1-物料平衡和热平衡计算

物料衡算和热量衡算1. 引言物料衡算和热量衡算是在工程设计和过程优化中常用的方法和工具。

物料衡算是指通过对物料的进出量、质量和组成等参数的分析，计算出物料的平衡以及物料流动过程中的相关参数。

热量衡算是指通过对热量的进出量、热平衡等参数的分析，计算出热量在系统中的平衡和流动情况。

本文将介绍物料衡算和热量衡算的基本概念、方法和应用。

2. 物料衡算2.1 物料平衡物料平衡是对物料流动系统中物料的进出量进行分析和计算的过程。

物料平衡的基本原理是质量守恒定律，即在封闭系统中，物料的质量不会发生净变化。

物料平衡可用于分析物料的流动路径、损耗情况以及优化物料的使用和回收。

2.2 物料衡算的方法常用的物料衡算的方法包括输入-输出法和组分衡算法。

- 输入-输出法：通过记录系统中物料的进出量，计算出物料的平衡情况。

该方法适用于物料流动较简单且没有复杂反应的系统。

具体步骤包括确定进料和产出物料的量和质量，计算进出物料的差值，并检查误差，使其趋近于零。

- 组分衡算法：通过对物料组分的平衡进行计算，得到物料的进出量。

该方法适用于需要考虑物料成分变化的系统。

具体步骤包括确定进料和产出物料的组分及其相对含量，计算进出物料组分的差值，并检查误差。

2.3 物料衡算的应用物料衡算在化工、冶金、环境工程等领域有广泛的应用，例如： - 在化工生产中，物料衡算可以用于优化原料的使用和能源的消耗，减少产品的损耗和废物的排放。

- 在冶金过程中，物料衡算可以用于优化矿石的选矿和冶炼过程，提高生产效率和产品质量。

- 在环境工程中，物料衡算可以用于分析和优化废物处理和排放过程，减少对环境的污染。

3. 热量衡算3.1 热量平衡热量平衡是对热量在系统中的分布和流动进行分析和计算的过程。

热量平衡的基本原理是热力学第一定律，即能量守恒定律。

热量衡算可以用于分析热量的传递、损失和利用情况，以及优化热能的使用和节约。

3.2 热量衡算的方法常用的热量衡算的方法包括输入-输出法和能量平衡法。

一、炼钢物料平衡与热平衡计算(一)物料平衡物料平衡是计算冶炼过程当中参与炼钢反应的全部物料如铁水、废钢、氧气、矿石、石灰、萤石、炉衬、钢液、炉渣、炉气、烟尘等之间的平衡关系。

热平衡则是计算炼钢过程当中的热量收益(铁水的物理热和化学热)与热量支出(钢、渣、气的物理热、冷却剂吸热及热量损失)之间的平衡关系。

物料平衡计算和热平衡计算有两种方案,一种是为了预设新转炉车间选用有关设备而举行的平衡计算;另一种则是为了改进已投产转炉工艺参数对实测数据举行平衡计算和分析,以指导生产。

基本思路:根据本地的资源环境(铁水成分和温度、石灰等材料的成分)确定计算的基本数据,结合已投产转炉的实际生产环境假定一些数据(喷溅损失、烟尘损失等),然后依据这些原始数据举行平衡计算.(二)热平衡计算为方便计算,以冷料的温度—25℃为基准(起点温度不影响热量收益和热量支出的平衡即相对关系)。

1)热量收益热量收益Q收:一般环境下,转炉炼钢的热收益为铁水的物理热和化学热即元素氧化放热。

(1)铁水的物理热:铁水的熔点t熔=1539-∑△t×X-7=1092 ℃Q铁=M[C固(t熔-25)+λ+C液(t铁-t熔)]=114469.7 kJ(2)铁中元素氧化放热和成渣热:Q放=∑qi×i的氧化量=94148.1 kJ(3)烟尘生成热Q烟尘:Q烟尘=1.6×(77%×56/72×5020+20%×112/160×6670)=6304.4 kJ(4)炉衬中碳氧化放热Q衬:Q衬=0.5×5%×(90%×10950+10%×34520)=332.7 kJ以是,Q收=114469.7+94148.1+6304.4+332.7=215254.9 kJ2)热量支出钢液物理热:(1)钢液的熔点t熔=1539-∑△t×X-7=1520℃Q铁=M[C固(t熔-25)+λ+C液(t终-t熔)]=130277.0 kJ2)熔渣物理热Q渣= M[ C液(t液-25)+λ]=31074.6kJ(炉渣温度比钢水低20℃)3)矿石分化吸热Q矿=1×(29.4%×56/72×5020+61.8%×112/160×6670+209.20)=4242.5kJ4)烟尘带走热Q尘=烟尘量1.6×[1.0(1450-25)+209.20]=2614.7 kJ5)炉气物理热Q气=10.71×1.136(1450-25)=17337.3 kJ6)渣中铁珠带走热量Q和=1.112[0.745(1520-25)+217.568+0.8368(1650-1520)=1601.4 kJ7)喷溅金属带走热量Q和=1.0[0.745(1520-25)+217.568+0.8368(1650-1520)=1440.1 kJ8)热损失吹炼过程当中的热量损失包括炉口和炉体的热辐射及冷却水带走的热量等,因炉容及炉口巨细、耐材厚度等不同而异,一般为热收益的3～8%,取5%。

