4. Neraca Bahan dan Neraca Energi

4. NERACA BAHAN DAN NERACA ENERGISilabusNeraca Bahan dan Neraca Energi: Fasilitas sebagai sistem energi, Metode untuk mempersiapkan aliran proses, Bahan dan diagram keseimbangan energi.

Jumlah materi, ketika mereka melalui operasi pengolahan, dapat dijelaskan oleh Neraca material. Neraca tersebut adalah pernyataan tentang kekekalan massa. Demikian pula, jumlah energi yang dapat dijelaskan oleh Neraca energi, yang merupakan pernyataan tentang konservasi energi. Jika tidak ada akumulasi, apa yang masuk ke proses harus keluar. Hal ini berlaku untuk operasi batch. Ini juga berlaku untuk operasi kontinyu selama interval waktu yang dipilih.

Neraca Bahan dan energi sangat penting dalam suatu industri. Neraca materi merupakan dasar bagi kontrol pengolahan, khususnya dalam pengendalian hasil dari produk. Neraca material pertama ditentukan dalam tahap eksplorasi suatu proses baru, meningkat selama percobaan pilot plant ketika proses sedang direncanakan dan diuji, memeriksa ketika pabrik ini ditugaskan dan kemudian disempurnakan dan dipelihara sebagai instrumen kontrol produksi berlanjut. Ketika ada perubahan terjadi dalam proses, neraca materi perlu ditentukan lagi.

Peningkatan biaya energi telah menyebabkan industri untuk memeriksa cara mengurangi konsumsi energi dalam pengolahan. Neraca energi yang digunakan dalam pemeriksaan berbagai tahap proses, atas seluruh proses dan bahkan memperpanjang atas sistem total produksi dari bahan baku sampai produk jadi.

Neraca Bahan dan energi dapat sederhana, kadang-kadang mereka dapat menjadi sangat rumit, namun pendekatan dasar adalah umum. Pengalaman dalam bekerja dengan sistem sederhana seperti operasi unit individu akan mengembangkan fasilitas untuk memperpanjang metode untuk situasi yang lebih rumit, yang memang timbul. Meningkatnya ketersediaan komputer berarti bahwa sangat kompleks massa dan energi neraca dapat diatur dan dimanipulasi cukup mudah dan karena itu digunakan dalam proses manajemen sehari-hari untuk memaksimalkan hasil produk dan meminimalkan biaya.4.1 Prinsip DasarJika operasi unit, apapun sifatnya dipandang sebagai keseluruhan mungkin akan diwakili diagram sebagai kotak, seperti yang ditunjukkan pada Gambar. 4. 1. Massa dan energi masuk ke kotak harus menyeimbangkan dengan massa dan energi yang keluar.

Hukum kekekalan massa mengarah ke apa yang disebut massa atau keseimbangan materi.Massa Dalam = Out Mass + Mass TersimpanBahan Baku = Produk +Sampah + Limbah Bahan tersimpan.mR = mP + mW + mS(Di mana (sigma) menunjukkan jumlah dari semua istilah).mR = mR1 + MR2 + mR3 = Jumlah Bahan Baku mP = mP1 + MP2 + mP3 = Jumlah Produk.mW = mW1 + mw2 + mW3 = Jumlah Produk Limbah mS = mS1 + MS2 + mS3 = Jumlah Produk Tersimpan Jika perubahan kimia tidak terjadi di dalam pabrik, hukum kekekalan massa akan berlaku juga untuk masing-masing komponen, sehingga untuk komponen A:mA dalam bahan = mA diluar bahan + mA disimpan pabrik.Misalnya, di sebuah pabrik yang memproduksi gula, jika jumlah total gula masuk ke pabrik tidak sama dengan total gula dimurnikan dan gula dalam cairan limbah, maka ada sesuatu yang salah. Gula baik yang dibakar (kimia berubah) atau terakumulasi di pabrik atau yang lain itu akan diketahui sia-sia di suatu tempat. Dalam hal ini:MA = (mAP + mAW + mAU)dimana mAU adalah hilangnya diketahui dan perlu diidentifikasi. Jadi keseimbangan material

