MATERIJALNI I TOPLOTNI BILANS U TEHNOLOŠKIM PROCESIMA Materijalni bilans Bazira na zakonu o održanju mase na osnovu koga materija koja ulazi u proces proizvodnje jednaka je materiji koja izlazi iz procesa proizvodnje Ako se procesu proizvodnje javljaju gubici, onda jednačina glasi:

Toplotni bilans Kod tehnoloških procesa prerade, proces je vezan najčešće sa toplotnom energijom Bazira na zakona o održanju toplote, po kome toplota može da se prevede iz jednog oblika u drugi Svako telo ima toplotu, koja zavisi od temperature, ta tolota se može osetiti, pa se naziva osetnom toplotom (Qo).

Toplotni bilans Ako se bilo koja tečnost zagreva, njena će temperatura postepeno rasti i na određenoj temperaturi tečnost će početi ključati, tj. isparavaće po celoj masi. Sva toplota koja se dovede materiji nakon njenog ključanja troši se na njeno isparavanje, za promenu agregatnog stanja, pri čemu se temperatura ključale tečnosti ne menja, ma koliko da se zagreva dalje. Toplota koja je dovedana odnosno odvedena, pri faznim pretvaranjima naziva se latentna (skrivena) toplota (Ql) Ako se tečnost zagreva od nekog početnog stanja temperature (t1) do temperature ključanja (t2) a zatim menja agregatno stanje isparavajući, ukupna količina toplote koja se utroši, u ovom procesu je:

masa materijala koji izlazi (suv materijal) maseni protok materijala koji izlazi (suv materijal) masa materijala koji ulazi (suspenzija, vlažan materijal, kapacitet,kaša) maseni protok materijala koji ulazi (suspenzija, vlažan materijal, kapacitet, kaša) masa vode koja isparava tokom sušenja maseni protok vode koja isparava tokom sušenja

c [ ] udeo čvrste faze ω [ ] udeo tečne faze c +  = 100% MATERIJALNI BILANS Koncentracija čvrste faze Koncentracija tečne faze c [ ] udeo čvrste faze ω [ ] udeo tečne faze c +  = 100%

TOPLOTNI BILANS Konstante: specifična toplota materijala specifična toplota isparavanja

Zadatak 1:materijalni bilans Izračunati kapacitet uparivača u kojem se uparava suspenzija početne koncentracije 7%. Na kraju procesa uparavanja dobija se 840 kg rastvora koncetracije 25%. Izračunati koliko je potrebno toplote za isparavanje vode i koliko vode isparava, ako je temperatura suspenzije pre upavanja 23oC. m1 = m2 + W m1  c1 = m2 c2 c1 = 7% c2 = 25% m2 = 840 kg m1 = ? W = ? t1 = 23oC Q = ?

Zadatak 1: toplotni bilans Izračunati kapacitet uparivača u kojem se uparava suspenzija početne koncentracije 7%. Na kraju procesa uparavanja dobija se 840 kg rastvora koncetracije 25%. Izračunati koliko je potrebno toplote za isparavanje vode i koliko vode isparava, ako je temperatura suspenzije pre upavanja 23oC. c1 = 7% c2 = 25% m2 = 840 kg m1 = ? W = ? t1 = 23oC Q = ?

Zadatak 2: prvi način rešavanja materijalnog bilansa U sušnicu ulazi 1,1 t/h vlažnog materijala, čija je vlažnost 60%. Materijal se suši do konače vlažnosti 5%. Odrediti količinu vlage koja se odstrani tokom sušenja. Kolika se utroši toplote za proces sušenja ako je tempertura vlažnog materijala 23oC. W sušnica 1 = 60% = 0,60 2 = 5% = 0,05 W = ? t1 = 23oC Qu = ?

Zadatak 2: drugi način rešavanja materijalnog bilansa U sušnicu ulazi 1,1 t/h vlažnog materijala, čija je vlažnost 60%. Materijal se suši do konače vlažnosti 5%. Odrediti količinu vlage koja se odstrani tokom sušenja. Kolika se utroši toplote za proces sušenja ako je tempertura vlažnog materijala 23oC. 1 = 60%  c1 = 40% 2 = 5%  c2 = 95% W = ? t1 = 23oC Qu = ?