化工中物料衡算和热量衡算公式一、物料衡算公式1.物料总量计算公式物料总量计算公式可以根据物质的密度（ρ）和体积（V）来计算。

公式如下：物料总量=密度×体积2.物料质量计算公式物料质量计算公式可以根据物质的密度（ρ）、体积（V）和物质的质量（m）之间的关系得出。

公式如下：质量=密度×体积3.物料浓度计算公式物料浓度计算公式可以根据溶质的质量（m）和溶液的体积（V）来计算。

公式如下：浓度=质量/体积4.溶液的重量和体积之间的关系溶液的重量可以根据溶液的密度（ρ）和溶液的体积（V）相乘得到。

公式如下：重量=密度×体积1.热量传递计算公式热量传递计算公式可以用于计算传热功率（Q）和传热面积（A）之间的关系。

公式如下：Q=h×A×ΔT其中，h为传热系数，ΔT为温差。

2.物料的热量计算公式物料的热量计算公式可以根据物料的质量（m）、比热容（Cp）和温度变化（ΔT）来计算。

公式如下：热量=质量×比热容×温度变化3.水的蒸发热计算公式水的蒸发热计算公式可以根据水的质量（m）和蒸发热（ΔHvap）来计算。

热量=质量×蒸发热三、补充说明1. 密度（ρ）是物质单位体积的质量，常用的单位有千克/立方米（kg/m^3）或克/立方厘米（g/cm^3）。

2. 比热容（Cp）是物质单位质量的热容量，表示单位质量物质温度升高1℃所需的热量，常用的单位是千焦/千克·℃（kJ/kg·°C）或焦/克·℃（J/g·°C）。

3.传热系数（h）是衡量热传导性能的参数，表示单位面积上的热量流入或流出的速率，常用的单位是瓦特/平方米·℃（W/m^2·°C）。

4.温度变化（ΔT）是物质的温度差，常用的单位是摄氏度（℃）或开尔文（K）。

5. 蒸发热（ΔHvap）是物质从液态转变为气态所需的热量，常用的单位是焦耳/克（J/g）或千焦/千克（kJ/kg）。

第一部分转炉物料平衡和热平衡计算（一）原始数据（收集或给定）一、铁水成分和温度表1-1刚中[Ｐ、Ｓ]影响渣质,喷溅和炉容比,[Si]影响炼铁焦比和转炉废钢加入量(目前要求[Si]<0.80%)二、原材料成分（参[2] 、[4]、规程及[6]166）表1-2三、冶炼钢种和废钢成分表1-3四、平均比热表1-4五、反应热效率（认为25℃与炼铁温度下两者数值近似）表1-5*参氧气转换炉炼钢原理（美）,冶金工业出版社74年版75页六、有关参数的选用1、渣中铁珠占渣重的8%；2、金属中90%[C] →CO 10%[C]→CO2;3、喷溅铁损占铁水量的1%；4、炉气平均温度1450℃；含自愿氧0.5%；烟尘量占铁水量的1.6% 其中有77%FeO和20%Fe2O3;(作课程设计时刻改为；烟尘量占铁水量的1.16%。

参[4]31)5、炉衬侵蚀占铁水量的0.5%；6、氧气成分为98.5%O2和1.5%N；（作课程设计时可改为：99.5%O2和0.5%N2，参[4]31）。

（二）物料平衡计算由铁水成分冶炼钢种可选用单渣发不留渣的操作。

为简化计算，物料平衡以100kg铁水为计算基础。

一、炉渣量及炉渣成分的计算炉渣来自元素的氧化，造渣材料和炉衬侵蚀等。

1.铁水中各元素的氧化量%表1-6说明：[Si]——碱性渣操作时终点[Si]量为痕迹；[P]——单渣发去磷约90%（±5%）；[Mn]——终点余锰量约30~40%，这里实测为30%；[S]——转炉去硫约30~50%，这里取40%；[C]——终点碳与钢种及磷量有关，要求出钢后加铁合金增碳的量能满足钢的规格中限，即：[C]终点=[C]中限—[C]增碳这里取[C]终=0.15%,可满足去磷保碳与增碳两个条件。

