濃硫酸稀釋熱熱量衡算

1、濃硫酸稀釋的熱量衡算1、物料衡算衡算基準為小時。以 W表示表示各股物流的質(zhì)量流量。流程示意圖：查瑜酸工彳手冊？X少武等編著、東南大學中的相關(guān)表格知25c的98%硫酸的密度33是 1.8310g/cm ,即 1831kg/m。其中 W1 3.18 1831 5822.58kg/h稀釋器的總質(zhì)量平衡：W1 W2 W3稀釋器硫酸的平衡：0.98W1 0.35W3用W1 5822.58kg代入上面兩方程解得：W2 10480.644kg/hW3 16303.224kg/h2、熱量衡算固體、液體和氣體溶質(zhì)溶解于溶劑中吸收和放出的熱量稱為溶解熱，手冊給出的溶解熱數(shù)據(jù)中，有積分溶解熱與微分溶解熱。積分溶解熱

2、：以硫酸溶解于水形成硫酸水溶液說明積分溶解熱的含義。在25c下把1mol硫酸用水逐漸稀釋，在此過程中不斷取出所放出的熱量，使溶液溫度保持在25C,這個過程所放出的熱量稱為積分溶解熱。積分溶解熱是濃度的函數(shù)，也是溫度的函數(shù)。微分溶解熱：微分溶解熱系指1kmol（有時用1kg）溶質(zhì)溶解于含量為 x的無限多的溶液中即溶解后溶液的含量仍可視為 x時所放出的熱量KJ / mol, KJ / kmol, KJ/kg等單位表示。顯然，微分溶解熱是濃度的函數(shù)，也是溫度的函數(shù)。方法一：經(jīng)歷公式法由瑜酸工彳手冊？知，溶解imol硫酸于n mol水所放出的積分溶解熱可用下式計算:17860 n1.798n4.186

3、8.word.zl式中Q-硫酸的積分溶解熱（J / mol）;n-對于1 mol硫酸所用的水的摩爾數(shù)積分溶解熱不僅可以用來計算把溶質(zhì)溶于溶劑中形成某一含量溶液時的熱效應，還可以用來計算把溶液自某一含量沖淡或濃縮到另一含量的熱效應。在25c下將濃度為每 mol硫酸含n1 mol水的硫酸加水稀釋，仍將繼續(xù)有熱量放出，直至其成為濃度為每 mol硫酸含n2 mol水時，保持硫酸溶液的溫度為 25C,此兩次熱量之差17860 n2 17860 n1Q2 Q1 ( ) 4.18681.7983 n2 17860 n1式中Q2 Q1-1mol硫酸放出的稀釋熱（J/mol）n1-濃度為x1時1 mol硫酸所含

4、有的水的摩爾數(shù)n2-濃度為x2時1mol硫酸所含有的水的摩爾數(shù)具體計算如下：98%的濃硫酸對應的 n1 1000 0.02/180.11111000 0.98/9835%的稀硫酸對應的 n2 1000 0.65/18 10.11111000 0.35/98從而得在25c下把98%濃硫酸稀釋為35%稀硫酸，并使硫酸溶液保持25c時產(chǎn)生的稀釋熱:17860 n217860 n1Q2 Q1 (1.7383 n2 1.7983 n1)4.18684.186817860 10.111117860 0.1111 1.7983 10.1111 1.7983 0.111159134.2393J/molH2SO

5、459.1342KJ /molH 2sO4進而彳導在25c下98%的濃硫酸稀釋為 35%稀硫酸，并保持硫酸溶液溫度為25 C,每小時產(chǎn)生的稀釋熱為5822.58 1000 0.98Q n (Q2 Q1)59.1342 3443136.102KJ98又查硫酸工彳手冊？中表“硫酸和發(fā)煙硫酸的熱燃量以0c為基準并采用內(nèi)插法得25c時35%硫酸的熱燃量為118.1 58.6 H1 (25 20) 58.6 73.475KJ /KG40 2045c時35%硫酸的熱燃量為178.8 118.1H 2 (45 40) 118.1 133.275KJ / KG60 40熱燃量之差為H H2 H1 133.27

6、5 73.475 59.8KJ /KG最后得在25C下98%硫酸稀釋為35%硫酸，并保持硫酸溶液為45C,每小時產(chǎn)生的稀釋熱為 _ _ *Q Q W3 H 3443136.102 59.8 16303.2243443136102 974932.7952 2468203307KJ方法二：實驗數(shù)值查表法由?硫酸工彳手冊 神表“ 25C下硫酸溶解于水中的積分溶解熱Q積和微分溶解熱Q微知25c時98%硫酸的積分溶解熱 Q積137.263KJ / KGH 2SO425c時35%硫酸的積分溶解熱 Q2 683.70KJ / KGH 2sO4從而得在25c下把98%濃硫酸稀釋為35%稀硫酸，并保持硫酸溶液為

7、25c的的稀釋熱：Q Q積i Q積25822.58 0.98 (683.70 37.263)3688652.525KJ進而彳導在25c下把98%的濃硫酸稀釋為35%稀硫酸，并是硫酸溶液為25C,每小時產(chǎn)生的稀釋熱為_ _ *Q QW3H 3688652.525 59.8 16303.2242713719.73KJ方法三：修正的經(jīng)歷公式法由于湯姆遜曾提出的1 molH 2sO4溶于n0molH2O中時，放出稀釋熱的經(jīng)歷公式為17860 n0Q 4.1868,經(jīng)此經(jīng)歷公式得出的結(jié)果與實驗值相比存在較大的偏差，最大1.7983 n0負偏差為12%,最大正偏差為11.6%;蔡芝林的 瑜酸熱效應的計算

