Springen naar inhoud

procestechniek massabalans



  • Log in om te kunnen reageren

#1

bazz81

    bazz81


  • 0 - 25 berichten
  • 8 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 01 oktober 2014 - 08:46

Is er iemand die me kan helpen bij opgaven van massa balansen?
Heb al van een aantal opgaven wat uitwerkingen gezien, blijf het lastig vinden dus misschien is er iemand die me een juiste methode/aanpak kan aanleren.

'We vullen een kristalisator met 5000kg warme natriumsulfaat oplossing. Deze oplossing bevat 30m% natrium sulfaat en 70m% water. Door afkoeling treedt kristallisatie op. Vervolgens filteren we de suspensie waardoor een kristalmassa ontstaat, die nog 10m% water bevat. Het overgebleven filtraat blijkt nog 15m% natriumsulfaat te bevatten.

a. Hoeveel kg vochtige natriumsulfaatkristallen zijn er ontstaan?
b. Hoeveel kg filtraat is er ontstaan?

Aan alleen de antwoorden heb ik niks, want grootste gedeelte van de punten worden toegekend aan de uitwerking van de vraagstukken.

Ik begin altijd met een tekening te maken van de situatie, maar daarna zie ik vaak door de bomen het bos niet meer. Dus hoe ga ik te werk?

Dit forum kan gratis blijven vanwege banners als deze. Door te registeren zal de onderstaande banner overigens verdwijnen.

#2

Margriet

    Margriet


  • >1k berichten
  • 2145 berichten
  • Pluimdrager

Geplaatst op 01 oktober 2014 - 15:49

Vóór het filtreren heb je 5000 kg oplossing.

 

Hoeveel kg natriumsulfaat bevat deze oplossing?

Hoeveel kg water bevat deze oplossing ?

 

Na het filtreren heb je vochtig natriumsulfaat en filtraat met nog wat natriumsulfaat.

 

Stel je hebt x kg vochtig natriumsulfaat.

Hoeveel kg filtraat heb je dan (uitgedrukt in x)?


#3

bazz81

    bazz81


  • 0 - 25 berichten
  • 8 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 01 oktober 2014 - 20:07

0,30 x 5000kg = 1500kg natriumsulfaat
0,70 x 5000kg = 3500kg water
Maar daarna 'stel je hebt x kg vochtig natriumsulfaat. Hoeveel kg filtraat heb je dan??? Kan je dat nog toelichten wat je daarmee bedoeld ?

#4

Jan van de Velde

    Jan van de Velde


  • >5k berichten
  • 44865 berichten
  • Moderator

Geplaatst op 01 oktober 2014 - 21:31

stap 1: tabelletje maken:

 

totaalna2so4h2o
%1003070
kg500015003500
residu x kg90%10%
filtraaty kg15%85%
 
stap 2: vergelijkingen opstellen met x-en en y-en
stap 3: vergelijkingenstelsel oplossen
ALS WIJ JE GEHOLPEN HEBBEN....
help ons dan eiwitten vouwen, en help mee ziekten als kanker en zo te bestrijden in de vrije tijd van je chip...
http://www.wetenscha...showtopic=59270

#5

bazz81

    bazz81


  • 0 - 25 berichten
  • 8 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 01 oktober 2014 - 21:59

dat tabelletje is wel een goede tip, had ik nog niet eerder gezien en op die manier houd je wat meer overzicht denk ik.

Maar de vergelijkingen opstellen vind ik een erg lastig deel. 

totaalbalans in=uit

(in) 5000kg = (uit) 1500kg + 3500kg

F= X+Y

 

deelbalans:

residu= 0,90*X + 0,10*Y

filtraat= 0,15*X + 0,85*Y 

 

F          =    X     +     Y              (x0,15)

Filtraat =0,15*X + 0,85*Y          (x 1)

 

 

Filtraat =  0,15X + 0,85Y

0,15F   =  0,15X + 0,15Y  _

-------------------------------------

???     =         0,60Y 

 

Pfff ik kom er verder niet echt uit, wat hierboven staat klopt volgens mij al niet, dus heeft het weinig zin op de andere vergelijking op dezelfde manier op te stellen en op te lossen lijkt me??


#6

Jan van de Velde

    Jan van de Velde


  • >5k berichten
  • 44865 berichten
  • Moderator

Geplaatst op 01 oktober 2014 - 23:05

wat dacht je van 0,1x + 0,85y = 3500 

zo is er nog eentje....

ALS WIJ JE GEHOLPEN HEBBEN....
help ons dan eiwitten vouwen, en help mee ziekten als kanker en zo te bestrijden in de vrije tijd van je chip...
http://www.wetenscha...showtopic=59270

#7

Marko

    Marko


  • >5k berichten
  • 8935 berichten
  • VIP

Geplaatst op 02 oktober 2014 - 01:28

En nog wat algemene tips:

 

Beginnen met een tekening is goed. De volgende stap is dat je in die tekening bij alle stromen de gegevens opschrijft die je kent. Wat je niet kent laat je (voorlopig) in symbolen staan.

 

Bij de stroom die de kristallisator ingaat schrijf je bijvoorbeeld

 

Fin = 5000 kg

xNa2SO4, in = 0.3

xH2O, in = 0.7

 

Bij de filtrator schrijf je

 

Ffiltraat = ...

xNa2SO4, filtraat = 0.15

xH2O, filtraat = 1-0.15 (filtraat) = 0.85

 

 

Fkristallen = ....

xH2O, kristallen = 0.1

xNa2SO4, kristallen = 1-0.1 = 0.9

 

Vervolgens kun je massabalansen opstellen. Voor de totaalstroom geldt: in = uit. Dit geldt ook voor de stroom van alle componenten. Je kunt dus altijd één vergelijking meer opstellen dan je aan componenten hebt. Als je consequent hebt ingevuld wat je weet (en de opgave correct was), heb je nu een stelsel van N vergelijkingen met N onbekenden.

 

Bij het opstellen van de stromen heb ik eigenlijk een bochtje afgesneden. Als ik het héél systematisch had willen doen had ik bijvoorbeeld xH2O, filtraat niet moeten invullen als (1-0.15) maar gewoon moeten laten staan, en een extra vergelijking moeten opschrijven:

 

xNa2SO4, filtraat + xH2O, filtraat = 1

 

Voor deze opgave is het natuurlijk prima, want dit zie je in 1 oogopslag. Maar stel dat je meer stromen hebt, met meer componenten en meer apparaten, dan kan het zeker meerwaarde bieden.

 

Wanneer je meer apparaten hebt, kun (moet) je ook balansen opstellen per apparaat, waarbij je voor ieder apparaat de stromen aangeeft, en per apparaat systematisch vergelijkingen opstelt die neerkomen op in = uit

 

(dit onder de aanname dat er geen omzetting en ophoping is, anders moeten die ook een plaats krijgen in de balans - maar de systematiek blijft hetzelfde)

 

Op dit forum zijn in het verleden al een behoorlijk aantal massabalans-opgaven besproken, die je met de zoekfunctie allicht kunt terugvinden. Met die opgaven, en de uitwerkingen erin, kun je misschien al een heel eind verder komen!

Cetero censeo Senseo non esse bibendum


#8

bazz81

    bazz81


  • 0 - 25 berichten
  • 8 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 02 oktober 2014 - 15:38

wat dacht je van 0,1x + 0,85y = 3500 

zo is er nog eentje....

0,90x + 0,15y = 1500 

is dat degene die je bedoeld?


#9

bazz81

    bazz81


  • 0 - 25 berichten
  • 8 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 02 oktober 2014 - 16:06

 

 

Vervolgens kun je massabalansen opstellen. Voor de totaalstroom geldt: in = uit. Dit geldt ook voor de stroom van alle componenten. Je kunt dus altijd één vergelijking meer opstellen dan je aan componenten hebt. Als je consequent hebt ingevuld wat je weet (en de opgave correct was), heb je nu een stelsel van N vergelijkingen met N onbekenden.

 

Bij het opstellen van de stromen heb ik eigenlijk een bochtje afgesneden. Als ik het héél systematisch had willen doen had ik bijvoorbeeld xH2O, filtraat niet moeten invullen als (1-0.15) maar gewoon moeten laten staan, en een extra vergelijking moeten opschrijven:

 

xNa2SO4, filtraat + xH2O, filtraat = 1

 

Voor deze opgave is het natuurlijk prima, want dit zie je in 1 oogopslag. Maar stel dat je meer stromen hebt, met meer componenten en meer apparaten, dan kan het zeker meerwaarde bieden.