2、铁水中各元素的氧化量，耗氧量和氧化产物量的计算。

表1-73.造渣剂成分及数量：（选自国内有关生产炉）1）矿石成分及重量的计算（1.0kg矿石/100kg铁水）表1-8S*:反应式为[S]+( CaO)= (CaS)+[O]其中：(CaS)重为0.001×7232=0.002[㎏][S]消耗（CaO) 重为0.001×5632=0.002[㎏][O]微量，可不计。

文档来源为：从网络收集整理.word版本可编辑.欢迎下载支持.钢铁冶金专业设计资料（炼铁、炼钢）本钢工学院冶化教研室二00三年八月第一章物料平衡与热平衡计算物料平衡和热平衡计算是氧气顶吹转炉冶炼工艺设计的一项基本的计算，它是建立在物质和能量不灭定律的基础上的。

它以转炉作为考察对象，根据装入转炉内或参与炼钢过程的全部物料数据和炼钢过程的全部产物数据，如图1-1-1所示的收入项数据和支出项数据，来进行物料的重量和热平衡计算。

通过计算，可以定量地掌握冶炼工重要参数，做到“胸中有数”。

对指导生产和分析研究改进冶炼工艺，设计转炉炼钢车间等均有其重要意义。

由于转炉炼钢过程是一个十分复杂的物理化学过程，很显然，要求进行精确的计算较为困难，特别是热平衡，只能是近似计算，但它仍然有十分重要的指导意义。

物料平衡和热平衡计算，一般可分为两面种方案。

第一种方案是为了设计转炉及其氧枪设备以及相应的转炉炼钢车间而进行的计算，通常侧重于理论计算，特别是新设计转炉而无实际炉型可以参考的情况下；另一种方案是为了校核和改善已投产的转炉冶炼工艺参数及其设备参数或者采用新工艺新技术等，而由实测数据进行的计算，后者侧重于实测。

本计算是采用第一种方案。

目前，我国顶吹转炉所采用的生铁基本上为低磷的（0.10〜0.40%）和中磷的（0.40〜1.00%）两种，对这两种不同含磷量生铁的冶炼工艺制度也不相同。

因此，下面以50吨转炉为例，分别就低磷生铁和高磷生铁两种情况，进行物料平衡和热平衡计算。

1.1原始数据表 1-1-1表1-1-2原材料成分表2-1-1铁水成分与温度转炉冶炼钢种常为普通碳素钢和低合金钢，在此以要求冶炼BD3钢考虑，其成分见表2-1-31-1-4用废钢作冷却剂，其成份与冶炼钢种成份的中限相同。

（见表1-1-3）虽然炉内化学反应，实际上是在炉料温度和炉内上部气相温度之间的任一温度发生的，但反应热效应通常仍采用25 C作为参考温度,值得指出的是，反应热还与组分在铁水中存在形态有关，至今对参与化学反应有关的实际组成物还有不同的看法。

