لطفا به نکات زیر در هنگام خرید دانلود فایل پاورپوینت موازنة جرم و انرژی توجه فرمایید.

1-در این مطلب، متن اسلاید های اولیه دانلود فایل پاورپوینت موازنة جرم و انرژی قرار داده شده است 2-به علت اینکه امکان درج تصاویر استفاده شده در پاورپوینت وجود ندارد،در صورتی که مایل به دریافت  تصاویری از ان قبل از خرید هستید، می توانید با پشتیبانی تماس حاصل فرمایید 3-پس از پرداخت هزینه ، حداکثر طی 4 ساعت پاورپوینت خرید شده ، به ادرس ایمیل شما ارسال خواهد شد 4-در صورت  مشاهده  بهم ریختگی احتمالی در متون زیر ،دلیل ان کپی کردن این مطالب از داخل اسلاید ها میباشد ودر فایل اصلی این پاورپوینت،به هیچ وجه بهم ریختگی وجود ندارد 5-در صورتی که اسلاید ها داری جدول و یا عکس باشند در متون زیر قرار نخواهند گرفت

— پاورپوینت شامل تصاویر میباشد —-

اسلاید ۱ :

سیستم: قسمتی از محیط که روی آن مطالعه می کنیم.

سیستم بسته: سیستمی که جریان مادی ورودی یا خروجی نداشته باشد.

سیستم بازیا جریانی: سیستمی که جریان ورودی ویا خروجی مادی داشته باشد.

خاصیت یک ماده: مشخصه ای است که یا مختص آن ماده است مثل دمای ماده و دمای سیستم یا فشار سیستم.

خاصیت دو نوع است: مقداری و شدتی،مقداری خاصیتی است که به مقدار ماده درون سیستم بستگی دارد مثل حجم،مول و… ولی شدتی خاصیتی است که به مقدار ماده  درون سیستم بستگی ندارد مثل فشار و جز مولی و…

اسلاید ۲ :

حالت ماده: اگر تعدادی از خواص ماده مشخص شود بقیه ی خواص را می توان محاسبه و بدست آورد در این صورت می گوییم حالت سیستم معلوم است.

مثلا آب در ۱۵C و فشار ۱atm کاملا حالت مشخص دارد.

قانون اول ترمودینامیک: رابطه بین انرژی درونی کار انجام شده و حرارت منتقل شده را بیان می کند.

Δ(U+K+P) = Q + W

انرژی درونی(U): مجموع انرژی هایی که یک سیستم یا یک ماده داراست.

انرژی جنبشی K           انرژی پتانسیل P                  

موازنه انرژی برای سیستم های جریانی

Δ(H+K+P) = Q + W

H=U+PV

اسلاید ۳ :

مثال: یک گاز ایده آل در۳۰۰K  و۲۰۰kPa در یک سیلندر قرار دارد. این گاز پیستون سیلندر را به آرامی حرکت می دهد، طوری که حجم گاز از ۰٫۱m3 به ۰٫۲m3 می رسد. مطلوب است محاسبه کار انجام شده اگر از حالت اول به حالت دوم از دو مسیر مختلف حرکت کنیم.

الف) انبساط در فشار ثابت انجام می شود.

ب) انبساط در دمای ثابت انجام می شود.

حل: الف)

اسلاید ۴ :

وقتی دو مسیر مختلف طی  می شود کار انجام شده فرق می کند پس کار تابعی از مسیر انجام کار است. گرمای منتقل شده  نیزتابعی ازمسیراست. ولی آنتالپی تابعی از مسیر فرآیند نیست بلکه تابع حالت است.

مثال: هوا از ۱۰۰kPa و۲۵۵K (H=489kJ/kg) به فشار۱۰۰۰kPa و۲۷۸K (H=509kJ/kg)کمپرس می شود. سرعت خروجی هوا از کمپرسور ۶۰m/s است، اگر دبی جرمی هوا ۱۰۰kg/hr باشد، توان کمپرسور را حساب کنید.

حل: در این مسئله چون سخنی از ارتفاع به میان نیامده پس تغییرانرژی پتانسیل صفرخواهد بود همچنین چون سرعت ورودی هم داده نشده است آن را هم صفر میگیریم و نیز حرارتی هم منتقل نشده است پس آن را هم صفر می گیریم پس:

اسلاید ۵ :

مثال: آب از ته یک چاه به عمق ۱۵ft با دبی ۲۰۰gal/hr به یک مخزن در ارتفاع ۱۶۵ft پمپ می شود. یک هیتر کوچک مقدار ۳۰۰۰۰Btu/hr گرما به آب منتقل می کند و آب نیز در طی انتقال ۲۵۰۰۰Btu/hr گرما از دست می دهد. دمای آب در ورودی به مخزن چقدر است؟ فرض کنید دمای آب چاه ۳۵°F باشد و یک پمپ ۲hp که راندمان آن ۵۵% است آب را پمپ می کند.

