materialbalans

Materialbalans är en grundläggande metod inom processkemi och kemiteknik för att spåra mängden material i ett system genom massans bevarande. Den används vid analys och konstruktion av enheter som reaktorer, separatorer och blandare. Balansen tar hänsyn till inflöden, utflöden och förändring i systemets lagrade material, samt ämnen som bildas eller förbrukas genom kemiska reaktioner eller fysiska övergångar.

Den centrala principen är massans bevarande. För ett angivet kontrollvolym gäller: inflöde minus utflöde plus generation minus konsumtion = förändring av mängden i volymen. Vid steady state är förändringen noll. För varje ämne i systemet skrivs en egen balans där In_i minus Out_i plus Generation_i minus Konsumption_i = dN_i/dt. Om dN_i/dt = 0 förenklas balansen till inflöde lika med utflöde för det ämnet.

Materialbalanser används i design och analys av reaktorer, destillationskolonner, filtrering och andra separationer, samt i optimering av processflöden och miljö- och energisystem. De är också centrala för felanalys, säkerhetbedömningar och redovisning av råvaror och produkter.

Praktiska balanser kräver ofta antaganden om faser, volymer, återcirkulation och kemisk kinetik; mätosäkerheter måste hanteras noggrant. I komplexa system används komponentbalanser som behandlar varje ämne separat utöver den totala massbalansen.