Medžiagų ir energijos balansai: uždaviniai ir egzamino klausimai

Pirmo chemijos inžinerijos kurso pagrindas: maišytuvų, separatorių ir reaktorių medžiagų balansai, energijos balansai, dujų elgsena ir stechiometrija.

Praktikuokitės šiame kurse nemokamaiPraktikuotis šiame kurseLaikyti bandomąjį egzaminąKasdien nemokamų uždavinių: 5. Kortelės nereikia.

Pasiruošimo paketas (PDF)Formulių lapai, metodų žingsniai ir uždaviniai su pilnais sprendimais, paruošti spausdinti.

Šio kurso temos

  1. Masės balansasdviejų srautų maišymas · maišymas iki tikslinės sudėties · garintuvasskaičiavimai
  2. Energijos balansassrauto šildymas · šilumokaitis · šilumokaitis su nuostoliaisskaičiavimai
  3. Idealiųjų dujų dėsnisP iš n, V, T · iš masės · būsenos pokytis arba tankisskaičiavimai
  4. Stechiometrijanuo masės iki masės · ribojantysis reagentas · išeiga procentaisskaičiavimai

Egzamino patarimai: Medžiagų ir energijos balansai

  • Prieš rašydami balansą, nubraižykite technologinę schemą ir pažymėkite kiekvieną srautą.
  • Prieš pradėdami spręsti, suskaičiuokite nežinomuosius ir nepriklausomas lygtis.
  • Kai srauto debitas nepateiktas, pasirinkite skaičiavimo bazę, pavyzdžiui, 100 kg/h.

Išspręsti pavyzdžiai

Masės balansasLengvas
Maišytuvas1 srautas300 kg/h · 30% druska2 srautas250 kg/h · 40% druska3 srautasx₃ = ? %

Du tirpalai (druska) maišomi nusistovėjusiu režimu. Raskite komponento (druska) masės dalį išeinančiame sraute x3.

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

Raskite x3 (%)

Rodyti užuominas
  1. Nusistovėjusiu režimu kas įeina, tas išeina: užrašykite bendrą balansą ir ištirpusio komponento balansą.
  2. Bendras: ṁ₁ + ṁ₂ = ṁ₃. Komponento: ṁ₁x₁ + ṁ₂x₂ = ṁ₃x₃.
  3. ṁ3 = 550 kg/h.
Rodyti atsakymą ir sprendimą žingsnis po žingsnio

Nusistovėjusio režimo masės balansas: įeina = išeina – bendrai masei ir atskirai kiekvienam komponentui (be reakcijos).

Bendras balansas

ṁ3 = ṁ1 + ṁ2 = 300 + 250 = 550 kg/h

Balansas: Druska

ṁ1x1 + ṁ2x2 = ṁ3x3
x3 = (300·30 + 250·40)/550 = 34,55 %

Atsakymas

x3 = 34,55 %
Energijos balansasVidutinis
karštoji pusėšaltoji pusėglikolio mišinys · 150 °C120 °Cvanduo · 15 °Ct = ? °C

Karštas skystis (glikolio mišinys) aušina vandenį priešpriešinio srauto šilumokaityje be šilumos nuostolių. Raskite vandens išėjimo temperatūrą tout.

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

Raskite tout (°C)

Rodyti užuominas
  1. Karštojo srauto atiduota šiluma lygi šaltojo srauto gautai šilumai.
  2. Pirmiausia raskite Q iš karštosios pusės, nes žinote abi jos temperatūras.
  3. Q = 108 kW.
Rodyti atsakymą ir sprendimą žingsnis po žingsnio

Šilumokaičio energijos balansas: be nuostolių ṁhcp,h(Th,in − Th,out) = ṁccp,c(tout − tin).

Karštojo srauto atiduota šiluma

Q = 1·3,6·(150 − 120) = 108 kW

Vandens gauta šiluma

tout = tin + Q/(ṁccp,c) = 15 + 108/(1·4,18) = 40,84 °C

Atsakymas

tout = 40,84 °C

Kaip vyksta praktika

  • „Praktikuotis šiame kurse“ maišo uždavinius iš visų kurso temų, kaip tikrame egzamine.
  • Kiekviename uždavinyje naujos reikšmės, todėl išmokstate metodą, o ne atsakymą.
  • Strigote? Pirmiausia atverkite nedidelę užuominą, o visą paaiškinimą – tik kai jo prireiks.
  • Bandomieji egzaminai yra riboto laiko ir be užuominų, o pabaigoje gaunate rezultatą ir išsamią peržiūrą.

Šio kurso skaičiuoklės

Idealiųjų dujų dėsnio skaičiuoklėProcentinės išeigos skaičiuoklėStechiometrijos skaičiuoklė (gramai į gramus ir ribojamasis reagentas)Molinės masės skaičiuoklėJungtinio dujų dėsnio skaičiuoklė (Boilis, Šarlis ir Gėjus-Liusakas)Empirinės formulės skaičiuoklė (ir molekulinės formulės)

Susiję kursai

FE Chemical egzamino praktikaTermodinamika 1Bendroji chemijaCheminių reaktorių inžinerijaFizika inžinieriams
Praktikuokitės šiame kurse nemokamaiPraktikuotis šiame kurseLaikyti bandomąjį egzaminąKasdien nemokamų uždavinių: 5. Kortelės nereikia.