물질 수지 일반 방정식, 유형 및 운동



그 물질 수지 연구중인 시스템이나 프로세스에 속한 구성 요소를 세는 것입니다. 이러한 균형은 이러한 유형의 질량의 합이 측정의 다른 시간에 일정하게 유지되어야한다고 가정하기 때문에 거의 모든 유형의 시스템에 적용 할 수 있습니다.

대리석, 박테리아, 동물, 통나무, 케이크 재료 등으로 이해할 수 있습니다. 화학, 분자 또는 이온, 또는보다 구체적으로 화합물 또는 물질의 경우에 사용된다. 그런 다음, 화학 반응의 유무에 관계없이 시스템에 들어가는 분자의 총 질량은 일정해야합니다. 누설 손실이없는 한.

실제로 문제의 다양한 현상과 많은 변수 (온도, 압력, 흐름, 교반, 반응기 크기 등)의 영향을 고려함과 동시에 물질의 균형에 영향을 미칠 수있는 수많은 문제가 있습니다..

그러나 종이에서 물질 수지의 계산은 일치해야합니다. 즉, 화합물 화합물의 질량은 언제든지 사라져서는 안됩니다. 이 균형을 이루는 것은 바위 더미를 균형 잡는 것과 유사합니다. 대중 중 하나가 제자리를 찾지 못하면 모든 것이 무너집니다. 이 경우에는 계산이 잘못되었음을 의미합니다..

색인

  • 1 재료 균형의 일반 방정식
    • 1.1 단순화
    • 1.2 그것의 사용의보기 : 강에있는 물고기
  • 2 가지 유형
    • 2.1 미분 잔액
    • 2.2 포괄적 인 균형
  • 3 샘플 운동
  • 4 참고

물질 균형의 일반 방정식

어떤 시스템이나 프로세스에서 먼저 경계가 무엇인지 정의해야합니다. 그것들로부터 어느 화합물이 들어오고 나갈지 알려질 것입니다. 고려해야 할 프로세스 단위가 여러 개인 경우 특히 유용합니다. 모든 단위 또는 하위 시스템을 고려하면 일반적인 물질 수지가 논의됩니다.

이 균형에는 질량 보존 법칙을 준수하는 모든 시스템에 적용 할 수있는 방정식이 있습니다. 방정식은 다음과 같습니다.

E + G - S - C = A

E는 그 물질의 양이다. 들어가다 시스템에; G는 무엇인가? 생성하다 공정에서 화학 반응이 일어나는 경우 (반응기에서와 같이); S는 무엇인가? 잎 시스템의 C는 무엇인가? 소비하다, 다시, 반응이 있다면; 그리고 마지막으로, A는 당신입니다. 누적하다.

단순화

연구중인 시스템이나 공정에서 화학 반응이 없다면 G와 C는 0이됩니다. 따라서 방정식은 다음과 같이 유지됩니다.

E - S = A

시스템이 구성 요소의 변수 또는 흐름에 상당한 변화가없는 정지 상태에 있다고 간주되면 내부에 아무 것도 축적되지 않는다고합니다. 따라서 A는 0이고 방정식은 더 단순화됩니다.

E = S

즉, 들어가는 재료의 양은 나오는 양과 같습니다. 아무것도 잃거나 사라지지 않을 수 있습니다..

반면에 화학 반응이 있지만 시스템이 정지 상태에 있으면 G와 C는 값을 가지며 A는 0을 유지합니다.

E + G - S - C = 0

E + G = S + C

반응기에서 유입되는 시약 및 생성되는 생성물의 질량은 나오는 시약 및 시약의 양과 소비 된 시약의 양과 동일하다는 것을 의미합니다.

그것의 사용의보기 : 강에있는 물고기

강의 은행이 시스템의 경계를 대표하게되는 강에서 물고기의 수를 연구한다고 가정합니다. 평균 568 마리의 어류가 1 년에 유입되고, 424 마리가 태어 났으며 (생성 됨), 353 명이 죽고 (소비), 236 마리가 이주하거나 떠나는 것으로 알려져 있습니다.

