例4-1、在25℃和1.013×105Pa下，用水稀释78%的硫酸水溶液以配制25%的硫酸水溶液1000kg，试计算配制过程中的浓度变化热。 解：设G1为78%的硫酸溶液的用量，G2为水的用量，则： G1 ×78%= 1000×25% G1+ G2=1000 G1=320.5(kg) , G2=679.5(kg) 配制前后H2SO4的摩尔数均为： nH2SO4=320.5 ×103 ×0.78÷98=2550.9(mol) 配制前H2O的摩尔数为： nH2O=320.5 ×103 ×0.22÷18=3917.2(mol) 则n1=3917.2÷2550.9=1.54 由表4-2用内插法查得 ΔHs1=35.57(kJ/mol) 配制后水的摩尔数为： nH2O=(320.5×0.22 +679.5)×103÷18=41667.2(mol) 则n2=41667.2÷2550.9=16.3 由表4-2用内插法查得ΔHs2=69.30(kJ/mol) 根据盖斯定律得 nH2SO4 ΔHs1+ Qp = nH2OΔHs2 Qp=2550.9×(69.30-35.57) =8.604 ×104(kJ) 例4-2、求100℃时，80%乙烯和20%丙稀混合气体在4.05Mpa时的热容。已知乙烯和丙稀的C0p-T函数式为 乙烯C0p=2.830+28.601×10-3T-8.726×10-6T2, kcal/(kmol·K) 丙烯C0p=2.253+45.116×10-3T-13.740×10-6T2, kcal/(kmol·K) 解：以C0p1和C0p2分别表示100℃时乙烯和丙稀的理想气体定压摩尔热容，则 C0p1 =2.830+28.601×10-3×373-8.726×10-6×3732 =12.3kcal/(kmol·K) =51.46 KJ(/kmol·K) C0p2=2.253+45.116×10-3×373-13.740×10-6×3732, =17.2kcal/(kmol·K) =71.96 kJ/(kmol·K) C0p=0.8×51.46+0.2×71.96=55.56 kJ/(kmol·K) 查得乙烯的临界压力为5.039MPa，临界温度为282.2K，丙稀的临界压力为4.62MPa，临界温度为365K，则混合物的假临界压力和假临界温度为 Pˊc=0.8×5.039+0.2×4.62=4.955 Mpa Tˊc=0.8×282.2+0.2×365=298.7 K 100℃、4.05Mpa混合气体的Pr和Tr为 Pr=4.05/4.955=0.817 Tr=(273+100)/298.7=1.25 由图查得该条件下（Cp-C0p）=2.6kcal/(kmol?K)=10.88 KJ/(kmol?K),而该混合气体100℃下的理想气体定压热容C0p=55.56 KJ/(kmol?K),因此，100℃、4.05Mpa下混合气体的定压热容为Cp=55.56+10.88=66.44 KJ/(kmol?K) 例4-3 试估算C6H5CL的燃烧热。 解： n= 4×6+5-1=28 由表得：ΔAr-cl=-27.2 KJ/mol Qc=109.07×28-27.2=3026.8 KJ/mol Qc(手册质)=3080.7 KJ/mol 误差=(3026.8-3080.7)/3080.7=-1.75% 例4—4 、 萘磺化过程的热量计算。物料衡算数据见下表4—8。 已知加入熔融萘的温度为110℃；加入98％硫酸的温度为50℃；磺化过程排出蒸气的温度为160℃；磺化液出料温度为160℃。又已知液萘与硫酸进行磺化反应时的反应热为21kJ／mol。 表4—8 物料衡算数据  解：选择基础温度为O℃，以液态为基准态。 Q1的计算 由物料衡算表知，萘磺化过程每批投精萘1540kg，投98％硫酸1270kg。由手册查得98％硫酸的比热容为1．46kJ／(kg·℃)，水在55℃的比热容为4．23kJ／(kg·℃)。根据式(4-32）计算，液奈（C10H8）的比热容为 (10×2.8+8×4.3) ×4.187/128=2.041 kJ／(kg·℃) Ql=1515×110×2.041+25×4.23×110+1270×50×1.46 =4.44×105(kJ) Q3的计算 萘的磺化过程可以看成是按系列步骤进行的： ①原始硫酸(98％)→反应硫酸(100％)十分离酸+Q分离 ②C10H8+反应硫酸→CloH7S03H+H20十Qr ③分离酸+H20→残余酸+Q稀释 Q分离和Q稀释可通过硫酸的无限稀释热进行计算。 Q分离=m原q原一m反q反一m分q分 Q稀释=m分q分一m残q残 。 式中 m原—表示加入的98％的硫酸质量，kg； q原—表示98％的硫酸的无限稀释热，kJ／kg酸； m反—表示参加反应的硫酸的质量，kg： q反—表示100％硫酸的无限稀释热，kJ／kg酸； m分—分离后的硫酸的质量，kg： q分—分离后的硫酸的无限稀释热，kJ／kg酸 m残—磺化过程残余硫酸质量，kg； Q残—残余硫酸的无限稀释热，kJ／kg酸 上面二式相加得： Q分离+Q稀释=m原q原-m反q反-m残q残 m原=1270kg 因为硫酸的浓度为98％，所以n=2，由式4—47 q原=766.2-1357×2/（2+49）=712.98 kJ／kg酸 m反=1028(kg) 因参与反应的是纯硫酸，所以n=0,则 q反=766.2-1357×0/（0+49）=766.2 kJ／kg酸 磺化反应结束后，磺化液中含硫酸193kg,水234kg。 