8、文中對該公式做出了 ，一 ，一一，一，一20050 n0修正，修正后的硫酸稀釋熱的公式為Q 0 4.1868 ,經(jīng)此計算公式得出的結(jié)果2.17 n0與實驗值相比，準確性有明顯的提高，最大負偏差減小到6.9%,最大正偏差減小到 6.2%,下面用修正的經(jīng)歷公式計算；98%的濃硫酸對應的 n1 1000 0.02/180.11111000 0.98/9835%的稀硫酸對應的 n2 1000 0.65/18 10.11111000 0.35/98從而得在25 c下把98%濃硫酸稀釋為35%稀硫酸，并使硫酸溶液保持在25c下，產(chǎn)生的稀釋熱為：Q Q2 Q120050 n2 20050 n1 一 “c4.

9、18682.17 n2 2.17 n120050 10.1111 20050 0.11114.18682.17 10.11112.17 0.111116507.2799 976.5267 4.186815530.7532 4.186865024.1575J65.0242KJ進而彳導在25c下把98%的濃硫酸稀釋為 35%稀硫酸，使硫酸溶液保持在 25c下，每小時產(chǎn)生的稀釋熱為Q* n (Q2 Q1) 5822.58 9：00 0.98 65.0242 378608664KJ又查硫酸工彳手冊？中表“硫酸和發(fā)煙硫酸的熱燃量以0c為基準并采用內(nèi)插法25c時35%硫酸的熱燃量為118.1 58.6H1

10、 (25 20) 58.6 73.475KJ / KG40 2045c時35%硫酸的熱燃量為178.8 118.1H 2 (45 40) 118.1 133.275KJ / KG60 40熱燃量之差為H H2 H1 133.275 73.475 59.8KJ/KG最后的25c的98%硫酸稀釋為45c的35%硫酸每小時產(chǎn)生的稀釋熱為_ *Q Q W3 H 3786086.064 59.8 16303.2243786086064 97493279522811153269KJ3、三種方法計算硫酸稀釋產(chǎn)生的稀釋熱的結(jié)果比較由以上三種關(guān)于積分溶解熱的計算方法得出的數(shù)值結(jié)果知，并以基于實驗數(shù)據(jù)查表法得出的

11、計算結(jié)果為基準；用方法一計算得出的結(jié)果的偏差為:( 2468203.307 2713719.732713719.73用方法三計算得出的結(jié)果的偏差為:1 100%9.05%2811153.269 2713719.73 ,2 100%3.59%2713719.73從而知修正后的關(guān)于硫酸積分溶解熱的計算式得出的結(jié)果的準確性有較大的提高。將用這兩種方法計算純硫為了進一步說明方法一和方法二所計算的硫酸稀釋熱的差異, 酸稀釋到不同濃度的硫酸產(chǎn)生的稀釋熱的數(shù)值比照方下表1不同濃度下實驗數(shù)值查表法和湯姆遜經(jīng)歷公式法計算所得的稀釋熱的比較硫酸濃度實驗數(shù)值查表法計算所得稀釋熱(kj/kg)湯姆遜經(jīng)歷公式法計算所得

12、稀釋熱(kj/kg)相對誤差5754.4614745.7947-1.148710746.9251735.4114-1.541515741.0636720.4645-2.779720731.8526704.2616-3.770025720.9670686.7608-4.744530704.6384667.8783-5.216935683.7044647.2793-5.327640660.2584624.8380-5.364645634.7189600.2196-5.435450606.2486573.0892-5.469655572.3356543.1117-5.106160536.329150

13、9.7848-4.949365496.9732472.5641-4.911570453.0118430.5286-4.963075405.7009382.9666-5.603780350.4352328.4126-6.284385279.2596265.3594-4.977590185.8939191.92293.24329592.9470105.633013.64869837.262544.338218.98889918.589422.587821.5090從上面表格知在硫酸濃度低于 90%時，用湯姆遜曾提出的經(jīng)歷公式法即方法一計算硫酸的積分溶解熱和溶解熱的實驗值即方法二比較，偏差不是很大：

14、但當硫酸濃度超過90%時，用湯姆遜曾提出的經(jīng)歷公式法計算得出的硫酸的積分溶解熱和實驗值比較，偏差很大，而且隨著硫酸濃度的增大，其偏差也愈大。下表是硫酸積分溶解熱的湯姆遜公式計算值、實驗數(shù)據(jù)查表值和改進的經(jīng)歷公式計算值的綜合比較表2 18c時imol硫酸液溶解于n0mol水中所產(chǎn)生的積分溶解熱的實驗值與計算值水摩爾數(shù)no積分溶解熱Q(J / mol)實驗數(shù)據(jù)查表值改進的經(jīng)歷公式計算值Bit(%)湯姆遜公式計算值Bit(%)0.0000000.11920967-5.1-120.2519202071-5.1-10.70.4333003316-0.5-4.50.6748904730+3.3+0.81.0067406325+6.2+5.31.5086308195+5.0+5.92.331068010381+2.8+5.64.001301012998+0.1+5.39.001511016155-6.9+ 1.519.