BILANCIE A BILANČNÉ ROVNICE

Transkript

1 ILIE ILČÉ ROVIE lacovať, zaeá robť súvahu (výpočet) ad určtý objekto (blačý systéo). ILČÝ SYSTÉ lačý systé je časť prestoru, ktorý je oddeleý od okola hraca a koukuje s okolí. Hrace (kotrolé plochy): prepusté (otvoreý systé, uzavretý systé) eprepusté (zolovaý systé) Otvoreý systé hrace uožňujú koukácu s okolí prostredíctvo výey látky a eerge Uzavretý systé hrace uožňujú koukácu s okolí ba trasporto evazaý a aterál (výea eerge) Izolovaý systé hrace systéu sú eprepusté, zeožňujú akúkoľvek koukácu systéu s okolí lačý systéo v techologckej výrobe ôže byť : podk závod výrobá lka zaradee alebo časť zaradea Výsledko blacovaa techologckých procesov sú blačé rovce. lačé rovce sú ateatcké vzťahy edz fyzkály velča a sú zostaveé a prcípoch zákoov zachovaa hotost, hybost a eerge. Podel blačých výpočtov predstavuje až % z celkového ožstva techckých výpočtov, a základe ktorých sa uskutočňuje ávrh, projekca, realzáca a techologcké radee výroby.

2 . TERIÁLOVÉ ILIE aterálové blace sú ateatcké rovce, ktorý sa vyjadrujú vzťahy edz ožstvo aterálu pred začatí a po ukočeí procesu v systée, v ktoro prebeha aterálová preea V checkotechologckých procesoch ôže ať táto preea charakter: fyzkály výsledko je ba zea zložea alebo fyzkáleho stavu systéu (aterálové blace bez checkej reakce) checký výsledko je látková zea zložek spracúvaého aterálu v systée (aterálové blace s checkou reakcou) Pr blacovaí hotost hovoríe o hotostých blacách, pr blacovaí látkového ožstva o látkových blacách. Látkové ožstvo je však vhodé ba a erae ožstva látok defovaého checkého zložea (prvky, zlúčey, zes záeho zložea)

3 . TERIÁLOVÉ ILIE EZ HEIKEJ REKIE Príklad: Do zaradea vstupuje 5 ólov dusíka, 3 óly odu uhoľatého a 2 óly odu uhlčtého pr atosfercko tlaku a teplote 20. Vypočítajte: a. Látkové ožstvo vystupujúcej plyej zes a jej zložee v ólových zlokoch. b. Hotosť vystupujúcej plyej zes a jej zložee v hotostých zlokoch. c. ólovú hotosť vystupujúcej plyej zes počítaej podľa defčého vzťahu, a poocou ólových a hotostých zlokov zes. d. Hotostý a ólový zlook dusíka vo vystupujúcej plyej zes vypočítaý z prepočtových vzťahov edz ólový a hotostý zloka. e. Parcále tlaky jedotlvých zložek vo vystupujúcej plyej zes. f. Obje vystupujúcej plyej zes. ODPORÚČÝ POSTUP PRI ILČÝH VÝPOČTOH orade dôležté pre úspešý výpočet s je foráce zo zadaa žvo predstavť a svojej etálej obrazovke v podobe trojrozerých, farebých, pohyblvých akčých obrázkov. Fatáz sa edze ekladú. Idetfkovať počet zaradeí, vstupé, výstupé prúdy, blacovaé zložky v blačo systée a zapísať foráce zo zadaa v podobe ateatckých sybolov a prradeých hodôt do blačej schéy. Podľa ožostí s ôžete ektoré foráce v ej aj vzuále sprítoť. Zostavee blačých rovíc, foruláca poocých vzťahov (apr. väzbové pravdlo) a rešee systéu rovíc. k chcete vec vedeť, usíte ch praktcky robť, e sa ch le teoretcky učť... Základ výpočtu je spravdla defovaý a vstupe resp. výstupe buď ako ožstvo prúdu alebo zložky v prúde. Pr aterálových blacách s reakcou ôže byť základo výpočtu aj rozsah reakce, resp. zdrojový čle zložky. Vzhľado k jeho hodote sa dopočítavajú ožstvá ezáych prúdov a zložek. V prípade, že základ výpočtu e je defovaý, je uté s ho volť. Spravdla a vstupe alebo výstupe, kde býva avac forácí o blacovao systée.

