1、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+G4G2：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
2、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
3、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 （11）式中： Q 1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
4、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。 （计算传热面积的热负荷必须以每小时作为基准，而该时间必须是稳定传热时间）热量衡算温度基准，一般规定 25。热量衡算式中各项计算从 （11）式中可得：Q2 =Q 4+Q5+Q6-Q1-Q3 (12)式中各项可用以下计算方法（1）Q 1和 Q4的计算Q1和 Q4均可以用下式计算：Q=m iciT1(T2)式中： m i反应物体系中组分 I 的质量，
5、Kg;ci组分 i 在 0T时的平均比热容，KJ/(Kg*)或 KJ/(Kmol);T1(T2)反应物系反应前后的温度， （2）Q 3的计算Q3 作为过程的热效率分为化学反应热效应和物理过程热效应，在这次反应中由于物理过程热效应较低，相比化学反应热效应可忽略不计，故过程热效应可由下式表示： 3rpQ式中 化学反应热效应，KJ；rQ物理过程热效应， KJ；(可忽略不计) 可通过标准化学反应热p rQ计算：0rq 0(10/)rArQGMq式中 标准化学反应热， KJ/mol；0r参与化学反应的 A 物质质量， Kg；AGA 物质分子量。M00()()rcRcPqq反应体系中各物质标准焓为：乙苯（
6、40.219KJ/mol）苯（33.871 KJ/mol）甲苯（18.029KJ/mol）=（33.871+18.029-40.219 ）KJ/mol=51.86KJ/mol0rq= =(10003543051.86/104.15)=17641860.78KJrQ3Q 5=Micpi (T2T1)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=A t(TW2 一 T0)t 10-3A设备散热表面积，m2； t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
7、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 T，则加热剂(或冷却剂)的用量为：w=Q2cpTQ2=A1T m传热系数，kJ(m2h)；Al传热面积，m2；T m 对数平均温差，。T m=(T1 T2)/ln(TlT2)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
8、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 =432kg250300000000*0.1*10-3维生素 C 每天用量： - *1.2=144kg250300000000*0.1*10-3胆汁粉每天用量： - *1.2 =144kg250300000000*0.003*10-3咖啡因每天用量： - *1.2 =4.32kg250300000000*0.003*10-3扑尔敏每天用量： - *1.2 =4.32kg250根据以上计算，可以选择粉碎设备有：40B 型万能粉碎机：160-800kg/h40B 型粉碎机组：160-800kg/h