sekarang:Bahan Baku = Produk + Limbah Produk + Produk tersimpan + KerugianDimana kerugian adalah bahan tak dikenalSama seperti massa yang dihemat, sehingga energi yang kekal dalam makanan-operasi pengolahan. Energi yang masuk ke unit operasi dapat seimbang dengan energi yang keluar dan energi yang tersimpan.Energi Dalam Energi = Out + Energi TersimpanER = EP + + EW EL + ESdimanaER = ER1 + + er2 ER3 + ....... = Total Energi yang masukEp = EP1 EP2 + + + EP3 ....... = Total Energi yang hilang dengan produkEW = EW1 + + EW2 EW3 + ... = Total Energi yang hilang dengan Bahan LimbahEL = EL1 + + EL2 EL3 + ....... = Total Energi yang hilang untuk sekitarES = ES1 ES2 + + + ES3 ....... = Total Energi Tersimpantotal energi sering rumit karena bentuk energi dapat interconverted, misalnya energi mekanik menjadi energi panas, tapi secara keseluruhan jumlah harus menyeimbangkan.4.2 Diagram Sankey dan KegunaannyaDiagram Sankey adalah alat yang sangat berguna untuk mewakili input dan aliran seluruh output energi dalam peralatan energi atau sistem seperti pembangkit boiler, pemanas bahan bakar, tungku setelah melakukan perhitungan keseimbangan energi. Diagram ini merupakan output visual berbagai kerugian sehingga manajer energi dapat memusatkan perhatian untuk mencari perbaikan dalam cara yang diprioritaskan.

Contoh: Gambar 4.2 menunjukkan diagram Sankey untuk pemanasan ulang tungku. Dari Gambar 4.2, jelas bahwa tungku pembuanganmgas adalah wilayah kunci untuk perhatian prioritas.Karena tungku beroperasi pada suhu tinggi, gas buang meninggalkan pada suhu tinggi menghasilkan efisiensi yang kecil. Oleh karena itu pemulihan panas perangkat seperti pemanas awal udara harus selalu bagian dari sistem. Suhu yang rendah tungku, lebih tinggi adalah efisiensi tungku.4.3 Neraca MateriLangkah pertama adalah dengan melihat pada tiga kategori dasar: bahan masuk, bahan keluar dan bahan disimpan. Kemudian bahan dalam setiap kategori harus dipertimbangkan apakah mereka harus diperlakukan secara keseluruhan, keseimbangan massa kotor, atau apakah berbagai unsur harus diperlakukan secara terpisah dan jika demikian apa yang konstituen. Untuk mengambil contoh sederhana, mungkin untuk mengambil padatan kering sebagai lawan jumlah material, ini benar-benar berarti memisahkan dua kelompok konstituen, air non-dan air. Pemisahan lebih lengkap dapat memisahkan jenis kimia seperti mineral, atau unsur-unsur kimia seperti karbon. Pilihan dan detail tergantung pada alasan untuk memakai neraca dan informasi yang diperlukan. Faktor utama dalam industri ini, tentu saja, nilai dari bahan dan bahan baku begitu mahal lebih mungkin untuk dipertimbangkan daripada yang lebih murah, dan produk dari bahan limbah.

Dasar dan UnitSetelah memutuskan mana unsur yg perlu dipertimbangkan, dasar untuk perhitungan harus diputuskan. Ini mungkin beberapa massa bahan baku memasuki proses dalam sistem batch, atau beberapa massa per jam dalam suatu proses berkelanjutan. Contoh : Ini bisa jadi: beberapa massa konstituen dominan tertentu, misalnya massa neraca di pabrik roti mungkin semua berhubungan dengan 100 kg tepung masuk, atau beberapa konstituen yang tidak berubah, seperti dalam perhitungan pembakaran dengan udara di mana akan sangat membantu untuk menghubungkan segala komponen nitrogen inert, atau karbon ditambahkan dalam nutrisi dalam sistem fermentasi karena hubungan energi penting dari mikro-organisme yang berkembang terkait dengan karbon gabungan dalam feed, atau non-minyak pada dasarnya lembam konstituen dari minyak sayur dalam minyak yang -proses ekstraksi. Kadang-kadang tidak penting dasar apa yang dipilih dan dalam kasus seperti jumlah yang baik (tepat) seperti bahan baku total ke satu batch atau disahkan per jam untuk proses yang berkesinambungan sering dipilih. Setelah memilih dasar, maka unit dapat dipilih seperti massa, atau konsentrasi (dalam berat/molar) jika reaksinya penting.