第2章炼钢过程的物料平衡和热平衡计算炼钢是通过将生铁加热到高温，然后进行氧化还原反应来去除杂质的过程。

在炼钢过程中，物料平衡和热平衡是非常重要的计算，以确保过程的稳定性和效率。

首先，让我们来看一下炼钢过程中的物料平衡计算。

物料平衡是指在炼钢过程中输入和输出物料的量之间的平衡。

在炼钢过程中，主要的输入物料是生铁、石灰石、废钢等，而主要的输出物料是炼钢渣、废气和钢水等。

物料平衡计算可以通过考虑每个输入和输出物料的质量来完成。

首先需要确定每个输入物料的质量，并计算出每个输入物料的总量。

然后需要确定每个输出物料的质量，并计算出每个输出物料的总量。

最后，通过比较输入和输出物料的总量，可以确定物料平衡是否达到。

在炼钢过程中，石灰石主要用于吸附硫化物和冶炼渣的形成，废钢用于加碳和提供合金元素。

当炼钢渣形成时，一些杂质也会被吸附在渣中，从而净化钢水。

因此，通过控制输入物料的质量，并进行物料平衡计算，可以确保炼钢过程中的物料平衡。

其次，让我们来看一下炼钢过程中的热平衡计算。

热平衡是指在炼钢过程中输入和输出热量之间的平衡。

在炼钢过程中，主要的输入热量是燃料的燃烧热量，而主要的输出热量是废气和钢水。

热平衡计算可以通过考虑每个输入和输出热量的量来完成。

首先需要确定每个输入热量的量，并计算出每个输入热量的总量。

然后需要确定每个输出热量的量，并计算出每个输出热量的总量。

最后，通过比较输入和输出热量的总量，可以确定热平衡是否达到。

在炼钢过程中，需要控制燃料的燃烧速率和炉内气体的流动速率，以确保输入和输出热量的平衡。

此外，还可以通过热回收和余热利用来提高热平衡效果。

例如，可以使用余热回收装置来回收废气中的热能，并将其用于加热其他冷却介质。

综上所述，物料平衡和热平衡计算是炼钢过程中非常重要的计算。

通过控制输入物料的质量和量，并考虑输入和输出热量的平衡，可以确保炼钢过程的稳定性和效率。

此外，还可以使用其他技术和设备来提高物料平衡和热平衡效果，以进一步提高炼钢过程的效率。

干燥过程的物料与热平衡计算1、湿物料的含水率湿物料的含水率通常用两种方法表示。

(1)湿基含水率：水分质量占湿物料质量的百分数，用ω表示。

100%⨯=湿物料的总质量水分质量ω(2)干基含水率：由于干燥过程中，绝干物料的质量不变，故常取绝干物料为基准定义水分含量。

把水分质量与绝干物料的质量之比定义为干基含水率，用χ表示。

100%⨯=量湿物料中绝干物料的质水分质量χ(3)两种含水率的换算关系： χχω+=1 ωωχ-=1 2、湿物料的比热与焓(1)湿物料的比热m C湿物料的比热可用加和法写成如下形式：w s m C C C χ+=式中：m C —湿物料的比热，()C kg J ο⋅绝干物料/k ； s C —绝干物料的比热，()C kg J ο⋅绝干物料/k ； w C —物料中所含水分的比热，取值()C kg J ο⋅水/k (2)湿物料的焓I '湿物料的焓I '包括单位质量绝干物料的焓和物料中所含水分的焓。

(都是以0C ο为基准)。

()θθχθχθm s w s C C C C I =+=+='186.4式中：θ为湿物料的温度，C ο。

3、空气的焓I空气中的焓值是指空气中含有的总热量。

通常以干空气中的单位质量为基准称作比焓，工程中简称为焓。

它是指1kg 干空气的焓和它相对应的水蒸汽的焓的总和。

空气的焓值计算公式为： ()χ1.88t 24901.01t I ++= 或()χχ2490t 1.881.01I ++=式中；I —空气(含湿)的焓，绝干空气kg/kg ；χ—空气的干基含湿量，绝干空气kg/kg ；—干空气的平均定压比热，K ⋅kJ/kg ； —水蒸汽的定压比热，K ⋅kJ/kg ； 2490—0C ο水的汽化潜热，kJ/kg 。

由上式可以看出，()t 1.881.01χ+是随温度变化的热量即显热。

而χ2490则是0C ο时kg χ水的汽化潜热。

它是随含湿量而变化的，与温度无关，即“潜热”。

转炉物料平衡与热平衡计算简介转炉是冶金行业中常见的设备之一，主要用于高炉炼铁的后续工序。

转炉的工作原理是利用高温将铁水中的杂质进行氧化还原反应，从而得到高纯度的钢水。

为了确保炉内反应的正常进行，需进行物料平衡和热平衡的计算。

本文将介绍转炉物料平衡和热平衡的计算方法，并给出一个示例，以帮助读者更好地理解。

转炉物料平衡计算方法转炉物料平衡是指通过对转炉输入和输出物料的数量进行统计，计算转炉内的物料平衡情况。

物料平衡计算的基本原理是质量守恒定律，即输入物料的总质量必须等于输出物料的总质量。

物料平衡计算的步骤如下：1.确定转炉的输入物料，包括铁水、矿石、废钢等。

2.统计输入物料的质量。

3.确定转炉的输出物料，包括钢水、废气、炉渣等。

4.统计输出物料的质量。

5.比较输入物料的总质量和输出物料的总质量，若两者相等，则物料平衡成立；若不相等，则存在物料的损失或增加。

下面以一个具体的例子来说明转炉物料平衡的计算过程。

假设一个转炉的输入物料包括1000kg的铁水、200kg的矿石和100kg的废钢。

经过转炉反应后，得到800kg的钢水、400kg的废气和100kg的炉渣。

通过统计计算，我们可以得到输入物料的总质量为1000kg + 200kg + 100kg = 1300kg，输出物料的总质量为800kg + 400kg + 100kg = 1300kg。

