وأرصدة الكتلة والطاقة هي مبادئ أساسية في الهندسة الكيميائية، وهي تستخدم لتحليل وتصميم العمليات الكيميائية عن طريق حساب تدفق المواد والطاقة داخل النظام، ويساعد فهم هذه الأرصدة المهندسين على تحقيق أفضل مستوى من العمليات وتحسين الكفاءة وضمان السلامة.

الرصيد الإجمالي

ويشتمل الرصيد الجماعي على تتبع كمية كل مادة تدخل وتترك نظاما، ويستند إلى مبدأ عدم إمكانية خلق الكتلة أو تدميرها، والشكل العام لمعادلة التوازن الجماعي هو:

Input - Output + Generation - Consumption = Change in Storage]

وفي العمليات الثابتة للدول، يكون التغير في التخزين صفرا، مما يبسط المعادلة على ما يلي:

الناتج = الناتج + الاستهلاك

رصيد الطاقة

وينظر رصيد الطاقة في تدفق الطاقة إلى النظام وخارجه، وهو يمثل نقلا للحرارة، والعمل المنجز، والطاقة المخزنة داخل النظام، والمعادلة الأساسية لتوازن الطاقة هي:

Energy In - Energy Out + Work Done = Change in Energy Storage]

وبالنسبة للنظم الثابتة للدول، فإن التغير في تخزين الطاقة هو الصفر، مما يؤدي إلى ما يلي:

الطاقة في = الطاقة الخارجية + العمل

تطبيقات في الهندسة الكيميائية

وتطبق أرصدة الكتلة والطاقة في مختلف العمليات، بما في ذلك تصميم المفاعلات، وعمليات الفصل، ومبادلات الحرارة، وتساعد على تحديد المدخلات والنواتج وظروف التشغيل اللازمة لتحقيق النتائج المرجوة بكفاءة وبأمانة.

  • تصميم المفاعلات الكيميائية
  • تحقيق الاستفادة المثلى من عمليات الفصل
  • حساب احتياجات الطاقة
  • ضمان الامتثال البيئي