BILANSE MASOWE PROCESÓW STACJONARNARNYCH

W skrypcie omówiono procesy stacjonarne bez reakcji chemicznej, bilans reakcji chemicznej oraz procesy stacjonarne z reakacją chemiczną. Zagadnienia teoretyczne zilustrowano przykładami i zadaniami do samodzielnego rozwiązania.
Bilans masowy opiera się na prawie zachowania materii. Ogólnie można go zapisać w postaci:
W + Z = R + A (l)
gdzie: W – wejście, Z – źródło, R – wyjście, A – akumulacja.
Tak przedstawiony bilans może być wyrażony zarówno w jednostkach masy, jak i w molach.
Podczas układania bilansu niezbędne jest rozgraniczenie otoczenia i układu, dla którego bilans jest sporządzany. Można to zrobić, definiując „powierzchnię kontrolną”, która otacza układ i stanowi jego abstrakcyjne ograniczenie. Należy również zdefiniować przedział czasowy, którego dotyczy napisane równanie bilansowe. Dla procesu ustalonego można wybrać dogodną jednostkę czasu lub określić przedział czasowy w sposób pośredni. Najdogodniej jest wyrazić go przez natężenie przepływu materii. Bezwzględna wartość takiego przedziału jest wtedy ustalona niejawnie. Dla procesu nieustalonego wygodnie jest stosować różniczkę czasu. Równanie bilansowe (1) można zastosować zarówno do całej ilości materii, jak i do zawartości poszczególnych składników w układzie.
W równaniu (1) przez wejście należy rozumieć ilość materii wprowadzaną do układu przez określoną powierzchnię kontrolną w wybranym okresie. Podobnie przez wyjście rozumiemy ilość materii opuszczającej układ przez powierzchnię kontrolną w pewnym czasie. Źródło to ilość materii, która powstała (wartość dodatnia) lub zanikła (wartość ujemna) w układzie w wyniku zachodzącego w nim procesu. Przyczyną powstawania (zaniku) materii jest reakcja chemiczna. Przez akumulację należy rozumieć zmianę ilości bilansowanej materii w układzie w określonym czasie. Jeśli ilość ta się zmniejsza, to akumulacja jest ujemna. Akumulacja występuje jedynie podczas procesów nieustalonych, np. w zbiorniku, w którym dopływ wody jest większy od odpływu, poziom wody rośnie, a akumulacja przyjmuje wartość dodatnią. Jeżeli natomiast do zbiornika zawierającego roztwór soli dopływa woda, a opuszcza go roztwór soli, to w bilansie soli akumulacja jest ujemna (ilość soli w zbiorniku maleje).