两者相等，说明物料平衡成立。

转炉热平衡计算方法转炉热平衡是指通过对转炉内的能量输入和输出进行统计，计算转炉的热平衡情况。

热平衡计算的基本原理是能量守恒定律，即输入能量的总量必须等于输出能量的总量。

热平衡计算的步骤如下：1.确定转炉的输入能量，包括燃料的热值、还原剂的热值等。

2.统计输入能量的总量。

3.确定转炉的输出能量，包括钢水的热值、废气的热值等。

4.统计输出能量的总量。

5.比较输入能量的总量和输出能量的总量，若两者相等，则热平衡成立；若不相等，则存在能量的损失或增加。

gsc的物料平衡和热平衡计算GSC（高炉煤气干燥除尘系统）是一种用于高炉喷吹系统的煤气清洁设备，它的物料平衡和热平衡计算是非常重要的。

1. 物料平衡计算GSC中的物料平衡计算主要是指干燥、粉碎、输送和回收等过程中各种物料的量的计算。

其计算方法如下：（1）4种物料的流量计算GSC中的4种物料分别是煤气、煤粉、水分和粉尘。

它们的流量应分别进行计算，其中煤气和煤粉的计算方法为：煤气和煤粉流量 =煤气和煤粉的质量控制 + 称量误差校正。

而水分和粉尘的计算方法为：水分和粉尘流量 = 流速测量器读数× 面积。

（2）各物料的贮存计算GSC中的各种物料都需要进行贮存，它们的贮存时间应进行计算。

计算公式为：贮存物料的总质量 = 流量× 时间。

（3）水分的蒸发计算GSC中的水分会随着煤气一起被带出去，需要进行计算。

计算公式为：水分的蒸发量 = 含水量× 煤气的质量。

2. 热平衡计算GSC中的热平衡计算主要是指煤气、煤粉和水分等热量的计算。

其方法如下：（1）煤气的热量计算煤气的热量可以通过其温度、压力和流量进行计算。

计算公式为：煤气的热量 = 煤气流量× 煤气的热值。

（2）煤粉的热量计算煤粉的热量可以通过其温度和质量进行计算。

计算公式为：煤粉的热量 = 煤粉的质量× 煤粉的比热× 煤粉的温度。

（3）水分的热量计算水分的热量可以通过其水份含量、温度和质量进行计算。

计算公式为：水分的热量 = 水分的质量× （水分的温度 - 煤气的温度）×水的比热。

综上所述，GSC的物料平衡和热平衡计算是其正常运行的基础和保障，这也说明物料和热量的平衡管理对于高炉的稳定和效率非常重要。

资料来源：热动09-2班作业联盟转炉炼钢物料平衡与热平衡1.物料平衡：加入转炉的生铁成分含量:（选取100kg生铁）C:4.00% Si:1.30% Mn:1.00% P:0.06% S:0.05% 加入转炉铁水的温度1270°C，转炉炼钢必须练成含0.10%C的钢温度为1625°C。

（1）加入物料的损失计算：由转炉中金属含炭量与炉渣中FeO含量的关系曲线可知当金属中含0.10%C时炉渣中FeO含量为18.5%有炉渣中FeO与Mn总计50%，所以的含量为：50%-18.5%=31.5% 在金属池中温度为1625°C进行吹炼Si和Mn参加氧化还原反应。

Mn+FeO= MnO+Fe 反应的平衡常数K s Mn=[Mn][FeO]/[MnO] t=1625°C。

查表得K s Mn=0.097∴[ Mn]= [ MnO] K s Mn/[ FeO]=0.097*31.5/18.5=0.165%Si+2FeO=SiO2+2Fe 反应的平衡常数K s Si= [Si][FeO]2t=1625°C。

查表得K s Si=11.5∴[Si] =K s Si/[FeO]2=11.5/18.52=0.034%吹炼结果所得金属中下列成分含量：C:0.10% Mn:0.165% Si:0.034%由于炼钢液体钢的收得率为93%，（浸出物收得率E(%) ＝浸出物(kg)/ 投料总量（kg）×100%）各成分的损失：C：4.00-0.93×0.1=3.97kgMn：1.00-0.93×0.165=0.85kgSi：1.3-0.93×0.034=1.27kg由锰与氧化铁的还原反应铁的损失：Fe：Mn损×[ FeO]/[ MnO]=0.85×18.5/31.5=0.5 kg∴总的损失量为：M损=3.97+0.85+1.27+0.5=6.59（2）氧化还原反应消耗氧气量和产物的量：在不加入废钢和矿石时，约有1/9的C燃烧生成CO2氧的利用率为99%。

