尔数,.(—物质的恒压摩尔热容。物质在某一温度的热容是真热容,·真热赛本身是温度的函数,过去其常用的经验式形式为!/(一0十1∀2.∀么“3�4�近年来多用下面的形式!/(一02#〕∀2∗∀52+∀6·,,一�7�在显热的计算中往往多采用平均热容进行计算,此时显热的计算式为!∋(二−乙(�∀5一∀,��&�平均热容有三种查算方法!�一�根据平均热容的定义式计算8平均热容的定义式为8/(9,军)/(+∀‘∀!一∀沙�:�将真热容的计算公式代入�:�式可得!;∀,,<<==<几9五等共钱望牛或!/一<3登竺少￡工址叮望几�∀5一∀>�将积分式解出并化简得!万=1,甲午、,∗,个名二二甲4、勺?9乙十下、##一#4少一,布<、#十#4#4十≅夕石3占‘�Α�或!/(902软∀,十∀!�十冬�∀)2∀8∀52∀!�2李�∀卜∀沙!十∀,∀卜乃石3盖Β占‘口若欲求物质本身携带的热量并取其参考态温度∀。一4Χ7带的热量为!∋(二−/(�∀一∀。�若将绝热温标换为摄氏温标则�Χ�式可变为!∋(<−/(>此时�Α�和�Α‘�式又可写为!〔Α产�比Δ�Ε℃�,则物质温度为∀时携�Χ�〔%�瓦一�021∀。2。∀!�2�号2。∀。�,2号,4瓦一�·21∀。2·∀!2“玲2〔争。∀。十#·Φ+今牛�争+∀Γ�>5十会�Η3Ι�以上计算需要进行繁琐的积分。�二�利用平均热容的曲线图查算8�三�利用平均热容的数据表计算。ϑ在计算精确度要求不高时使用。平均热容的曲线图和数据表一般均取参考态温度∀。二4九#ΑΔ,∀5的平均热容/?�∀!,∀!时,就要利用所查得的数据进行换算!故若要求温度从∀,变到、,护、卫了−��!∀#夕∃、、尹‘、双,%%、%瓦&∃∋,()∗&()一(。∗一瓦〔(。。(、、&(、一(+∗,尸气“令川一—,一一一一又丁−二了万一一—当然也可以不用换算而直接利用所查得的数据求显热)./,0〔1/&(。,()∗&()一(。∗一1/&(。。∃)∗&(,一(。∗〕二、显热的近似计算在工程计算中多用更简便的方法估算热量。&一∗当热容随温度的变化为一条直线或温度的变化范围不大时,计算显热)可用下面的近似算法∋(一/(�工笼业�‘∀5一∀,’�;5�<=Κ=。,。。=、Λ二,<、=∀!2∀,。‘Λ、Λ八甲!七?Ι一七竺上生匕、—宁门恤反刀一Μ石—叫阴县掀知合。、,Ι‘同样,若取参考态温度∀。<4Χ7#ΑΔ即。℃,并将绝热温标换为摄氏温标,则物质从。‘到>℃的热量变化�或称物质在>℃时自身携带的热量�为!∋(<−/?Ν李、>、乙Ι�#7�这些公式中的真热容也可用三种方法查算,即公式计算法�用‘4�、�7�式扦算�、查曲线图法和查数据表法。�二�当有真热容随温度的变化曲线时,以上讨论均为理想气体的热量计算,真实气体的热量计算有有关教科书和专著中都有介绍,这里不再赘述。三、氮肥工艺计算中...