4.3.1 Jumlah massa dan komposisiNeraca materi dapat didasarkan pada total massa, massa padatan kering, atau massa dari komponen tertentu, misalnya protein.Contoh: Konstituante balanceSusu skim disiapkan oleh penghapusan beberapa lemak dari susu murni. Ini susu skimditemukan mengandung 90,5% air, protein 3,5%, karbohidrat 5,1%, 0,1% lemak dan abu 0,8%. Jika susu asli mengandung lemak 4,5%, menghitung komposisi asumsi bahwa lemak hanya telah dihapus untuk membuat susu skim dan bahwa tidak ada kehilangan dalam pengolahan.Dasar: 100 kg susu skim.Ini mengandung, oleh karena itu, 0,1 kg lemak. Biarkan lemak yang telah dihapus dari itu untuk membuat susu skim menjadi kg x.total Lemak asli = (x + 0,1) kgtotal Massa asli = (100 + x) kgdan seperti yang diketahui bahwa kandungan lemak asli adalah 4,5% sehingga(X + 0,1) / (100 + x) = 0,045dimana = x + 0,1 = 0,045 (100 + x)x = 4,6 kgJadi komposisi susu kemudian lemak = 4,5%, air = 90.5/104.6 = 86,5%, protein = 3.5/104.6 = 3,3%, karbohidrat = 5.1/104.6 = 4,9% dan abu = 0,8%

