Stoff- und Energiebilanzen

Wissenschaft Naturwissenschaften allgemein
#1

Hallo,

Ich bin zum ersten mal mit dem Thema Stoff-und Energeibilanzen beschäftigt.

Ich habe das glaube ich noch nicht so richtig verstanden ,und versuche es mal in einfachen für mich verständlichen worten zu beschreiben,und fasse das mal kurz zusammen.

Teilprobleme der Verfahrenstechnik lassen sich also mit Hilfe einer Bilanz darstellen. Das Ziel ist die Berechnung unbekannter Mengen ,Mengenströme und Proßesparameter.

Die Bilnazgleichung besagt: Das die in einem Bilanzgebiet eintretenden Ströme minus der aus dem Bilnazgebiet austretenden Ströme eine Menge ist gleich der zeitlichen Änderung dieser Menge im Bilnazgebiet ist.

Das Bilanzgebiet ist z.B ein Apparat,Chemieanlge.
Bilanziert werden die in die Bilnazhülle eintretenden mengen,Ströme und die aus ihr austretetn.

Die eintretenden Größen haben ein positives vorzeichen und austretenden ein negatives Vorzeichen.

Beispiel :

Ihc habe ein Reaktor mit vier Zuläufe und drei Abläufe,die zu einem bestimmten Zeitpunkt folgende Größen besitzen. Jetzt kann ich mit Hilfe eine Bilnaz ausrechnen mit welcher Geschwindigkeit der Flüssigkeitsspiegel im Behälter (Bilanzgebiet) steigt odre fällt.

Habe ich das so einigermaßen richtig verstanden.

Bei Kontinuierlichen und stationären Prozessen gilt :die Summe der zuströmenden Ströme sind gleich der ablaufenden Ströme.

Die Zeitliche änderung der Bilnazgröße ist gleich 0.

d.h. man legt einen Bilnazkreis fest und bezeichnet alle zufließenden Ströme mit positiven und alle wegfließenden mit negativen Vorzeiche.Und die Summe aller Masenströme muss dann 0 betragen ? Gilt doch aber nur für Kontinuierlichen und stationären proßess .

Kann man das so in etwa stehen lassen zum einstieg zu dem Thema
Bin für weitere Ratschläge dankbar.

#2

Hallo,

Kann man das so in etwa stehen lassen zum einstieg zu dem
Thema

Ja, kann man.

Ich stelle mir als Bilanzierungsgebiet gerne einen Wassereimer vor, in den oben Wasser reinläuft und der unten Löcher hat, aus denen wieder Wasser rausläuft. Wassermenge pro Zeit ist ein Strom. Wenn der Zu-Strom (in den Eimer) genausogroß ist wie der Ab-Strom (aus dem Eimer), dann änder sich der Wasserspiegel nicht, d.h. die Bilanz von Zu- und Ab-Strom ist Null.

LG
Jochen

#3

Hallo,

Ich stelle mir als Bilanzierungsgebiet gerne einen Wassereimer
vor, in den oben Wasser reinläuft und der unten Löcher hat,
aus denen wieder Wasser rausläuft. Wassermenge pro Zeit ist
ein Strom. Wenn der Zu-Strom (in den Eimer) genausogroß ist
wie der Ab-Strom (aus dem Eimer), dann änder sich der
Wasserspiegel nicht, d.h. die Bilanz von Zu- und Ab-Strom ist
Null.

LG
Jochen

Was ist denn wenn der Wasserspiegel z.B steigen würde.
Wie groß wäre denn dann die Bilanz? Man kann das natürlich aurechnen ,aber wie groß ist denn das die Bilanz anstatt 0. 1,2?

#4

Hallo,

Was ist denn wenn der Wasserspiegel z.B steigen würde.
Wie groß wäre denn dann die Bilanz? Man kann das natürlich
aurechnen ,aber wie groß ist denn das die Bilanz anstatt 0.
1,2?