일반 방정식을 적용하면 다음과 같습니다.

568 + 424 - 353 - 236 = 403

이것은 매년 403 개의 물고기가 강에 쌓여 있음을 의미합니다. 말하자면, 매년 강은 더 많은 물고기를 풍성하게합니다. A가 음수 값이면 물고기 수가 자연적으로 부정적인 영향을 줄이는 것을 의미합니다..

유형

일반적인 방정식으로부터 여러 유형의 화학 공정에 대해 4 개의 방정식이 있다고 생각할 수 있습니다. 그러나 물질 수지는 다른 기준에 따라 두 가지 유형으로 나뉩니다. 시간.

미분 잔액

미분 수지 균형에서 주어진 시간 또는 순간에 시스템 내의 구성 요소 수량을가집니다. 상기 질량 양은 시간의 단위로 표현되며, 따라서 속도를 나타낸다; 예를 들어 1 시간에 몇 킬로미터가 들어오고, 나가고, 축적하고, 소비하는지 나타내는 Kg / h.

거기에 질량 (또는 부피 밀도)이 흐르도록 시스템이 일반적으로 열려 있어야합니다.

적분 균형

간헐적 인 원자로 (일괄 처리 유형)에서 수행되는 반응과 같이 시스템이 닫힐 때 프로세스 구성 요소의 질량은 일반적으로 프로세스 전후에 더 흥미 롭습니다. 즉, 초기 및 최종 시간 t 사이.

따라서 양은 속도가 아닌 단순한 질량으로 표현됩니다. 이러한 유형의 균형은 믹서를 사용할 때 정신적으로 이루어집니다. 엔진의 전원을 끈 후에 남은 성분의 질량이 같아야합니다.

운동의 예

100 % KOH / h의 17 % 메탄올 용액이 생성되는 방식으로 25 % 메탄올 용액의 물을 10 % 농도의 희석 물로 희석 시켜서 희석하는 것이 바람직하다. 얼마나 많은 양의 메탄올 용액이 25와 10 %에서이를 달성하기 위해 시간당 시스템에 들어가야합니까? 시스템이 안정된 상태에 있다고 가정합니다.

다음 다이어그램은 문을 보여줍니다.

화학 반응이 없으므로 유입되는 메탄올의 양은 다음과 같아야합니다.

전자메탄올 = S메탄올

0.25 n1· + 0.10 n2· = 0.17 n3·

n의 값만 알려져있다.3·. 나머지는 알려지지 않은 것들입니다. 이 두 가지 미지수 방정식을 풀려면 물의 균형이 필요합니다. 그런 다음 물의 균형을 동일하게 유지하십시오.

0.75 n1· + 0.90 n2· = 0.83n3·

물의 n 값이 삭제됩니다.1· (n 일 수도 있음2·) :

n1· = (83kg / h - 0.90n2·) / (0.75)

그 다음에 n을 대입한다.1· 메탄올에 대한 물질 수지 방정식에서2· 너는 :

0.25 [(83kg / h - 0.90n2·) / (0.75)] + 0.10n2· = 0.17 (100kg / h)

n2· = 53.33kg / h

그리고 n을 얻으려면1· 단순히 빼기 :

n1· = (100-53.33) Kg / h

= 46.67kg / h

따라서 시간 당 25 % 메탄올 용액 46.67kg과 10 % 용액 53.33kg을 시스템에 넣어야합니다.

참고 문헌

  1. Felder와 Rousseau. (2000). 화학 공정의 기본 원리. (두 번째 판). 애디슨 웨슬리.
  2. Fernández Germán. (2012 년 10 월 20 일). 물질 수지의 정의. 에서 복구 된 : industriaquimica.net
  3. 문제의 균형 : 산업 프로세스 I. [PDF]. 가져 오기 : 3.fi.mdp.edu.ar
  4. UNT 지역 학교 라 플라 타. (s.f.). 문제의 균형. [PDF] 원본 주소 'frlp.utn.edu.ar'
  5. Gómez Claudia S. Quintero. (s.f.). 문제의 균형. [PDF] 원본 주소 'webdelprofesor.ula.ve'