 

Wanneer je meer apparaten hebt, kun (moet) je ook balansen opstellen per apparaat, waarbij je voor ieder apparaat de stromen aangeeft, en per apparaat systematisch vergelijkingen opstelt die neerkomen op in = uit

 

(dit onder de aanname dat er geen omzetting en ophoping is, anders moeten die ook een plaats krijgen in de balans - maar de systematiek blijft hetzelfde)

 

Op dit forum zijn in het verleden al een behoorlijk aantal massabalans-opgaven besproken, die je met de zoekfunctie allicht kunt terugvinden. Met die opgaven, en de uitwerkingen erin, kun je misschien al een heel eind verder komen!

 

Ik heb 2 zinnen van je onderstreept, waarbij het voor mij niet duidelijk is wat je er mee bedoeld, kan je dit nog eens toelichten? 

(ik ga nu even een tekeningtje maken en deze zal ik hier straks ook bijvoegen)


#10

Jan van de Velde

    Jan van de Velde


  • >5k berichten
  • 44865 berichten
  • Moderator

Geplaatst op 02 oktober 2014 - 16:41

0,90x + 0,15y = 1500 

is dat degene die je bedoelt?

ja, en zo heb je een stelsel van twee vergelijkingen met twee onbekenden en dat los je op. 

ALS WIJ JE GEHOLPEN HEBBEN....
help ons dan eiwitten vouwen, en help mee ziekten als kanker en zo te bestrijden in de vrije tijd van je chip...
http://www.wetenscha...showtopic=59270

#11

Marko

    Marko


  • >5k berichten
  • 8935 berichten
  • VIP

Geplaatst op 02 oktober 2014 - 17:14

Laten we even deze opgave als voorbeeld nemen.

 

Je hebt hier een systeem met 2 componenten: water en natriumsulfaat

 

Je kunt voor iedere component een balans opstellen (dus: net zoveel deelbalansen als componenten), en ook nog een totaalbalans, dus altijd 1 balans meer dan je aan componenten hebt. In dit geval dus 3.

 

Voor de totaalstroom kun je zeggen dat wat er de kristalisator (begin van het proces) ingaat, 5000 kg dus, gelijk moet zijn aan wat er aan de achterkant van de filtrator uitgaat (een massa aan kristallen en een massa aan water). Dus: Fin (=5000) = Ffiltraat + Fkristallen

 

Dat is vergelijking 1

 

Voor het natriumsulfaat kun je hetzelfde doen: 0.3 * 5000 = 0.15*Ffiltraat + 0.9 * Fkristallen

 

En voor het water ook: 0.7 * 5000 = 0.85 * Ffiltraat + 0.1 * Fkristallen

 

Zo heb je dus 3 balansen, 1 meer dan het aantal componenten.

 

Ik heb nu al een aantal waarden in de balansen ingevuld. Als je het helemaal netjes doet staat er:

 

Fin = Ffiltraat + Fkristallen

xNa2SO4, in * Fin = xNa2SO4, filraat * Ffiltraat + xNa2SO4, kristallen * Fkristallen

xH2O, in * Fin = xH2O, filtraat * Ffiltraat + xH2O, kristallen * Fkristallen

 

Dan een lijstje vergelijkingen waarmee je niets meer of minder aangeeft dan dat het totaal van een stroom de som is van de fracties:

 

xNa2SO4, in + xH2O, in = 1

xNa2SO4, filraat + xH2O, filtraat =1

xNa2SO4, kristallen + xH2O, kristallen = 1

 

En daaronder een rijtje met gegevens:

 

Fin = 5000

xNa2SO4, in = 0.3

xH2O, kristallen = 0.1

xNa2SO4, filraat = 0.15

 

 

In totaal heb je nu 10 vergelijkingen: De totaalbalans en de deelbalansen, de vergelijkingen die aangeven dat de som van de fracties gelijk is aan 1, en het lijstje met gegevens.

 

Als je goed telt zie je dat je 9 onbekenden hebt (3 keer F, 6 keer x)

 

Om een probleem op te lossen moet je evenveel vergelijkingen hebben als onbekenden. Omdat in iedere opgave dit aantal anders kan zijn heb ik het in het vorige bericht "N" genoemd.

 

Met 1 gegeven minder was deze opgave dus ook op te lossen geweest.

