สมดุลมวลและพลังงาน: แบบฝึกหัดและข้อสอบเก่า

หัวใจของปีแรกในวิศวกรรมเคมี: สมดุลมวลของเครื่องผสม เครื่องแยก และเครื่องปฏิกรณ์ สมดุลพลังงาน พฤติกรรมของแก๊ส และปริมาณสารสัมพันธ์

ฝึกรายวิชานี้ฟรีฝึกรายวิชานี้ทำข้อสอบจำลองโจทย์ฟรีวันละ 5 ข้อ ไม่ต้องใช้บัตร

ชุดสรุปเร่งรัด (PDF)สรุปสูตร ขั้นตอนวิธีทำ และโจทย์ฝึกพร้อมเฉลยละเอียด พร้อมพิมพ์

หัวข้อในรายวิชานี้

  1. สมดุลมวลการผสมสองสาย · การผสมให้ได้ค่าเป้าหมาย · เครื่องระเหยโจทย์คำนวณ
  2. สมดุลพลังงานการให้ความร้อนแก่สาย · เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน · เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนที่มีการสูญเสียความร้อนโจทย์คำนวณ
  3. กฎแก๊สอุดมคติP จาก n, V, T · จากมวล · การเปลี่ยนสถานะหรือความหนาแน่นโจทย์คำนวณ
  4. ปริมาณสารสัมพันธ์จากมวลสู่มวล · สารกำหนดปริมาณ · ร้อยละผลได้โจทย์คำนวณ

เทคนิคทำข้อสอบวิชา สมดุลมวลและพลังงาน

  • วาดแผนภาพการไหลและระบุชื่อทุกสายก่อนเขียนสมดุล
  • นับตัวแปรที่ไม่ทราบค่าและสมการอิสระก่อนเริ่มแก้
  • เลือกฐานการคำนวณ เช่น 100 kg/h เมื่อโจทย์ไม่ได้ให้อัตราการไหล

ตัวอย่างวิธีทำ

สมดุลมวลง่าย
เครื่องผสมสายที่ 1300 kg/h · 30% เกลือสายที่ 2250 kg/h · 40% เกลือสายที่ 3x₃ = ? %

ผสมสารละลายเกลือสองสายที่สภาวะคงตัว หาสัดส่วนโดยมวลของเกลือในขาออก x3

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

จงหา x3 (%)

แสดงคำใบ้
  1. ที่สภาวะคงตัว สิ่งที่เข้าเท่ากับสิ่งที่ออก เขียนสมดุลรวมและสมดุลของสารที่ละลายอยู่
  2. รวม: ṁ₁ + ṁ₂ = ṁ₃ องค์ประกอบ: ṁ₁x₁ + ṁ₂x₂ = ṁ₃x₃
  3. ṁ3 = 550 kg/h.
แสดงคำตอบและเฉลยทีละขั้นตอน

สมดุลมวลที่สภาวะคงตัว: เข้า = ออก สำหรับมวลรวมและสำหรับแต่ละองค์ประกอบแยกกัน (เมื่อไม่มีปฏิกิริยา)

สมดุลรวม

ṁ3 = ṁ1 + ṁ2 = 300 + 250 = 550 kg/h

สมดุลของเกลือ

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

คำตอบ

x3 = 34.55 %
สมดุลพลังงานปานกลาง
ด้านร้อนด้านเย็นไกลคอลผสม · 150 °C120 °Cน้ำ · 15 °Ct = ? °C

ไกลคอลผสมร้อนทำให้น้ำเย็นลงในเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบไหลสวนทางโดยไม่มีการสูญเสียความร้อน หาอุณหภูมิน้ำขาออก 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

จงหา tout (°C)

แสดงคำใบ้
  1. ความร้อนที่สายร้อนสูญเสียเท่ากับความร้อนที่สายเย็นได้รับ
  2. หา Q จากด้านร้อนก่อน เพราะทราบอุณหภูมิทั้งสองค่า
  3. Q = 108 kW.
แสดงคำตอบและเฉลยทีละขั้นตอน

สมดุลพลังงานของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน: เมื่อไม่มีการสูญเสีย ṁhcp,h(Th,in − Th,out) = ṁccp,c(tout − tin)

ความร้อนที่สายร้อนปล่อยออก

Q = 1·3.6·(150 − 120) = 108 kW

ความร้อนที่น้ำรับไว้

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

คำตอบ

tout = 40.84 °C

การฝึกทำงานอย่างไร

  • “ฝึกรายวิชานี้” ผสมโจทย์จากทุกหัวข้อของวิชา เหมือนข้อสอบจริง
  • โจทย์ทุกข้อใช้ค่าใหม่ คุณจึงเรียนรู้วิธีทำ ไม่ใช่จำคำตอบ
  • ติดขัดใช่ไหม เปิดคำใบ้เล็ก ๆ ก่อน และเปิดคำอธิบายฉบับเต็มเมื่อจำเป็นเท่านั้น
  • ข้อสอบจำลองจับเวลาและไม่มีคำใบ้ และคุณจะได้คะแนนและการทบทวนฉบับเต็มเมื่อจบ

เครื่องคำนวณสำหรับรายวิชานี้

เครื่องคำนวณกฎแก๊สอุดมคติเครื่องคำนวณร้อยละผลผลิตเครื่องคำนวณปริมาณสารสัมพันธ์ (กรัมเป็นกรัมและสารกำหนดปริมาณ)เครื่องคำนวณมวลโมลาร์เครื่องคำนวณกฎแก๊สรวม (บอยล์ ชาร์ล และเกย์-ลูซัค)เครื่องคำนวณสูตรอย่างง่าย (และสูตรโมเลกุล)

รายวิชาที่เกี่ยวข้อง

ฝึกข้อสอบ FE เคมีอุณหพลศาสตร์ 1เคมีทั่วไปวิศวกรรมปฏิกิริยาเคมีฟิสิกส์สำหรับวิศวกร
ฝึกรายวิชานี้ฟรีฝึกรายวิชานี้ทำข้อสอบจำลองโจทย์ฟรีวันละ 5 ข้อ ไม่ต้องใช้บัตร