4 lačá schéa (globále a lokále láskae...) 5 ol ol IEŠČ 2 2? ol??? ol 3 3 P 0325 Pa t 20 Prúdy: - dusík Zložky: dusík ( 2 ) 2 od uhoľatý 3 od uhlčtý od uhoľatý (O) plyá zes od uhlčtý (O 2 ) Poúkaý príkladík sa dá počítať aj a "prštekoch"...jeho jedoduchosť "zeužjee" a postupé teoretcké a praktcké odhaľovae prvých tíych zakutí aterálových blací a jej "rezervovaej" sybolky.

5 a. Látkové ožstvo vystupujúcej plyej zes a jej zložee v ólových zlokoch. aterálová blaca systéu (látková blaca) Záko zachovaa látkového ožstva: j j j j ožstvo ólov do systéu vstupujúcch sa rová ožstvu ólov zo systéu vystupujúcch Záko zachovaa látkového ožstva platí v prípade, keď v blačo systée prebeha dej fyzkáleho charakteru. Záko zachovaa látkového ožstva vo všeobecost eplatí pre blačé systéy v ktorých prebeha checká reakca (reakce). elková látková blaca systéu: ol Látkové blace zložek: : : : Výpočet ólových zlokov zložek v plyej zes: ólový zlook zložky v zes (v prúde) je defovaý: j kde je látkové ožstvo zložky v zes (prúde) j a j je látkové ožstvo zes (prúdu). Platí pre všetky zložky (,,, ) v dao prúde j.

6 plkujúc defícu ólového zloku pre vystupujúcu plyú zes (prúd ): ,5 0,3 0,2 Sčítaí jedotlvých ólových zlokov zložek v daej zes (prúde): + + Väzbové pravdlo: + + Sua ólových zlokov všetkých zložek v dao prúde (zes) sa rová jedej že aj, 2, 3. ólová hotosť látky (zložky) ol je ožstvo látky, ktoré obsahuje práve toľko eleetárych jedcov (atóov, olekúl), koľko je atóov v 2 g (t. j. v jedo óle) ukldu 2 6. Študet, ja so ROKO, jede ólk uhlíka a oja hotosť je 2 graíkov. Obsahuje 6,022*0 23 eleetátárych jedcov, aspoň pá vogadro to tak tvrdí... ravé poaučee: ól akejkoľvek látky defovaého zložea obsahuje rovaký počet eleetárych jedco Ich počet udáva vogadrova koštata 6, eleetárych jedcov/ol ól dusíka 2 tež obsahuje te stý počet eleetárych jedcov. V toto prípade však de o olekuly... olekulky olekulového dusíka 2...

7 ólová hotosť zložky je defovaá vzťaho: ólové hotost blacovaých zložek (hotost jedého ólu daej látky) zstíe z checkých tabulek, alebo z edelejevovej perodckej sústavy prvkov. 2 O O2 28 g/ol 28 g/ol g/ol b. Hotosť vystupujúcej plyej zes a jej zložee v hotostých zlokoch aterálová blaca systéu (hotostá blaca) Záko zachovaa hotost: j j j j Hotosť a vstupe do systéu sa rová hotost a výstupe zo systéu. Záko zachovaa hotost platí v blačých systéoch, v ktorých prebehajú deje fyzkáleho ako aj checkého charakteru (okre jadrových reakcí). Hotost jedotlvých zložek plyej zes vypočítae poocou vzťahu: g 8 g 88 g Hotosť vystupujúcej plyej zes: g

8 Hotostý zlook zložky v zes (v prúde) je defovaý: kde je hotosť zložky v zes (prúde) a j je hotosť zes (prúdu). Platí pre všetky zložky (,,, ) v dao prúde j. plkujúc defícu hotostého zloku pre vystupujúcu plyú zes (prúd ): j ,9 0,269 0,282 Sčítaí jedotlvých hotostých zlokov zložek v daej zes (prúde): Väzbové pravdlo: Sua hotostých zlokov všetkých zložek v dao prúde (zes) sa rová jedej. Z väzbového pravdla vyplýva, že teraz aj, 2, 3. Pr blacovaí jedotlvých zložek upredostňujee záps, v ktoro vystupuje aesto príslušého ožstva zložky v dao prúde (, resp. ), súč ožstva prúdu a daého zloku zložky ( j, resp., j ). V prípade epretržtého procesu je uté látkové ožstvá a hotost ahradť tok látkových ožstev a hotostý tok (ožstvá / čas).