炼钢过程中的物料平衡与热平衡计算炼钢是一种重要的冶金工艺，通过加热和处理铁矿石和其他原料，从而将其转化为钢铁。

在炼钢过程中，物料平衡和热平衡的计算是保证炼钢过程顺利进行的关键。

1.物料平衡计算物料平衡计算是指在炼钢过程中，对原料和产物之间的质量变化进行控制和监测。

物料平衡计算的基本原理是质量守恒定律，即物质在任何化学反应和过程中，质量不能被创造或破坏。

在炼钢过程中，主要的原料包括铁矿石、废钢和其他合金。

物料平衡计算的目的是确定原料和产物之间的质量变化以及原料的流量。

以基本的炼钢炉为例，物料平衡计算可以分为三个主要步骤：1)原料质量和流量测量：测量并记录原料的质量和流量，包括铁矿石、废钢和其他合金的输入。

2)化学反应和质量变化计算：根据炼钢过程中的化学反应，计算原料和产物之间的质量变化。

这包括原料的表面吸附、化学反应和挥发物的产生。

3)产物质量和流量测量：测量并记录产物的质量和流量，包括钢铁和炉渣的输出。

通过这些步骤，可以得到原料和产物之间的质量平衡关系。

通过不断调整原料的输入和产物的输出，可以确保炼钢过程中的物料平衡。

热平衡计算是指在炼钢过程中，通过计算热量的吸收和释放，以确保炉内的温度可以达到所需的炼钢温度。

在炼钢过程中，有几种主要的热量转移方式，包括辐射、传导、对流和蒸发。

热平衡计算的基本原理是能量守恒定律，即能量不能被创造或破坏。

热平衡计算可以分为以下几个步骤：1)炉内温度测量：通过在炉内安装温度传感器，可以测量和记录炉内的温度分布。

2)热量输入和输出计算：通过测量原料的热量输入和产物的热量输出，可以计算总的热量平衡。

热量输入包括燃料燃烧生成的热量和化学反应产生的热量。

热量输出包括炉渣的热量、废气的热量以及钢铁的热量。

3)热量转移计算：通过计算炉内热量的传导、辐射、对流和蒸发，可以确定炉内的热量分布。

这可以通过数学模型和计算方法进行计算。

通过热平衡计算，可以确定炉内的温度分布，并根据需要进行调整。

钢铁冶金专业设计资料（炼铁、炼钢）本钢工学院冶化教研室二00三年八月第一章物料平衡与热平衡计算物料平衡和热平衡计算是氧气顶吹转炉冶炼工艺设计的一项基本的计算，它是建立在物质和能量不灭定律的基础上的。

它以转炉作为考察对象，根据装入转炉内或参与炼钢过程的全部物料数据和炼钢过程的全部产物数据，如图1-1-1所示的收入项数据和支出项数据，来进行物料的重量和热平衡计算。

通过计算，可以定量地掌握冶炼工重要参数，做到“胸中有数”。

对指导生产和分析研究改进冶炼工艺，设计转炉炼钢车间等均有其重要意义。

由于转炉炼钢过程是一个十分复杂的物理化学过程，很显然，要求进行精确的计算较为困难，特别是热平衡，只能是近似计算，但它仍然有十分重要的指导意义。

物料平衡和热平衡计算，一般可分为两面种方案。

第一种方案是为了设计转炉及其氧枪设备以及相应的转炉炼钢车间而进行的计算，通常侧重于理论计算，特别是新设计转炉而无实际炉型可以参考的情况下；另一种方案是为了校核和改善已投产的转炉冶炼工艺参数及其设备参数或者采用新工艺新技术等，而由实测数据进行的计算，后者侧重于实测。

本计算是采用第一种方案。

目前，我国顶吹转炉所采用的生铁基本上为低磷的（0.10～0.40%）和中磷的（0.40～1.00%）两种，对这两种不同含磷量生铁的冶炼工艺制度也不相同。

因此，下面以50吨转炉为例，分别就低磷生铁和高磷生铁两种情况，进行物料平衡和热平衡计算。

1.1原始数据1.1.1铁水成分及温度表1-1-11.1.2原材料成分表1-1-2 原材料成分精品文档表2-1-1铁水成分与温度转炉冶炼钢种常为普通碳素钢和低合金钢，在此以要求冶炼BD3钢考虑，其成分见表2-1-3精品文档1.1.4平均比热表1-1-41.1.5冷却剂用废钢作冷却剂，其成份与冶炼钢种成份的中限相同。

(见表1-1-3) 1.1.6反应热效应虽然炉内化学反应，实际上是在炉料温度和炉内上部气相温度之间的任一温度发生的，但反应热效应通常仍采用25℃作为参考温度，值得指出的是，反应热还与组分在铁水中存在形态有关，至今对参与化学反应有关的实际组成物还有不同的看法。

炼钢过程的物料平衡与热平衡计算炼钢过程的物料平衡与热平衡计算是建立在物质与能量守恒的基础上。

其主要目的是比较整个冶炼过程中物料、能量的收入项和支出项，为改进操作工艺制度，确定合理的设计参数和提高炼钢技术经济指标提供某些定量依据。

应当指出，由于炼钢系复杂的高温物理化学过程，加上测试手段有限，目前尚难以做到精确取值和计算。

尽管如此，它对指导炼钢生产和设计仍有重要的意义。

本章主要结合实例阐述氧气顶吹转炉和电弧炉氧化法炼钢过程物料平衡和热平衡计算的基本步骤和方法，同时列出一些供计算用的原始参考数据。

1.1物料平衡计算（1）计算所需原始数据。

基本原始数据有：冶炼钢种及其成分（表1）；金属料一铁水和废钢的成分（表1）；终点钢水成分（表1）；造渣用溶剂及炉衬等原材料的成分（表2）；脱氧和合金化用铁合金的成分及其回收率（表3）；其它工艺参数（表4）.钢种、铁水、废钢和终点钢水的成分设定值表②［C ］和［Si ］按实际生产情况选取；［Mn ］、［P ］和［S ］分别按铁水中相应成分含量的 30%、10%和60%留在钢水中设表原材料成分表铁合金成分（分子）及其回收率（分母）①与氧生产 2表4其它工艺参数设定值（2）物料平衡基本项目收入项有：铁水、废钢、溶剂（石灰、萤石、轻烧白云石）、氧气、炉衬蚀损、铁合金。