Zadatak 2: toplotni bilans U sušnicu ulazi 1,1 t/h vlažnog materijala, čija je vlažnost 60%. Materijal se suši do konače vlažnosti 5%. Odrediti količinu vlage koja se odstrani tokom sušenja. Kolika se utroši toplote za proces sušenja ako je tempertura vlažnog materijala 23oC. 1 = 60%  c1 = 40% 2 = 5%  c2 = 95% W = 636,842 kg/h t1 = 23oC Qu = ?

Zadatak 3: 4,8 t suspenzije, početne temperature 19oC i 9% suve materije, koncentriše se uparavanjem, a zatim se suši u sušnici do konačne vlažnosti od 37%. Pri procesu sušenja ispari još 350 kg vode. Koncentrat u sušnicu ulazi sa temperaturom od 44oC. a.) Odrediti koliko se dobija gotovog osušenog materijala, kao i koliko se dobija suspenzije nakon koncentrisanja i koje je koncentracije materijal pre ulaska u sušnicu. b.) Odrediti potrebnu količinu toplote koja se utroši prilikom uparavanja i sušenja?

Zadatak 3: materijalni bilans W m1 = 4,8 t = 4800 kg t1 = 19oC c1 = 9% 3 = 37%  c3 = 63% W2 = 350 kg t2 = 44oC m3 = ? W1 = ? c2 = ? m2 = ? Qu = ? uparivač: sušnica:

Zadatak 3: materijalni bilas W m1 = 4,8 t = 4800 kg t1 = 19oC c1 = 9% 3 = 37%  c3 = 63% W2 = 350 kg t2 = 44oC m3 = ? W1 = ? c2 = ? m2 = ? Qu = ?

Zadatak 3: materijalni bilans m1 = 4,8 t = 4800 kg t1 = 19oC c1 = 9% 3 = 37%  c3 = 63% W2 = 350 kg t2 = 44oC m3 = 685,71 kg W1 = 3764,29 kg c2 = ? m2 = ? Qu = ?

Zadatak 3:toplotni blans m1 = 4,8 t = 4800 kg t1 = 19oC c1 = 9% 3 = 37%  c3 = 63% W2 = 350 kg t2 = 44oC m3 = 685,71 kg W1 = 3764,29 kg c2 = 41,71% m2 = 1035,71 kg Qu = ? uparivač:

Zadatak 3: toplotni bilas m1 = 4,8 t = 4800 kg t1 = 19oC c1 = 9% 3 = 37%  c3 = 63% W2 = 350 kg t2 = 44oC m3 = 685,71 kg W1 = 3764,29 kg c2 = 41,71% m2 = 1035,71 kg Qu = ? sušnica:

Zadatak 4: materilni bilans U dvočlanom uparivaču ugušćuje se 3,2 tone za dva časa vodenog rastvora, početne koncentracije 10% i temperature 22oC, do konačne koncentracije od 45%. Izračunati koliko se utroši toplote za uparavanje, ako u drugom uparivaču ispari 12% više vode nego u prvom. m1 = 3,2 t/2h = 3200 kg : 2 h= 1600 kg/h c1 = 10% c3 = 45% t1 = 22oC W2 = W1 + 0,12W1 = 1,12 W1

Zadatak 4: toplotni bilans U dvočlanom uparivaču ugušćuje se 3,2 tone za dva časa vodenog rastvora, početne koncentracije 10% i temperature 22oC, do konačne koncentracije od 45%. Izračunati koliko se utroši toplote za uparavanje, ako u drugom uparivaču ispari 12% više vode nego u prvom. m1 = 3,2 t/2h = 3200 kg : 2 h= 1600 kg/h c1 = 10% c2 = 45% t1 = 22oC W2 = 1,12 W1 W1 =587 kg/h W2 = 657,44 kg/h