物料衡算和热量衡算
物料衡算
根据质量守恒定律，以生产过程或生产单元设备为研究对象，对其进出口处进行定量计算，称为物料衡算。
通过物料衡算可以计算原料与产品间的定量转变关系，以及计算各种原料的消耗量，各种中间产品、副产品的产量、损耗量及组成。
物料衡算的基础
物料衡算的基础是物质的质量守恒定律，即进入一个系统的全部物料量必等于离开系统的全部物料量，再加上过程中的损失量和在系统中的积累量。
∑G1=∑G2+∑G3+∑G4
∑G2：——输人物料量总和；
∑G3：——输出物料量总和；
∑G4：——物料损失量总和；
∑G5：——物料积累量总和。
当系统内物料积累量为零时，上式可以写成：
∑G1=∑G2+∑G3
物料衡算是所有工艺计算的基础，通过物料衡算可确定设备容积、台数、主要尺寸，同时可进行热量衡算、管路尺寸计算等。
物料衡算的基准
(1)对于间歇式操作的过程，常采用一批原料为基准进行计算。
(2)对于连续式操作的过程，可以采用单位时间产品数量或原料量为基准进行计算。
物料衡算的结果应列成原材料消耗定额及消耗量表。
消耗定额是指每吨产品或以一定量的产品(如每千克针剂、每万片药片等)所消耗的原材料量；而消耗量是指以每年或每日等时间所消耗的原材料量。
制剂车间的消耗定额及消耗量计算时应把原料、辅料及主要包装材料一起算入。
热量衡算
制药生产过程中包含有化学过程和物理过程，往往伴随着能量变化，因此必须进行能量衡算。
又因生产中一般无轴功存在或轴功相对来讲影响较小，因此能量衡算实质上是热量衡算。
生产过程中产生的热量或冷量会使物料温度上升或下降，为了保证生产过程在一定温度下进行，则外界须对生产系统有热量的加入或排除。
通过热量衡算，对需加热或冷却设备进行热量计算，可以确定加热或冷却介质的用量，以及设备所需传递的热量。
热量衡算的基础
热量衡算的基础是能量守恒定律，在无轴功的条件下，进入系统的热量与离开热量相互平衡。
实际生产中传热设备的热量衡算可由下式表示。
Q1+Q2+Q3=Q4+Q5+Q6
Q1——物料进入设备带入热量，kJ；
Q2——由加热剂或冷却剂传给设备和物料的热量，kJ；
Q3——过程热效应，kJ；
Q4——物料离开设备带出的热量，kJ；
Q5——消耗在加热设备各个部件上的热量，kJ；
Q6——设备向四周散失的热量，kJ。
热量衡算的方法
热量衡算时一般建议以273K为基准温度，以液态为基准物态。
（1）物料进入设备带人热量Q1(或物料由设备带出的热量Q4)的计算
Ql(Q4)=∑Gicpi(T—T0)
Gi——1物料质量，kg；
Gi——1物料平均等压比热容，kJ／(kg•℃)；
T ——物料温度，℃；
T0——计算基准温度，℃。
生产过程中有相变化时还要加上相变热。
（2）过程热效应(Q3)
过程热效应包括化学过程热效应(Qr)和物理过程热效应(Qp)。
即：
Q3=Qr+Qp
Qr=1000×qr?×GA／MA
GA——参与反应的A物质量，kg；
qr?——标准化学反应热，kJ／mol；
MA——A物质的分子量。
Qp可通过盖斯定律来计算。
消耗在加热设备各个部件上的热量(Qs)的计算
Q 5=∑Micpi (T2—T1)
Mi——设备上i部件质量，kg；
cpi——设备上i部件比热容，kJ／(kg•℃)
T1——设备各部件初温，℃；
T2——设备各部件终温，℃。
设备向四周散失的热量(Q6)的计算
Q6=∑Aαt(TW2一T0)t ×10-3
A——设备散热表面积，m2；
αt——散热表面向四周介质的联合给热系数，W／(m2•℃)；
Tw2——四壁向四周散热时的表面温度，℃；
To——周围介质温度，℃；
t ——过程持续时间，s。
由加热剂或冷却剂传给设备和物料的热量的计算
Q2=Q4+Q5+Q6-Q1-Q3
选定加热剂(或冷却剂)，即可从有关手册查出该物质cp，再确定其进出口温差ΔT，则加热剂(或冷却剂)的用量为：
w=Q2／cp•ΔT
Q2=κA1•ΔT m
κ——传热系数，kJ／(m2•h．℃)；
Al——传热面积，m2；
ΔT m ——对数平均温差，℃。
ΔT m=(ΔT1—ΔT2)/ln(ΔTl／ΔT2)
从上式即可计算所需的传热面积。
对不需加热或冷却的设备可不必进行热量计算，此时水、汽等消耗量的确定可从同类型的生产车间取得。
热量衡算结束应列成动力消耗定额及消耗量表。
物料和热量恒算举例
物料恒算和热量恒算主要用于设计中的设备选型。
每个工艺段都应该进行核算。
列：某厂年生产速效感冒胶囊3亿粒/年，年工作时间为250天，一天一班，实行8小时工作制。
处方：
对乙酰基粉 0.3g 维生素C 0.1g
胆汁粉 0.1g 咖啡因 0.003g
扑尔敏 0.003g 10%淀粉浆适量
色用色素适量
速效感冒胶囊工艺流程：粉碎、过筛、填充、包装。
现只针对粉碎工段进行物料恒算，其他相同。
注：处方中对乙酰基粉、维生素C、胆汁粉、咖啡因、扑尔敏都要经过粉碎。
并且考虑20%的富余量。
300000000*0.3*10-3
对乙酰基粉每天用量：-------------------- *1.2 =432kg
250
300000000*0.1*10-3
维生素C每天用量： ------------------- *1.2=144kg
250
300000000*0.1*10-3
胆汁粉每天用量： ------------------ *1.2 =144kg
250
300000000*0.003*10-3
咖啡因每天用量： -------------------- *1.2 =4.32kg
250
300000000*0.003*10-3
扑尔敏每天用量： -------------------- *1.2 =4.32kg
250
根据以上计算，可以选择粉碎设备有：
40B型万能粉碎机：160-800kg/h
40B型粉碎机组：160-800kg/h。