支出项有：钢水、炉渣、烟尘、渣中铁珠、炉气、喷溅。

（3）计算步骤。

以100kg铁水为基础进行计算。

第一步：计算脱氧和合金化前的总渣量及其成分。

总渣量包括铁水中元素氧化、炉衬蚀损和加入溶剂的成渣量。

其各项成渣量分别列于表5、6和7 总渣量及其成分如表8所示。

第二步：计算氧气消耗量。

氧气实际消耗量系消耗项目与供入项目之差，详见表9。

表5铁水中元素的氧化产物及其成渣量① 由还原出的氧量，消耗的量表6炉衬蚀损的成渣量表加入溶剂的成渣量①石灰加入量计算如下：由表可知，渣中已含渣中已含（Si02）=0.857+0.009+0.028+0.022=0.914kg.因设定的终渣碱度 R=3.5 ;故石灰加入量为[R D w （SiO 2）— B w （CaO ）]/[w （CaO 石灰）一R X w （SiO 2 石灰）]=2.738/ （88.00% — 3.5 X2.50% ） =3.45kg ②为（石灰中CaO 含量）一（石灰中 S T CaS 自耗的CaO 量）。

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按能量守恒定律“在无轴功条件下，进入系统的热量与离开热量应该平衡”，在实际中对传热设备的衡算可由下式表示Q1+Q2+Q3=Q4+Q5+Q6（1—1）式中： Q1—所处理的物料带入设备总的热量，KJ;Q2—加热剂或冷却剂与设备和物料传递的热量（符号规定加热剂加入热量为“+”，冷却剂吸收热量为“-”），KJ;Q3—过程的热效率，（符号规定过程放热为“+”；过程吸热为“-”）Q4—反应终了时物料的焓（输出反应器的物料的焓）Q5—设备部件所消耗的热量，KJ;Q6—设备向四周散失的热量，又称热损失,KJ;热量衡算的基准可与物料衡算相同，即对间歇生产可以以每日或每批处理物料基准。

炼钢过程物料平衡和热平衡计算炼钢过程是将生铁或者其他铁合金通过熔炼等一系列工艺操作得到所需成分和性能的钢的过程。

在炼钢过程中，物料平衡和热平衡计算是非常重要的。

物料平衡计算是炼钢过程中的一项重要工作，其目的是通过计算物料的进出量，确定每个工序中原料和产物的平衡情况，以便控制和优化炼钢过程。

炼钢过程中常用的物料平衡计算方法有材料平衡和元素平衡两种。

材料平衡计算主要是根据原料的进出量和成分，以及每个工序中材料的变化情况，来计算各种物料的平衡情况。

以炼钢高炉为例，其主要原料是铁矿石、焦炭和空气，通过冶金反应得到生铁和炉渣。

在材料平衡计算中，需要考虑到进料的质量和数量，以及冶金反应中矿石的还原程度、焦炭的燃烧程度等因素。

通过对每个工序中原料和产物的物料平衡计算，可以确定炉内各种物料的流动情况和变化规律，以便优化炼钢过程，提高钢的质量和产量。

元素平衡计算是针对炼钢过程中的元素进行的平衡计算。

炼钢过程中，除了铁、碳、硅、锰等主要元素外，还有许多杂质元素，如磷、硫、氧等。

元素平衡计算需要考虑每个工序中元素的进出量，以及元素在冶金反应中的分配情况。

通过元素平衡计算，可以确定炼钢过程中每个工序的杂质元素的分布情况，以便进行相应的处理和控制，保证钢的质量符合要求。

热平衡计算是炼钢过程中的另一个重要工作，其目的是通过计算炼钢过程中的热量进出量，了解各个工序的热平衡情况，以便合理利用热能，优化炼钢过程。

炼钢过程中产生的热量主要有焦炭燃烧产生的热量、冶金反应放热产生的热量、热风和燃料的预热热量等。

热平衡计算中需要考虑的因素有炉内热量的进出量、热量的耗散和损失等。

通过热平衡计算，可以确定每个工序中热量的平衡情况，以便根据热量的分布和变化，进行相应的热能利用优化。

在炼钢过程中进行物料平衡和热平衡计算，可以帮助把握炼钢过程中材料和热量的变化规律，从而更好地控制和优化整个过程。

这对于提高炼钢质量、降低成本具有重要意义。

同时，物料平衡和热平衡计算也为炼钢过程的模拟和仿真提供了基础数据，为炼钢工艺的改进和创新提供了理论依据。

干燥过程的物料平衡与热平衡计算The document was finally revised on 2021干燥过程的物料与热平衡计算1、湿物料的含水率湿物料的含水率通常用两种方法表示。

