Samenvatting massabalansen

Hoeveelheden

Vaste stoffen, vloeistoffen en gassen
Grootheden Eenheden Afgeleide eenheden
Vaste stoffen Massa m Kilogram (kg) Gram (g), miligram (mg), ton (t)
Massastroom Qm kg/s kg/h
Vloeistoffen Volume V Kubieke meter (m3) Kubieke centimeter (cm3) ,
kubieke decimeter (dm3), liter (l)
Volumestroom Qv m3/s m3/h
.

Voor de massa’s van gassen gelden dezelfde eenheden als voor de massa’s van vaste stoffen en
vloeistoffen. Als je berekeningen maakt aan het volume van gassen moet je rekening houden met de
temperatuur en de druk v/h gas. Daarom wordt bij gassen een onderscheid gemaakt tussen
bedrijfskubieke meters en normaal kubieke meters.

De bedrijfsomstandigheden (Tb en pb) van gassen kunnen per bedrijf verschillen. De normale
omstandigheden zijn Tn = 273 K en pn = 101325 Pa. Om bedrijfskubieke meters om te rekenen naar
normale kubieke meters moet je de algemene gaswet gebruiken

pb. V b pn. V n
 =
Tb Tn

Molaire massa, dichtheid en molair volume van
een gas
 1 mol stof komt overeen met een hoeveelheid van 6,02 . 10 23 deeltjes (atomen, ionen of
moleculen) van die stof.
m
o n= met n=stofhoeveelheid [mol ]
MM
m=massa [g]

M =molaire massa
[ ]
g
mol
 De dichtheid van een stof geeft het verband weer tussen de massa en het volume van die
stof. De dichtheid van benzine bijvoorbeeld is 680 kg/m 3.

o ρ=
m
V
met ρ=dichtheid
m[ ]
kg
3

m=massa [kg ]
V =volume [m 3 ]
 De relatieve dichtheid vergelijkt de dichtheid van een stof met de dichtheid van water bij 4°C.
Deze is 1000 kg/m3.
ρbenzine 680 kg /m3
o ρrel ,benzine = = =0,680 (dimensieloos)
ρ water 1000 kg /m3

,  De dichtheid van zuurstof bij standaardomstandigheden is 1,43 kg/m 3. 1 kg O2 heeft dus een
1
volume van m3 = 0,699 m3. De massa van 1 kmol zuurstof is 32 kg. Hieruit wordt het
1,43
molair volume Vm berekend.
o 32 .0,699 m3=22,4 m3=V m
o Doen we dezelfde berekeningen voor methaan en waterstof, dan blijkt dat het molair
volume dezelfde waarde heeft
m3 L
 Het molair volume voor elk gas bij standaard condities: V m=22,4 =22,4
kmol mol



De samenstelling van mengsels
Massapercentage, volumepercentage en molpercentage
mstof
 m= . 100
m totaal
V
 vol = stof .100
V totaal
n
 mol = stof . 100
ntotaal
 Voor gassen geldt: vol =mol

Andere manieren om de samenstelling van een mengsel aan
te geven
 Fracties:
mA
o Massafractie wA van een stof A: w A=
mmengsel
VB
o Volumefractie vB van een stof B: v B=
V mengsel
n
o Molfractie xC van een stof C: x C= C
nmengsel
 % , ‰ , ppm en ppb:
hoeveelheid stof X
o percentage stof X= . 100
hoeveelheid mengsel
hoeveelheid stof X
o promillage stof X = . 1.000 ‰
hoeveelheid mengsel
hoeveelheid stof X
o aantal ppm stof X = . 1.000 .000 ppm
hoeveelheid mengsel
hoeveelheid stof X
o aantal ppb stof X= . 1.000.000 .000 ppb
hoeveelheid mengsel

, Fysische massabalansen

Waarop is een massabalans gebaseerd?
Een massabalans is gebaseerd op de wet van behoud van massa: invoer [ kg ] =uitvoer [kg]
 De grondstoffen die we bij een batchproces toevoeren, komen er na de bewerking in een
andere vorm uit: totale massa voor de bewerking = totale massa na de bewerking.
 Bij een stationair continu-proces, voeren we nieuwe grondstoffen toe terwijl er product
wordt afgevoerd. Vaak bepalen we de invoer en uitvoer per uur. Voor een continu-proces
geldt dus: totale massain per tijdseenheid = totale massauit per tijdseenheid
 De totaalbalans volgt de wet van behoud van massa. De totale hoeveelheid massa vóór en ná
de bewerking is gelijk
 Een massabalans voor 1 stof noemen we een deelbalans.

Hoe stel je een massabalans op?
1. Beschrijf het probleem
2. Stel een blokschema op en benoem elke stofstroom
3. Ga het verband na tussen de gegevens en het gevraagde
4. Kies een basis voor de berekeningen (bv. tijd, massa of volume)
5. Kies de onbekenden
6. Kies de relevante vergelijkingen
7. Werk de vergelijkingen uit
8. Controleer de massabalans

Fout 1: het niet gelijk maken van de eenheden
Fout 2: deelbalansen en totaalbalansen door elkaar gebruikt