1、化工流程MB和HB的联立计算（CB）,流程中所有流股的物流变量要加上温度（T）和压力(P)，但压力常可忽略 一个单元只有一个能量衡算方程，总系统也只有一个能量衡算方程,总独立变量数,Ki 第i股物流的组分数 NC 独立化学反应数 NQ 系统与周边环境交换的热流数 NW 做功数 2S S股物流的总动能和总位能数 除了发电和流体输送机械计算等特殊情况外，在进行物料和热量联合衡算时常常忽略功、动能和位能。因此，独立变量常简化为,能量衡算除了衡算范围和时间基准，还必须指定温度基准。除机械能外，最常见的是热能，主要包括显热、潜热和化学反应热,基准温度,标准态（25）,任意温度,流程中某个流股的温度,注意
2、：在一个计算过程中，参考态一经选定，就不能再变更。,例 某合成氨生产工艺流程如图所示：已知 . 反应器1中N2的转化率为10； 5号流股为液相，其余流股均为气相； . 除分离器外，其它单元均为绝热操作； . 两反应器中均只有一个反应： N2 3H2 2NH3作过程的自由度分析,首先，根据流程特点，判断各流股的组份数。,NH3 N2 H2 -50,425,进料,1,50 N2 0.25 H2 0.75,反应器2,反应器1,混合器,换热器,分 离 器,2,8,3,7,425,6,N2 0.25 H2 0.75 50,4,Q,5,535,(3),(3),(3),(3),(3),(2),(2),(2)
3、,反应器1和反应器2自由度分析表,5,1,3,1,1,0,1,52,1,3,1,11,1,0,1,6,1,3,0,0,0,4,8,1,3,0,1,2,0,3,N2的转化率10,N2 0.25 H2 0.75,混合器和换热器自由度分析表,4,4,4,自由度,0,0,0,已知附加式数,0,0,0,已知其它约束数,1+3,3,1,已知流股变量数,1,1,HB方程,5,3,3,MB方程数,0,0,0,反应数,104,11,8,流股变量,CB,CB,MB,换热器,混合器,换热器的两股物流没有混合，其物料衡算约束分别计算.但已知组成约束冷热物流只分别计算一次，即进出口不重复计算,N2 0.25 H2 0.
4、75,2,2,5,4,自由度,0,0,0,0,已知附加式数,0,0,0,0,已知其它约束数,3,1,3,1,已知流股变量数,1,1,HB方程,3,3,3,3,MB方程数,2,1,1,0,热流及反应变量,7,5,11,8,流股变量,CB,MB,CB,MB,总系统,分离器,分离器和整体（OB）自由度分析表,过程自由度分析表,Qt,N2 0.25 H2 0.75,例 某甲烷生产流程初步设计的流程草图如下，试作流程的自由度分析。已知：1、除了换热器1和分离器外，其它单元均为绝热操作；2、8号流股为纯水液相流股，其余流股均为气相流股；3、压力对焓计算的影响可忽略；4、产品流中甲烷的分摩尔流量为1000k
5、mol/h5、反应器中只有：CO + 3H2 CH4 + H2O；6、1号流股中只含3个组份，且CO和H2的摩尔比为12.9。,混合器,反应器,换热器1,换热器2,分离器,分配器,dQ1/dt,dQ2/dt,1,2,进料 200 CO H2 H2O,31000,4 500,5 200,6 CO 0.12 H2 CH4 0.50 H2O 200,7 200,H2O 100,8,H2O 0.01 100,9,10,(1),(4),(4),(4),(4),(4),(4),(4),(4),(3),混合器和反应器的自由度分析,3,3,6,5,自由度,0,0,1,1,已知附加式数,0,0,0,0,已知单元
6、变量数,3,2,2,1,已知流股变量数,1,1,HB方程,4,4,4,4,MB方程数,1,1,0,0,单元变量数,10,8,14,11,流股变量数,CB,MB,CB,MB,反应器,混合器,CO和H2的摩尔比为12.9,H2O 0.01,CO 0.12 H2 CH4 0.50 H2O,换热器1和换热器2的自由度分析,2,0,0,2+2,1,4,1,10,CB,换热器1,5,自由度,0,已知附加式数,0,已知单元变量数,3+3,已知流股变量数,1,HB方程,8,MB方程数,0,热流数,16+4,流股变量数,CB,换热器2,CO 0.12 H2 CH4 0.50 H2O,换热器的通过物流已知组成约束
7、只计算一次，无论冷热物流都不重复计算,分流器和分离器的自由度分析,2,2,2,2,自由度,0,0,3,3,已知附加式数,6,3,6,3,已知流股变量数,1,0,HB方程,4,4,4,4,MB方程数,12,9,15,12,流股变量数,CB,MB,CB,MB,分离器,分流器,甲烷的分摩尔流量为1000kmol/h,热流数,0,1,分流（分配、分割）器单元没有独立的能量衡算约束,过程和整体（OB）的自由度分析,2,1,0,自由度,1,1,1,已知附加式数,3,分配器组成约束,3+3,3,4+8,已知流股变量数,1,5,HB方程,4,4,28,MB方程数,3,1,3,反应和热流变量数,11,8,36+10,流股变量数,CB,MB,CB,整体OB,过程,甲烷的分摩尔流量为1000kmol/h,CO和H2的摩尔比为12.9,分流（分配、分割）器单元没有独立的能量衡算约束,