KonsentrasiKonsentrasi dapat dinyatakan dalam banyak cara: berat / berat (b / b), berat / volume (b / v), konsentrasi molar (M), fraksi mol. Konsentrasi berat / berat adalah berat zat terlarut dibagi dengan berat total solusi dan ini adalah bentuk pecahan dari komposisi persentase berat. Konsentrasi berat/ volume adalah berat zat terlarut dalam volume total larutan. Konsentrasi molar adalah jumlah berat molekul zat terlarut yang dinyatakan dalam kg dalam 1 m3 dari solusi. Fraksi mol adalah rasio jumlah mol zat terlarut dengan jumlah total mol semua spesies yg ada dalam larutan. Perhatikan bahwa dalam proses rekayasa, biasanya untuk mempertimbangkan mol kg dan dalam bab ini mol berarti suatu massa dari bahan yang sama dengan berat molekul dalam kilogram. Dalam persentase bab menandakan persentase berat (w / w) kecuali dinyatakan lain.Contoh: KonsentrasiLarutan garam dalam air yang umum dibuat dengan menambahkan 20 kg garam untuk 100 kg air, untuk membuat cairan kepadatan 1323 kg/m3. Hitung konsentrasi garam dalam larutan ini sebagai fraksi berat (a), (b) berat / volume fraksi, (c) fraksi mol, (d) konsentrasi molal.(A) Berat fraksi:20 / (100 + 20) = 0,167:% berat / berat = 16,7%(B) Berat / volume:Sebuah kepadatan 1323kg/m3 berarti bahwa per m3 dari solusi beratnya 1323kg, 1323kg larutan garam mengandung(20 x 1.323 kg garam) / (100 + 20) = 220,5 kg garam / m31 solusi m3 mengandung garam 220,5 kg.Berat / fraksi volume = 220,5 / 1000 = 0,2205Dan begitu berat / volume = 22,1%c) Moles air = 100/18 = 5,56Mol garam = 20 / 58,5 = 0,34Mol fraksi garam = 0,34 / (5,56 + 0,34) = 0.058d) Konsentrasi molar (M) adalah 220.5/58.5 = 3.77 mol dalam m3Perhatikan bahwa fraksi mol dapat didekati oleh (mol garam / mol air) sebagai jumlah mol air yang dominan, yaitu fraksi mol dekat dengan 0,34 / 5,56 = 0,061. Sebagai solusinya menjadi lebih encer, pendekatan ini meningkatkan dan umumnya bagi encer solusi fraksi mol zat terlarut merupakan perkiraan dekat dengan mol zat terlarut / mol pelarut.Dalam campuran padat / cair dari semua metode ini dapat digunakan tetapi dalam campuran padat konsentrasi biasanya dinyatakan sebagai fraksi berat badan sederhana.Dengan gas, konsentrasi terutama diukur dalam konsentrasi berat per satuan volume, atau sebagai tekanan parsial. Ini dapat berhubungan melalui hukum gas. Menggunakan hukum gas dalam bentuk:pV = nRTdi mana p adalah tekanan, volume V, n jumlah mol, T temperatur absolut, dan R konstanta gas yang setara dengan 0,08206 m3 atm / mol K, konsentrasi molar gas kemudiann / V = p / RTdan konsentrasi berat maka nM / V di mana M adalah berat molekul gas.Satuan SI tekanan adalah N/m2 disebut Pascal (Pa). Karena ini adalah ukuran nyaman untuk berbagai tujuan, atmosfer standar (atm) sering digunakan sebagai unit tekanan, konversi menjadi 1 atm = 1.013 x 105 Pa, atau sangat hampir 1 atm = 100 kPa.Contoh: Komposisi UdaraJika udara terdiri dari 77% berat nitrogen dan 23% berat oksigen menghitung:(A) berat molekul rata-rata udara,(B) fraksi mol oksigen,(C) konsentrasi oksigen di mole/m3 dan kg/m3 jika tekanan total 1,5 atmosfer dan suhu 25 oC.(A) Mengambil basis dari 100 kg udara: mengandung 77/28 mol N2 dan 23/32 mol O2Total jumlah mol = 2,75 + 0,72 = 3,47 mol.Jadi berarti berat molekul udara = 100 / 3.47 = 28,8Berarti berat molekul udara = 28,8b) Fraksi mol oksigen = 0,72 / (2,75 + 0,72) = 0,72 / 3,47 = 0,21Mol fraksi oksigen = 0,21(C) Dalam persamaan gas, di mana n adalah jumlah mol hadir: nilai R adalah 0,08206 m3 atm / mol K dan pada suhu 25 oC = 25 + 273 = 298 K, dan di mana V = 1m3pV = nRTdan jadi, 1,5 x 1 = n x 0,08206 x 298n = 0,061 mole/m3berat udara = x n berarti berat molekul= 0,061 x 28,8 = 1,76 kg / m3dan ini adalah 23% oksigen, sehingga berat badan oksigen = 0,23 x 1,76 = 0,4 kg dalam 1 m3Konsentrasi oksigen = 0.4kg/m3atau 0,4 / 32 = 0,013 mol / m3Ketika gas dilarutkan dalam cairan, fraksi mol gas dalam cairan dapat ditentukan dengan terlebih dahulu menghitung jumlah mol gas dengan menggunakan hukum gas, memperlakukan volume sebagai volume cairan, dan kemudian menghitung jumlah mol cairan secara langsung.

Contoh: Komposisi Gas Dalam karbonasi dari minuman ringan, jumlah total karbon dioksida yang dibutuhkan adalah setara dengan 3 volume gas untuk satu volume air pada 0 oC dan tekanan atmosfer. Hitung (a) fraksi massa dan (b) fraksi mol CO2 dalam minuman, mengabaikan semua komponen selain CO2 dan air.Dasar 1 m3 air = 1000 kgVolume karbon dioksida ditambahkan = 3 m3Dari persamaan gas, pV = nRT1 x 3 = n x 0,08206 x 273n = 0.134 mol.Berat molekul karbon dioksida = 44Dan begitu berat karbon dioksida ditambahkan = 0.134 x 44 = 5,9 kg

(A) Massa fraksi karbon dioksida dalam minuman = 5,9 / (1000 + 5,9) = 5,9 x 10-3(B) Mole fraksi karbon dioksida dalam minuman = 0,134 / (1000/18 + 0,134) = 2,41 x 10-3