(1)湿基含水率：水分质量占湿物料质量的百分数，用ω表示。

100%⨯=湿物料的总质量水分质量ω(2)干基含水率：由于干燥过程中，绝干物料的质量不变，故常取绝干物料为基准定义水分含量。

把水分质量与绝干物料的质量之比定义为干基含水率，用χ表示。

100%⨯=量湿物料中绝干物料的质水分质量χ(3)两种含水率的换算关系： χχω+=1 ωωχ-=1 2、湿物料的比热与焓(1)湿物料的比热m C湿物料的比热可用加和法写成如下形式：w s m C C C χ+=式中：m C —湿物料的比热，()C kg J ⋅绝干物料/k ； s C —绝干物料的比热，()C kg J ⋅绝干物料/k ； w C —物料中所含水分的比热，取值()C kg J ⋅水/k (2)湿物料的焓I '湿物料的焓I '包括单位质量绝干物料的焓和物料中所含水分的焓。

(都是以0C 为基准)。

()θθχθχθm s w s C C C C I =+=+='186.4式中：θ为湿物料的温度，C 。

3、空气的焓I空气中的焓值是指空气中含有的总热量。

通常以干空气中的单位质量为基准称作比焓，工程中简称为焓。

它是指1kg 干空气的焓和它相对应的水蒸汽的焓的总和。

空气的焓值计算公式为： ()χ1.88t 24901.01t I ++= 或()χχ2490t 1.881.01I ++=式中；I —空气(含湿)的焓，绝干空气kg/kg ；χ—空气的干基含湿量，绝干空气kg/kg ；—干空气的平均定压比热，K ⋅kJ/kg ； —水蒸汽的定压比热，K ⋅kJ/kg ； 2490—0C 水的汽化潜热，kJ/kg 。

由上式可以看出，()t 1.881.01χ+是随温度变化的热量即显热。

炼钢过程中地物料平衡与热平衡计算在炼钢过程中，地物料平衡和热平衡计算是非常重要的。

地物料平衡计算主要涉及到原料的投入和产物的产出，在炼钢过程中需要控制和调节各种原料的投入，以保证炼钢过程的稳定和高效。

而热平衡计算则是指在炼钢过程中需要对能量的输入和输出进行平衡计算，以确保炼钢过程的能量利用效率和炼钢产能的提高。

下面将分别对地物料平衡和热平衡计算进行详细介绍。

一、地物料平衡计算地物料平衡计算是指在炼钢过程中需要对原料的投入和产物的产出进行平衡计算，以确保炼钢过程中各种物料的投入和产出的平衡。

在炼钢过程中常用的原料包括铁矿石、焦炭、石灰石和废钢等。

这些原料在炼钢过程中通过高炉或电炉进行加热和冶炼，产生的产物包括生铁、钢水和炉渣等。

地物料平衡计算的基本原理是根据材料的质量守恒定律，即投入材料的质量等于产出材料和废料的质量之和。

在炼钢过程中，根据各种原料的成分和投入量，可以推算出产物的产出量，以及产物的成分和质量。

通过地物料平衡计算，可以及时发现炼钢过程中的材料流失和材料的不平衡现象，从而及时调整和控制原料的投入，保持炼钢过程的平衡和高效。

对地物料平衡进行计算时，需要考虑各种原料的成分和质量，以及炼钢过程中的各种反应和转化。

另外，还需要引入炉渣和炉气等因素进行计算，以确保炼钢过程中各种物料的平衡和流通。

地物料平衡计算通常采用质量平衡和物质平衡两种方法进行计算，以保证计算结果的准确性和可靠性。

热平衡计算是指在炼钢过程中需要对能量的输入和输出进行平衡计算，以确保炼钢过程的能量利用效率和炼钢产能的提高。

在炼钢过程中，需要对原料的加热、熔化和冷却等过程进行能量的输入和输出的计算。

通过热平衡计算，可以评估炼钢过程中的能量损失和能量利用效率，从而寻找能源的优化和节约的途径。

热平衡计算的基本原理是根据能量守恒定律和热力学原理对炼钢过程中的能量流动进行计算和分析。

在炼钢过程中，能量的输入主要包括燃烧炉料和化学反应的放热等，能量的输出主要包括炉气的排放和产物的冷却等。