9 elková blaca hotost systéu: Hotosté blace zložek: : : 2 2 : 3 3 Pr blacovaí systéu, ajä s vacerý zložka, je vhodé aterálovú blacu kvôl prehľadost zostavť do tabuľkovej fory. ázore s "uvdíe" eskôr vo vhodo "checkožersko časoprestore"... c. ólovú hotosť vystupujúcej plyej zes počítaej podľa defčého vzťahu, poocou ólových a hotostých zlokov zes. ólová hotosť zes počítaá cez ólové zloky: j , ,3 + 0, 2 3,2 g/ol ólová hotosť zes počítaá cez hotosté zloky: j 3, 2 g / ol 0, 9 0,269 0, ólová hotosť zes počítaá z defčého vzťahu: j 32 3,2 g / ol 0 j

10 d. Hotostý a ólový zlook dusíka vo vystupujúcej plyej zes vypočítaý z prepočtových vzťahov edz ólový a hotostý zloka. Prepočtový vzťah a výpočet ólového zloku zložky zo záeho zložea zes (prúdu) vyjadreého hotostý zloka: j j j j j plkujúc prepočtový vzťah a výpočet ólového zloku dusíka vo vystupujúco prúde: 0, ,5 0,9 0,269 0, Prepočtový vzťah a výpočet hotostého zloku zložky zo záeho zložea zes (prúdu) vyjadreého ólový zloka: j j j + j +... j plkujúc prepočtový vzťah a výpočet hotostého zloku dusíka vo vystupujúco prúde 0, , , ,2 0, 9

11 e. Parcále tlaky jedotlvých zložek vo vystupujúcej plyej zes. Predpokladaje, že ôžee aplkovať a vystupujúcu plyú zes stavová rovcu deáleho plyu PV RT kde: P je tlak [Pa] V je obje [ 3 ] je látkové ožstvo [ol] R je uverzála plyová koštata [J/ol/K] T je teplota v stupňoch Kelva [K]. Daltoov záko -celkový tlak v plyej zes je súčto parcálych tlakov jedotlvých zložek Stavovú rovcu deáleho plyu ôžee aplkovať aj a jedotlvé zložky pr koštato objee systéu P V R T P V R T P V R T P V R T Podeleí stavových rovíc pre jedotlvé zložky so stavovou rovcou plyej zes a úprav dostaee: P P P P P P , Pa P P , Pa P P , Pa ravé poačee: Podel parcalého tlaku zložky a celkového tlaku sa čísele rová jej ólovéu zloku.

12 f. Obje plyej zes Obje plyej zes vypočítae zo stavovej rovce deáleho plyu V R T 0 8,3 293,5 0, 2 P ravé poaučee: Zo stavovej rovce deáleho plyu sa dá pre jedotlvé zložky plyej zes, pr koštato tlaku, dokázať, že objeové zloky, resp. objeové percetá sa čísele rovajú ólový zloko, resp. percetá. Stupeň voľost Zstee stupňa voľost (SV) á poskyte forácu, č je a zostaveý systé blačých rovíc rešteľý. SV elkový počet ezáych - elkový počet ezávslých rovíc k je stupeň voľost rový ule (VF 0) je blačý systé správe určeý a á jedozače defovaé rešee. k je stupeň voľost väčší ako ula (DF > 0) je systé edourčeý, eá rešee a sú potrebé doplňujúce foráce, aby sa získalo jedozače defovaé rešee. k je stupeň voľost eší ako ula (DF < 0) je systé preurčeý, eá jedozačé rešee a adbytočé vstupé foráce je potrebé vylúčť, aby sa získalo jedozače defovaé rešee. ohlo by sa totž stať, že z rôzych východzích forác sa dopracujee k rôzy výsledko. Pozáočka: aterálové (látkové) blace v ustáleo stave sú zvyčaje systéo leárych algebrackých rovíc. Všetky rovce usa byť rozerovo hoogée, t. j. každý čle rovce á rovakú jedotku. lačý systé ášho príkladu pozostáva zo štyroch leárych algebrackých rovíc, elková aterálová blaca: aterálová blaca zložek: : : :

13 z ktorých akákoľvek kobáca troch rovíc (ezávslé rovce) vytvorí štvrtú rovcu (závslá rovca). apríklad sčítaí aterálových blací zložek dostaee celkovú aterálovú blacu, ktorá je už rovcou závslou. * + 2 * * 3 * + * + * *( + + ) lebo odčítaí blací zložek a od celkovej aterálovej blace by se dospel k blac zložky (už závslá rovca), atď.