 

De aanpak hier is voor deze opgave wellicht een beetje overdreven - schieten met een kanon op een mug wellicht, omdat je ook "op gevoel" of met wat proberen wel wat bruikbare vergelijkingen kunt vinden.

 

De systematische aanpak (tekenen, stromen identificeren, vergelijkingen opstellen, gegevens in kaart brengen) leent zich echter voor alle processen. En niet alleen voor wat betreft massabalansen, maar ook energiebalansen.

 

Met deze aanpak kun je om het even welk uitgebreid systeem beschrijven en doorrekenen.

 

Uiteindelijk is het aan te raden om dat doorrekenen van de stelsels die je krijgt door een computer te laten doen, maar daar zit in wezen de uitdaging ook niet in.

 

Overigens kun je het opstellen van de stelsels ook voor een groot deel laten automatiseren, maar het is altijd goed om te begrijpen wat er op dat moment feitelijk gebeurt.

Veranderd door Marko, 02 oktober 2014 - 17:25

Cetero censeo Senseo non esse bibendum


#12

bazz81

    bazz81


  • 0 - 25 berichten
  • 8 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 02 oktober 2014 - 18:59

2r4oa6g.jpg

 

Dus antwoord op vraag a is dan 1000KG

en antwoord vraag b is dan 4000KG ?

 

Klopt dit? Indien dit juist is probeer ik een andere opgave helemaal zelf te doen en de uitwerkingen en antwoorden hier neer te zetten.

Tot zover heel erg bedankt voor de hulp, tips en ondersteuning!!


#13

Marko

    Marko


  • >5k berichten
  • 8935 berichten
  • VIP

Geplaatst op 02 oktober 2014 - 19:43

Dat klopt!

 

Als je nog geïnteresseerd bent in een wat uitgebreidere opgave, dan is er op dit forum hier een te vinden.

Cetero censeo Senseo non esse bibendum


#14

bazz81

    bazz81


  • 0 - 25 berichten
  • 8 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 06 oktober 2014 - 10:13

Opdracht 2:

 

De verse voeding (F) van een verdamper is 5,0 ton per uur. De samenstelling van de verse voeding is 20m% natriumacetaat en 80m% water. De verdamper verdampt een deel van het water (W). De samenstelling van de ingedikte vloeistof (M) is 55m% NA en 45m% water. In de kristallisator koelt de oplossing af, waardoor kristallisatie optreedt. In een centrifuge worden de kristallen (K) gescheiden van de moederloog. De natte kristallen bevatten nog 4m% water. De moederloog ® wordt als recycle stroom met de verse voeding gemengd en in de verdamper gevoed. De concentratie NA in de recyclestroom is 60g zout/100 gram water.

 

a. Maak een blokschema

b. Hoeveel natte kristallen komen er per uur uit de kristallisator?

c. Hoeveel waterdamp komt er per uur uit de verdamper?

d. Wat is de samenstelling van de recyclestroom in m%?

e. Hoeveel ingedikte vloeistof komt er per uur uit de verdamper?

f. Wat is de samenstelling van de totale voeding van de verdamper in m%?

 

Ik heb weer een tekening gemaakt en volgens mij heb ik a-b-c-d al correct opgelost, zie bijgevoegde berekening. (klopt dit?)

 

Voor vraag E kom ik nu niet verder; 

M=R+K

 

en Vraag F

A=R+F

 

Moet ik eerst nog een tussen stap nemen (berekenen of kan ik hier wel gelijk mee aan de slag, ik zie het niet in ieder geval


rwkrxx.jpg


#15

Marko

    Marko


  • >5k berichten
  • 8935 berichten
  • VIP

Geplaatst op 06 oktober 2014 - 23:51

B en C zijn in ieder geval op de goede manier aangepakt en zijn juist.

 

Bij D, hoe heb je R berekend?

 

Verder: Je hebt nu vergelijkingen opgesteld voor de kristallisator (M = R + K), en voor de ingang van de verdamper (A = F + R), maar nog niet voor de verdamper zelf. Welke vergelijking kun je daar voor opstellen?

Cetero censeo Senseo non esse bibendum







Also tagged with one or more of these keywords: scheikunde

0 gebruiker(s) lezen dit onderwerp

0 leden, 0 bezoekers, 0 anonieme gebruikers

Ook adverteren op onze website? Lees hier meer!

Gesponsorde vacatures

Vacatures