因此，m残=193+234=427(kg) n=（234×100%）/427=54.8% q原=766.2-1357×54.8/（54.8+49）=49.79kJ／kg酸 m残=(1960+221) ×/208=1028（kg） Q分离+Q稀释=1270×712.98-1028×766.2-427×49.79=0.96×105(KJ) Qr的计算： Qr=1028×1000×21/98=2.2×105(KJ) Q3= Qr+ Q分离+Q稀释=2.2×105+0.96×105=3.16×105 (KJ) Q4的计算 由物料衡算表可知，磺化液中包含萘磺酸（2—萘磺酸和1—萘磺酸）2181kg，萘152kg，硫酸193kg，水234kg。已知物料温度为160℃。由式（4—32）可知，液体萘磺酸的比热容为1．8kJ／(kg·℃)。由手册查得100%硫酸的比热容为1．141kJ／(kg·℃)；160℃水的焓为653.5kJ／kg，液萘汽化热为315.9KJ/kg；液态SO3的比热容2.69KJ/（kg·℃）;SO3的沸点为44.75℃;SO3在45℃时的汽化热497.9KJ/kg；气体SO3在45～160℃的平均比热容为0.7071 KJ/（kg·℃）;160℃水蒸汽的焓为2761KJ/kg。则 Q4=2181×1.8×160+152×2.041×160+193×1.141×160+234×653.5+21×(160×2.041+315.9)+19.6[45×2.69+497.9+(160-45) ×0.7071]+9.4×2761 =9.19×105 (KJ) Q6的计算 估计磺化釜向空气散热表面积为10m2。釜外壁有保温层，保温层外表面温度假定为60℃，空气温度为18℃。由式（4-8），釜表面向四周(自然对流的空气)散热的对流传热系数 α=11 W／(m2·℃) 已知每批操作周期为3.25h，因此 Q6=11×10×3.25×60×60 ×(60-18)=0.54×105(kJ) (5) Q2的计算 因Q5很小，忽略不计，所以 Q2=Q4+Q6-Q1-Q3 = 9.19×105+0.54×105—4.44×105—3.16×105 =2.13×105(kJ) 计算表明在萘磺化过程中需要进行加热，每批操作需要供热2.13×105kJ。计算结果见表4-9。 表4—9 热量平衡表 热量类型 数量/KJ 热量类型 数量/KJ  Q1 4.44×105 Q4 9.19×105  Q2 2.13×105 Q5 0  Q3 3.16×105 Q6 0.54×105   例4-5、 萘的磺化过程，分为如下几个阶段：(1)加萘过程：15min，物料温度为110℃； (2)升温过程：于15min升温至140℃；(3)加硫酸过程：加入98%硫酸的温度为50℃，60min加完，物料温度由140℃升到160℃；(4)保温过程：于160℃维持105min；(5)出料过程：15min将160℃的物料压出。整个磺化过程温度与时间的关系如下图4-6所示。磺化过程排出蒸气的温度为160℃。已知液萘与硫酸进行磺化反应时的反应热为21KJ/mol。 假定磺化釜的体积为3000L，夹套的传热面积为8.3m2，每批操作投料量以及物料衡算和热量衡算的数据见例4—4。熔融萘升温时，总的传热系数为1255．2kJ／(m2·h·℃)；加热、磺化物料时，总的传热系数为836．8 KJ／(m2·h·℃)；加热用0．8MPa(表压)的水蒸气。校核夹套的传热面积是否满足要求。  图4-6萘磺化过程温度与时间关系图 在间歇操作中,总的操作过程常常包括几个操作阶段，物料在各阶段的温度以及各阶段的传热量都不相同.为了计算传热面积和载能介质的用量,应作出整个操作过程的温度曲线,对各阶段分别进行热量衡算,求出各阶段需要的传热面积,并以计算的最大传热面积作为设计反应器的依据。 解、由上图4—6可知，过程1、5不需要热交换。过程3有反应过程的热效应使物料升温，不需要加热。 (1)计算过程2所需要的传热面积 液萘在110～140℃的平均比热容为2.041KJ/(kg·℃),水的平均比热容为4.26KJ/(kg·℃)(查得) 升温所所需热量（Q2）过程2=(1515×2.041+25×4.26)×(140-110) =9.6×104(KJ) 加热水蒸气的温度为175℃  过程2的时间为：θ=15/60=0.25（h） 过程2需要传热面积：  (2)计算过程4所需传热面积 已知整个过程的Q2为2.13×105KJ,因此： （Q2）过程4=Q2-（Q2）过程2=2.13×105-9.6×104 =1.17×105(KJ) ΔTm=175-160=15(℃) 过程4时间为：θ=105/60=1.75（h） 过程4需要传热面积：  由于8.3>6.31>5.33 所以磺化釜的夹套面积（8.3m2）能满足要求。