当内能、动能、势能的变化量可以忽略且无轴功时,输入系统的热量与离开系统的热量应平衡,由此可得出传热设备的热量平衡方程式为:
Q1+Q2+Q3=Q4+Q5+Q6
式中Q1-物料带入设备的热量,kJ;Q2-加热剂或冷却剂传给设备及所处理物料的热量,kJ;Q3-过程的热效应,kJ;Q4-物料带出设备的热量,kJ;Q5-加热或冷却设备所消耗的热量或冷量,kJ;Q6-设备向环境散失的热量,kJ。
在上式时,应注意除Q1和Q4外,其它Q值都有正负两种情况。例如,当反应放热时,Q3取"+"号;反之,当反应吸热时,Q3取"?"号,这与热力学中的规定正好相反。
由式(5-1)可求出Q2,即设备的热负荷。若Q2为正值,表明需要向设备及所处理的物料提供热量,即需要加热;反之,则表明需要从设备及所处理的物料移走热量,即需要冷却。此外,对于间歇操作,由于不同时间段内的操作情况可能不同,因此,应按不同的时间段分别计算Q2的值,并取其最大值作为设备热负荷的设计依据。
为求出Q2,必须求出式中其它各项热量的值。