द्रव्यमान और ऊर्जा संतुलन: अभ्यास प्रश्न और परीक्षा प्रश्न

केमिकल इंजीनियरिंग के प्रथम वर्ष का मूल: मिक्सरों, पृथक्कारकों और रिएक्टरों पर द्रव्यमान संतुलन, ऊर्जा संतुलन, गैसों का व्यवहार और रससमीकरणमिति।

क्रैम पैक (PDF)सूत्र-पत्रक, विधि के चरण और पूरे हल सहित अभ्यास प्रश्न, प्रिंट करने के लिए तैयार।

इस कोर्स के विषय

  1. द्रव्यमान संतुलनदो धाराओं का मिश्रण · लक्ष्य तक मिश्रण · वाष्पित्रगणनाएँ
  2. ऊर्जा संतुलनधारा को गर्म करना · ऊष्मा विनिमयक · ऊष्मा हानि वाला विनिमयकगणनाएँ
  3. आदर्श गैस नियमn, V, T से P · द्रव्यमान से · अवस्था परिवर्तन या घनत्वगणनाएँ
  4. स्टॉइकियोमेट्रीद्रव्यमान से द्रव्यमान · सीमांत अभिकारक · प्रतिशत उपजगणनाएँ

द्रव्यमान और ऊर्जा संतुलन के लिए परीक्षा सुझाव

  • संतुलन लिखने से पहले फ़्लोशीट बनाएँ और हर धारा को नाम दें।
  • हल शुरू करने से पहले अज्ञातों और स्वतंत्र समीकरणों की गिनती करें।
  • जब कोई प्रवाह दर न दी हो, तो 100 kg/h जैसा कोई आधार चुनें।

हल किए गए उदाहरण

द्रव्यमान संतुलनआसान
मिक्सरधारा 1300 kg/h · 30% नमकधारा 2250 kg/h · 40% नमकधारा 3x₃ = ? %

दो नमक विलयन स्थायी अवस्था में मिलाए जाते हैं। निर्गम में नमक का द्रव्यमान अंश x3 ज्ञात कीजिए।

ṁ1 = 300 kg/hx1 = 30 %ṁ2 = 250 kg/hx2 = 40 %

ज्ञात करें: x3 (%)

संकेत दिखाएँ
  1. स्थायी अवस्था में जो अंदर जाता है वही बाहर आता है: एक कुल संतुलन और घुले घटक का एक संतुलन लिखें।
  2. कुल: ṁ₁ + ṁ₂ = ṁ₃। घटक: ṁ₁x₁ + ṁ₂x₂ = ṁ₃x₃।
  3. ṁ3 = 550 kg/h.
उत्तर और चरण-दर-चरण हल दिखाएँ

स्थायी अवस्था द्रव्यमान संतुलन: अंदर = बाहर, कुल द्रव्यमान के लिए और हर घटक के लिए अलग से (कोई अभिक्रिया नहीं)।

कुल संतुलन

ṁ3 = ṁ1 + ṁ2 = 300 + 250 = 550 kg/h

नमक संतुलन

ṁ1x1 + ṁ2x2 = ṁ3x3
x3 = (300·30 + 250·40)/550 = 34.55 %

उत्तर

x3 = 34.55 %
ऊर्जा संतुलनमध्यम
गर्म पक्षठंडा पक्षग्लाइकॉल मिश्रण · 150 °C120 °Cपानी · 15 °Ct = ? °C

गर्म ग्लाइकॉल मिश्रण बिना ऊष्मा हानि वाले प्रतिप्रवाह ऊष्मा विनिमयक में पानी को ठंडा करता है। पानी का निर्गम तापमान tout ज्ञात कीजिए।

ṁh = 1 kg/scp,h = 3.6 kJ/(kg·K)Th: 150 → 120 °Cṁc = 1 kg/scp,c = 4.18 kJ/(kg·K)tin = 15 °C

ज्ञात करें: tout (°C)

संकेत दिखाएँ
  1. गर्म धारा द्वारा खोई ऊष्मा ठंडी धारा द्वारा प्राप्त ऊष्मा के बराबर है।
  2. पहले गर्म पक्ष से Q ज्ञात करें, क्योंकि उसके दोनों तापमान ज्ञात हैं।
  3. Q = 108 kW.
उत्तर और चरण-दर-चरण हल दिखाएँ

विनिमयक ऊर्जा संतुलन: बिना हानि के ṁhcp,h(Th,in − Th,out) = ṁccp,c(tout − tin)।

गर्म धारा द्वारा छोड़ी गई ऊष्मा

Q = 1·3.6·(150 − 120) = 108 kW

पानी द्वारा ली गई ऊष्मा

tout = tin + Q/(ṁccp,c) = 15 + 108/(1·4.18) = 40.84 °C

उत्तर

tout = 40.84 °C

अभ्यास कैसे काम करता है

  • “इस कोर्स का अभ्यास करें” असली परीक्षा की तरह इसके सभी विषयों के प्रश्न मिलाकर देता है।
  • हर प्रश्न में नए मान होते हैं, इसलिए आप उत्तर नहीं बल्कि विधि सीखते हैं।
  • अटक गए? पहले एक छोटा संकेत खोलें, और पूरी व्याख्या तभी जब ज़रूरत हो।
  • मॉक परीक्षाओं में समय सीमा होती है और कोई संकेत नहीं मिलता; अंत में आपको अपना स्कोर और पूरी समीक्षा मिलती है।

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