Wenn mehr Wasser zuläuft, als in der gleichen Zeit abfließt, dann steigt der Wasserspiegel. Wie du doch schon geschrieben hast, ist die Bilanz gleich der DIFFERENZ ZULAUF - ABLAUF. Zulauf und Ablauf sind hier Volumenströme, die werden in „Volumen pro Zeit“ angegeben, also zB. in Liter/min. Wenn nun der Zulauf 1,5 Liter/min beträgt und der Ablauf 0,3 Liter/min, dann ist die Bilanz (1,5-0,3)Liter/min = 1,2 Liter/min. D.h., jede Minute steigt der Inhalt im Eimer um 1,2 Liter.

Wenn der Eimer 10 Liter fasst und anfangs leer ist, dann kann das so 10 Liter / 1,2 Liter/min = 8 min 20 s lange laufen, bis der Eimer randvoll ist. Der Überlauf ist ab dann alles Wasser, was oben rein kommt, aber unten nicht raus kann. Damit steigt der Ablauf insgesamt auf den Wert des Zulaufs und die Bilanz ist Null, d.h, ab dann ändert sich der Wasserstand nicht mehr („voller als voll geht nicht“).

Dreht man nun den Zulauf ganz ab, dann lauft der Eimer langsam leer, nämlich mit den 0,3 Liter/min des Ablaufs. Die Bilanz ist -0,3 Liter/min, was dazu führt, dass der Eimer in 10 Liter / 0,3 Liter/min = 33 min 20 s leer gelaufen sein wird. Dann kann natürlich auch nichts mehr rauslaufen, womit der Ablauf auch Null wird und ebenso die Bilanz („der Eimer bleibt leer; leerer als leer geht nicht“).

LG
Jochen

PS: Wenn du Zahlen angibst, dann bitte IMMER mit Einheit! Ich weiß zB. nicht, was deine „1,2“ oben bedeuten sollte und habe raten müssen.

#5

In meinem Buch zu Kontinuierlichen Weise wo die Bilanz gleich 0 sein soll ,ist ein beispiel gegeben und zwar sollte man da die Wärmeverluste eines Wärmeteuschers berechnen . Zuläufe Heisses Medium und Kaltes Medium und somit natürlich auch gleich die Abläufe. Also ändert sich hier keine Bilanzgröße des Wärmetauschers. Und die Wärmeverluste werden bei den gleich bleibenden angegebenen Werten sich auch nicht verändern. Deswegen das Beispiel mit dem Wärmetsucher stimmts.

#6

Du mußt zwischen Stoff- und Energiebilanz unterscheiden. Die Stoffströme sind am Eingang die gleichen wie am Ausgang (es sei denn, es gibt Lecks…), aber die Energieströme nicht: die Ausgangsströme haben eine kleinere Energie als die Eingangsströme. Die Differenz sind die Wärmeverluste.

Gruß

Kubi

[Bei dieser Antwort wurde das Vollzitat nachträglich automatisiert entfernt]

#7

Du mußt zwischen Stoff- und Energiebilanz unterscheiden. Die
Stoffströme sind am Eingang die gleichen wie am Ausgang (es
sei denn, es gibt Lecks…), aber die Energieströme nicht: die
Ausgangsströme haben eine kleinere Energie als die
Eingangsströme. Die Differenz sind die Wärmeverluste.

Natürlich nur, wenn man die Wärmeverluste nicht als Ausgangsströme mit ins Modell nimmt…

-)

LG
Jochen

#8

Das beispiel mit dem Wärmeaustauscher wurde zu dem Satz gemacht wenn die bilnaz 0 ist. (Ich glaube so wurde das gemeint)

Ein Wärmeübertager ist doch ein Stationärer Proßess.
Also Bilnaz 0 oder.

Stoffmenge kalt rein + warm rein = kalt raus + warm raus.

Energie kalt rein + warm rein = kalt raus + warm raus (+ Verluste).