Ecuación de equilibrio de masas termodinámica
Para formular la ecuación de balance de masa se equilibra la masa de una especie química dentro de un dominio de volumen unitario . El balance de masa se basa en la concentración de la especie, que denota la cantidad de especie por unidad de volumen medida en moles. La concentración molar puede convertirse en una concentración de masa mediante:
En los gráficos anteriores, es la concentración y es el área del dominio. La masa total dentro del área de control es entonces igual a . El término denota la tasa neta de formación de masa debido a las reacciones químicas dentro del dominio . El flujo de masa neto representa la tasa neta de flujo de masa que sale a través de los límites.La consideración anterior en 2D es válida en cualquier dimensión, por ejemplo, en un dominio 3D la concentración está dada en y el volumen en .La unidad del flujo de masa a través del límite depende de la dimensionalidad del límite. En un dominio 3D la frontera está representada por superficies 2D, y el flujo de masa tiene una unidad de . En un dominio 2D, sin embargo, la frontera está formada por líneas 1D, lo que hace que la unidad de se convierta en . En 1D la frontera está representada por un punto adimensional y el flujo de calor tiene una unidad de . La conservación de la masa dentro del dominio puede describirse mediante la siguiente ecuación:
Balance de masas bedeutung
El balance de masas puede realizarse para diferentes componentes de las corrientes de entrada y salida. Cuando se considera un componente individual en lugar de la masa total de una corriente, hay que tener en cuenta que para un sistema reactivo, uno o más componentes pueden convertirse en uno o más componentes diferentes. Por lo tanto, para el balance de masa de un componente individual para un sistema reactivo, obtenemos un término de generación y un término de consumo. El balance de masa básico para un sistema reactivo se convierte en,
Cuando la ecuación se diferencia con respecto al tiempo, obtenemos una ecuación de balance de masa en términos de tasas. Dejemos que F denote la tasa de flujo de masa, dejemos que R denote la tasa de reacción para generar o consumir un componente y dejemos que A denote la tasa de acumulación.
Las ecuaciones presentadas aquí son ecuaciones de balance de masa muy básicas. Para sistemas específicos, cada término de estas ecuaciones puede detallarse y resolverse para las composiciones y los flujos de masa de los componentes en las corrientes de entrada y salida, así como en el sistema considerado.
Calculadora de ecuaciones de balance de masas
La industria química utiliza un pequeño número de materias primas para crear decenas de miles de productos diferentes. La mayor parte de la producción química comienza en el craqueador de vapor, donde el vapor se utiliza para dividir o “craquear” la nafta, un hidrocarburo de cadena larga, en moléculas más pequeñas. Estas moléculas sirven como bloques de construcción para la producción posterior. Entre ellas se encuentran, por ejemplo, el hidrógeno, el metano, el etileno y el propileno, que se transforman principalmente en plásticos, revestimientos, disolventes y productos fitosanitarios.
El principio es, por tanto, similar a cuando los consumidores compran electricidad “verde” o “limpia”. Aunque los consumidores no pueden estar seguros de que la electricidad que utilizan en sus hogares procede directamente de fuentes renovables, la proporción global de energía verde en la red aumenta al ritmo de la demanda. En la industria química, las materias primas renovables o recicladas se añaden al principio del proceso de producción y se asignan al producto final. Este principio basado en el cálculo ofrece múltiples ventajas: Reduce las emisiones de gases de efecto invernadero y los aportes de materias primas fósiles, mientras que la calidad y las propiedades del producto siguen siendo las mismas. Como resultado, los productos pueden ser procesados exactamente igual que los materiales producidos convencionalmente. Por tanto, no es necesario adaptar las fórmulas, las plantas o los procesos. Y los clientes que compran productos equilibrados en masa pueden utilizarlos como lo harían con los productos tradicionales, beneficiándose del mismo nivel de calidad.
Ecuación de balance de masas de nh4cl
Un balance de masas, también llamado balance de materiales, es una aplicación de la conservación de la masa al análisis de sistemas físicos. Al contabilizar el material que entra y sale de un sistema, se pueden identificar flujos de masa que podrían ser desconocidos o difíciles de medir sin esta técnica. La ley de conservación exacta utilizada en el análisis del sistema depende del contexto del problema, pero todas giran en torno a la conservación de la masa, es decir, que la materia no puede desaparecer ni crearse espontáneamente[1]: 59-62
Por ello, los balances de masas se utilizan ampliamente en los análisis de ingeniería y medio ambiente. Por ejemplo, la teoría del balance de masas se utiliza para diseñar reactores químicos, para analizar procesos alternativos de producción de sustancias químicas, así como para modelar la dispersión de la contaminación y otros procesos de los sistemas físicos. Entre las técnicas de análisis estrechamente relacionadas y complementarias se encuentran el balance de población, el balance de energía y el balance de entropía, algo más complejo. Estas técnicas son necesarias para el diseño y el análisis exhaustivo de sistemas como el ciclo de refrigeración.