حل: اختلاف ارتفاع کلی ۱۵+۱۶۵=۱۸۰ft است برآیند گرمای منتقل شده به آب نیز ۳۰۰۰۰-۲۵۰۰۰=۵۰۰۰Btu/hr است. کار انجام شده روی آب نیز ۰٫۵۵*۲hp = 1.1hp است. پس داریم:

Δ(H+P)= Q+W è ΔH = Q+W- ΔP   W=2*.55=1.1hp

Q = 5000 Btu/hr, W = 1.1hp * 2545 = 2799.5Btu/h

ΔP = mgh è m=200gal/hr*8.33lb/gal = 1666lb/hr

اسلاید ۶ :

ΔP = mgh è ۱۶۶۶*۳۲٫۱۷۴/۳۲٫۱۷۴*۱۸۰ = ۲۹۹۸۸۰ft.lbf/h 299880 ft.lbf /778 = 385.4Btu/hr

ΔH = 2799.5 + 5000 – 385.4 = 7414.1Btu/hr =mCpΔT

Cp water = 1Btu/lbm°F è ΔT=7414.1/1/1666 = 4.45°F

T water at tank = 35+4.45 = 39.45°F

مثال: از بخار آب برای گرم کردن لجن فعال استفاده می شود. بخار اشباع در دمای ۲۵۰°C وارد کویل می شود و کاملا به صورت مایع اشباع درمی آید. از محفظه گرما با شدت ۱٫۵kJ/s اتلاف  می شود. لجن فعال را در۲۰°C وارد محفظه می کنند و درنهایت بعد از یک ساعت در ۱۰۰°C خارج می کنند. اگر جرم لجن فعال ۱۵۰kg باشد و ظرفیت حرارتی متوسط مواد  ۳٫۲۶J/g°C باشد، چند کیلوگرم بخار به ازای هر کیلوگرم لجن فعال لازم است.

اسلاید ۷ :

حل: در این مسئله کار انجام نمی شود پس ΔU = Q حال بایستی بدانیم سیستم را کجا بگیریم و مسئله را حل نمائیم. سیستم را لجن فعال می گیریم پس از یک طرف حرارت از طریق بخار به لجن منتقل می شود و از طرف دیگر لجن مقداری گرما از دست می دهد بنابراین گرمائی که از بخار منتقل می شود صرف اتلاف حرارت و نیز صرف گرم کردن لجن از ۲۰ به ۱۰۰ درجه می شود.

پس داریم:

ΔU= Q è ΔU = mCp ΔT = 150*3.26*(100-20)= 39120kJ/hr

۱٫۵kJ/s * 3600 = 5400kJ/hr

Qtotal = 39120+5400 =  ۴۴۵۲۰kJ/hr

ΔHlgsteam = 1717kJ/kg è m=44520/1717 = 25.92kg

اسلاید ۸ :

موازنه انرژی برای سیستم های پیوسته:

برای سیستمهای جریانی یا پیوسته قانون اول ترمودینامیک که بوسیله آن موازنه انرژی برای سیستم نوشته می شود به شکل زیر در می آید:

Δ(H+K+P) = Q + W

که در آن H بنام آنتالپی خوانده می شود. ابتدا بایستی بدانیم چطور می شود آنتالپی را محاسبه کرد و برای این کار باید بدانیم در چه شرایطی و چگونه آنتالپی تغییر می کند. تغییر آنتالپی را می توان در موارد زیر مشاهده کرد:

* تغییر آنتالپی به علت تغییر دما

* تغییر آنتالپی به علت تغییر فاز

* تغییر آنتالپی به علت واکنش شیمیایی

* تغییر آنتالپی به علت حل شدن مواد

اسلاید ۹ :

تغییر آنتالپی به علت تغییر دما

آنتالپی را محتوای انرژی ماده توصیف می کنند بنابراین با دادن انرژی به ماده محتوای انرژی آن تغییر می کند و این تغییر به صورت تغییر دما دیده می شود.

که در آن CP بنام ظرفیت حرارتی در فشار ثابت است. ظرفیت حرارتی خود تابعی از دما است و بنابراین با آزمایشات در دماهای گوناگون این تابعیت را پیدا کرده و بصورت جدولهائی در کتابهای مرجع آورده اند. البته گاهی برای ساده کردن محاسبات از ظرفیت حرارتی متوسط در یک دامنه دمائی استفاده می شود:

 مثال: اختلاف آنتالپی برای گاز CO2 اگر از دمای ۱۲۷°C به ۳۲۷°C برسد به ازای۱gmol چقدر است؟

اسلاید ۱۰ :

حل:

برای مخلوطها نیز ابتدا بایستی ظرفیت حرارتی مخلوط را بدست آورده و سپس آنتالپی مخلوط را محاسبه نمائیم: