Материальный баланс
- Установившийся режим
- вход = выход
- Общий баланс
- ṁ1 + ṁ2 = ṁ3
- Баланс компонента
- ṁ1x1 + ṁ2x2 = ṁ3x3
- Выпарной аппарат
- F·xF = P·xP, W = F − P
Листы формул, ключевые шаги методов по каждой теме и тренировочные задачи (8) с полными решениями в конце.
Сколько потока 2 нужно каждый час добавлять к потоку 1, чтобы смесь содержала 30% компонента (соль)? Найдите ṁ2.
Выпарной аппарат концентрирует раствор (NaOH), выпаривая чистую воду. Найдите расход продукта P в kg/h.
Горячий теплоноситель (лёгкое масло) охлаждает воду в противоточном теплообменнике без потерь тепла. Найдите температуру воды на выходе tout.
Горячий теплоноситель (гликолевая смесь) нагревает воду в теплообменнике, который теряет в окружающую среду 10% теплоты, отданной горячим потоком. Найдите необходимый расход воды ṁc.
Резервуар объёмом 30 L содержит 120 g газа (N₂) при 0 °C. Считайте газ идеальным и найдите давление P.
Найдите плотность ρ газа (O₂) при 150 kPa и 30 °C, считая его идеальным.
6 g Fe2O3 и 48 g CO реагируют по уравнению Fe2O3 + 3CO → 2Fe + 3CO2. Какая масса m вещества CO2 может образоваться?
В реакции 2Mg + O2 → 2MgO 24 g Mg реагирует полностью (остальные реагенты в избытке), и собирают 32,62 g MgO. Найдите выход в процентах Y.
Ответ: ṁ2 = 1600 kg/h
Материальный баланс в установившемся режиме: вход = выход для общей массы и для каждого компонента. Задачи на смешение объединяют оба.
Ответ: P = 563,3 kg/h
Ключевой компонент: компонент, который без изменений проходит только в одном потоке (здесь растворённое вещество), напрямую связывает расходы. Остальное даёт общий баланс.
Ответ: tout = 31,7 °C
Энергетический баланс теплообменника: без потерь ṁhcp,h(Th,in − Th,out) = ṁccp,c(tout − tin).
Ответ: ṁc = 1,615 kg/s
Энергетический баланс с потерями: отданная теплота = полученная теплота + потерянная теплота.
Ответ: P = 324,3 kPa
Уравнение состояния идеального газа: PV = nRT, где n = m/M.
Ответ: ρ = 1,904 kg/m³
Плотность идеального газа: ρ = PM/(RT).
Ответ: m = 4,961 g
Стехиометрия: уравненное уравнение считает частицы, а не граммы. Переведите массу в моли по n = m/M, используйте коэффициенты уравнения как мольное соотношение, затем вернитесь к массе: m = n·M. Если реагентов два, лимитирующий реагент — тот, что заканчивается первым и определяет количество продукта.
Ответ: Y = 81,99 %
Стехиометрия: уравненное уравнение считает частицы, а не граммы. Переведите массу в моли по n = m/M, используйте коэффициенты уравнения как мольное соотношение, затем вернитесь к массе: m = n·M. Если реагентов два, лимитирующий реагент — тот, что заканчивается первым и определяет количество продукта.
ExamProblems · examproblems.com/courses/material-and-energy-balances