Materiaalitasapainoyhtälöt ovat olennaisia työkaluja prosessien suunnittelussa, jotta voidaan analysoida järjestelmiä, joissa kaikkia syötteitä ja lähtöjä ei mitata suoraan. Ne auttavat tunnistamaan mittaamattomia virtauksia kirjaamalla massan säilymisen järjestelmässä.

Aineellisen tasapainon yhtälöiden ymmärtäminen

Aineellisen tasapainon yhtälössä todetaan, että kokonaispanos miinus kokonaisulostulo vastaa kertymistä järjestelmässä. Kun järjestelmä on vakaassa tilassa, kertyminen termi on nolla, yksinkertaistaen yhtälö:

Input = tuotos[

Mittaamattomien syötteiden tunnistaminen

Kun joitakin syöttötietoja ei mitata, materiaalitase voidaan järjestää uudelleen, jotta voidaan ratkaista tuntematon syöte. Tämä edellyttää tunnettuja arvoja muille syötteille ja lähtöille sekä järjestelmän alku- ja lopputilan.

Jos esimerkiksi kokonaistuotos ja kaikki yhtä lukuun ottamatta syöte tunnetaan, mittaamaton syöttö voidaan laskea vähentämällä tunnetut syötteet ja tuotokset kokonaisvirrasta.

Mittaamattomien tuotosten määrittäminen

Vastaavasti jos tuotosta ei mitata, materiaalitasetta voidaan käyttää arvon arviointiin. Kun kaikki muut syötteet ja tuotokset tunnetaan, mittaamaton tuotos on kokonaisvirran ja mitattujen ulosvirtausten summan välinen erotus.

Käytännön soveltaminen

Aineellisen tasapainon yhtälöiden soveltaminen edellyttää järjestelmän konfiguraatioon perustuvien konservointiyhtälöiden luomista. Se edellyttää usein oletuksia, kuten vakaata tilaa ja ei kertymistä, yksinkertaistettuja laskelmia.

  • Tunnista kaikki tunnetut virrat.
  • Kirjoita järjestelmän massataseyhtälö.
  • Ratkaise mittaamaton tulo tai tuloste.
  • Tarkastetaan tulokset lisätiedoilla, jos ne ovat saatavilla.