Die Säulen Curriculum für Chemische Technik
Ein Gleichgewicht ist eine Methode, um etwas von Buchhaltung (hier Masse oder Material).
IN - OUT + GENERATION - Verbrauch = AKKUMULATION
wo IN und OUT sind die Ein- und Ausgänge für das System ist. Material- und Energiebilanzen werden diese entsprechen Ströme und deren Inhalte zu verarbeiten. Die Erzeugung und Verbrauch entfielen Möglichkeiten wir das „Material“ ohne Ströme in und aus in Out-System ändern könnten. Material- und Energiebilanzen, führt dies zu chemischen Reaktionen entspricht.
Im Allgemeinen ist die Arten von Systemen, die wir bisher definiert haben (Batch-, kontinuierlichen, etc.) werden am einfachsten durch die Definition von zwei alternativen Formen dieser Bilanzgleichung in der Praxis behandelt.
Ein Differenzbetrag ist ein ausgewogenes Verhältnis zu einem bestimmten Zeitpunkt - beschäftigt sich mit Raten (für Massenbilanzen: Masse pro Zeit [kg / s]).
$ \ Frac = \ dot M_i - \ dot m_o + G - C $
Wo dM / dt die Änderungsrate des Materials M (d.h. kumulierend), G und C bezeichnen die Rate der Erzeugung und des Verbrauchs (jeweils) bezeichnet, und die overdots bezeichnen Fließgeschwindigkeiten. (Hinweis: alle Begriffe haben Einheiten der Masse / Zeit).
Es gibt einige Sonderfälle:
Für stationären Zustand AKKUMULATION = 0, so
IN + GENERATION = OUT + KONSUM
$ 0 = \ dot M_i - \ dot m_o + G - C $
Für stabilen Zustand ohne Reaktion
IN = OUT
$ 0 = \ dot M_i - \ dot m_o $
Betrachten wir ein Beispiel.
Verfahren im stationären Zustand laufen beinhalten einen 100 kg / min Strom mit einem Gemisch aus Wasser (80 kg / min) und Natriumhydroxid (20 kg / mm) zu einem Abscheider zugeführt wird.
Der Massenstrom von einem der beiden Auslaßströme (40 kg / min) analysiert und enthielt 5 kg / min NaOH gefunden. Verwendung von Differentialbilanzgleichungen, bestimmt die Massenströmungsraten der verbleibenden Ströme / Komponenten.
Schreiben und eine Bilanzgleichung auf dem Wasser vereinfachen.
Ein integrierter Balance beschäftigt sich mit der gesamten Zeit des Prozesses auf einmal (so verwendet er beträgt anstatt Raten: z Masse Masse / Zeit).
Diese Form der Gleichung ist am besten geeignet für Batch- oder Semi-Batch-Betrieb. Eine mathematische Form für diese Gleichung kann durch einfaches Integrieren der Differentialwaage über die Länge der Zeit abgeleitet wird, wobei das System (das heißt von tinitial tfinal arbeitet Zuerst multiplizieren wir einfach beiden Seiten der Differentialbilanzgleichung durch dt zu geben.:
$ Dt \ frac = dt \ dot M_i - dt \ dot m_o + dt G - dt C $
die können wir neu anordnen und dann integrieren:
was letztlich zu unserer endgültigen Form:
Es gibt einige Sonderfälle:
Für ein geschlossenes System gibt es keinen Eingang oder Ausgang:
Für ein System ohne chemische Reaktionen, heben sich die Erzeugung und Verbrauch Bedingungen:
Für ein geschlossenes System ohne Reaktion (wir bekommen ein wirklich langweilig Problem!):
Betrachten wir ein Beispiel.
Die Sicherheit Abteilung Ihres Unternehmens sagt Ihnen, dass Sie nicht sauer entleeren dürfen die Konzentrationen größer als eine bestimmte Schwelle (5 Masse-%) in die Spüle enthält.
Sie haben zwei Lösungen, eine (1 l) Lösung einen Massenanteil von 0,01 HCI in Wasser enthält, und eine andere (500 g), die einen Massenanteil von 0,1 HCI hat. Sie fragen sich, ob Sie die zwei und dann steckt sie in der Spüle verbinden sollte, oder einfach nur schneiden Sie Ihre Verluste, Dump der „legalen“ ein, und richtig der konzentrierten einem entsorgen. Wie würden Sie sich zu entscheiden, welchen Weg bestimmen?
Können Sie die richtige Balance Integral schreiben?
Erklären Sie den Ursprung und die physikalische Bedeutung von jedem der Begriffe in der Allgemeinen Massenbilanz Gleichung