Bilan de masse

Choisir une frontière du système

Avant d’écrire un bilan de masse, définissez la cuve ou la partie du procédé étudiée. Additionnez tous les débits massiques entrant et sortant de cette frontière. Si l’entrée dépasse la sortie, la masse s’accumule. Avec 200 kg au départ, une entrée de 120 kg/h et une sortie de 100 kg/h laissent 240 kg après deux heures. Le calculateur vérifie si le stock s’épuise pendant la période choisie. Il ne peut pas vérifier le débordement car la capacité de la cuve n’est pas une entrée.

Calcul du mélange

Pour deux flux continus, le débit total de sortie est égal à la somme des débits entrants. Le débit du constituant conservé est la somme de chaque débit multiplié par sa fraction massique en constituant. Mélanger 100 kg/h à 10 % et 300 kg/h à 30 % donne 25 %. Ce modèle est insuffisant en présence d’une réaction, d’une évaporation, d’une sortie supplémentaire ou d’une accumulation dans le mélangeur.

Suivre le constituant dans un bilan distinct

Pour le mélange, choisissez un premier courant de 160 kg/h à 15 % et un second de 240 kg/h à 35 %. Le premier transporte 160 × 0,15 = 24 kg/h de constituant. Le second transporte 240 × 0,35 = 84 kg/h. Le débit total du constituant vaut 24 + 84 = 108 kg/h et celui du mélange 160 + 240 = 400 kg/h. La fraction massique finale vaut 108 / 400 = 0,27, soit 27 %. Comme les débits diffèrent, la moyenne arithmétique des pourcentages d’entrée est incorrecte ici.

Vérifiez que les concentrations concernent le même constituant et la même base massique. Ne saisissez pas une concentration volumique ou une fraction molaire comme pourcentage massique. Un solvant pur peut avoir une teneur nulle, mais son débit contribue toujours au total. Un recyclage interne ne doit pas être compté une seconde fois comme entrée externe. Si les débits varient pendant l’accumulation, découpez la période en intervalles constants et utilisez chaque masse finale comme masse initiale suivante. Ce calcul préliminaire établit seulement un bilan massique. Température, variation de volume, solubilité et sécurité contre le débordement demandent une évaluation distincte.

Questions fréquentes

Comment calculer un bilan de masse ?

Dans cet exemple, un réservoir contenant initialement 200 kg, avec une entrée de 120 kg/h et une sortie de 100 kg/h, contient 240 kg après 2 heures. Ajoutez à la masse initiale le débit net multiplié par le temps. Ce bilan préliminaire suppose des débits constants et ne vérifie pas le débordement sans la capacité du réservoir.

Calculer avec ces valeurs