4.3.2 Jenis Proses Situasi Proses Terus menerusDalam proses yang terus menerus, waktu juga menjadi pertimbangan masuk dan neraca terkait dengan satuan waktu. Jadi dalam mempertimbangkan centrifuge terus menerus memisahkan susu menjadi susu skim dan krim, jika perampokan materi dalam centrifuge adalah konstan baik dalam massa dan dalam komposisi, maka jumlah komponen memasuki dan meninggalkan di aliran yang berbeda dalam satuan waktu yang konstan dan keseimbangan massa dapat ditulis atas dasar ini. Analisis seperti mengasumsikan bahwa proses ini dalam keadaan stabil, yaitu arus dan jumlah diadakan di kapal tidak berubah dengan waktu.Contoh: Neraca di seluruh peralatan di pemusingan terus menerus susuJika 35.000 kg susu yang mengandung lemak 4% yang akan dipisahkan dalam waktu 6 jam ke susu skim dengan lemak 0,45% dan krim dengan lemak 45%, apa tingkat aliran dari dua aliran output dari centrifuge kontinyu yang menyelesaikan ini pemisahan?Dasar 1 jam aliran susu

Misa MasukMassa total = 35000/6 = 5833 kg.Lemak = 5833 x 0,04 = 233 kg.Dan begitu padat ditambah Air-tidak-lemak = 5600 kg.

Massa keluarBiarkan massa krim menjadi x kg maka total konten lemak adalah 0.45x. Massa susu skim adalah (5833 - x) dan kandungan total lemak adalah 0,0045 (5833 - x)Materi keseimbangan pada lemak:Lemak dalam Lemak = keluar5833 x 0,04 = 0,0045 (5833 - x) + 0.45x. sehingga x = 465 kg.Sehingga aliran krim adalah 465 kg / jam dan susu skim (5833-465) = 5368 kg / jamUnit waktu harus dipertimbangkan dengan hati-hati dalam proses yang terus menerus seperti biasanya proses tersebut beroperasi terus menerus selama hanya sebagian dari waktu pabrik total. Biasanya ada tiga periode, start up, pengolahan terus-menerus (disebut steady state) dan menutup, dan penting untuk memutuskan apa material balance sedang dipelajari. Juga interval waktu yang lebih setiap pengukuran yang diambil harus cukup lama untuk memungkinkan setiap sedikit periodik atau variasi kebetulan.Dalam beberapa kasus, sebuah reaksi berlangsung dan neraca material yang harus disesuaikan. Perubahan kimia dapat terjadi selama proses, misalnya untuk bakteri dapat dihancurkan selama pengolahan panas, gula dapat menggabungkan dengan asam amino, lemak dapat dihidrolisis dan ini mempengaruhi rincian neraca material. Massa total sistem akan tetap sama tetapi bagian-bagian penyusunnya dapat berubah, misalnya di browning gula dapat mengurangi senyawa tapi browning akan meningkat.

PencampuranKelas lain dari situasi yang timbul adalah masalah di mana pencampuran berbagai bahan digabungkan dalam proporsi seperti untuk memberikan produk dari beberapa komposisi yang diinginkan. Contoh rumit, di mana komposisi optimal atau terbaik dicapai harus dicari, perlu metode perhitungan yang cukup rumit, seperti pemrograman linier, namun contoh sederhana dapat diselesaikan dengan neraca massa langsung.

PengeringanDalam menyiapkan neraca bahan untuk proses serangkaian persamaan dapat ditulis untuk berbagai komponen individu dan untuk proses secara keseluruhan. Dalam beberapa kasus di mana kelompok bahan mempertahankan rasio konstan, maka persamaan dapat mencakup kelompok-kelompok seperti ketimbang konstituen masing-masing. Misalnya dalam pengeringan sayuran karbohidrat, mineral, protein dll, dapat dikelompokkan bersama sebagai 'padatan kering', dan kemudian hanya padatan kering dan air yang perlu diambil, melalui keseimbangan materi.Contoh: Pengeringan Produksi PabrikKentang kering dari total padatan 14% untuk total padatan 93%. Apa hasil produk dari setiap kg 1000 kentang mentah dengan asumsi bahwa 8% berat kentang asli hilang dalam mengupas.Dasar 1 000kg kentang masukSebagai 8% dari kentang yang hilang dalam mengupas, kentang untuk pengeringan adalah 920 kg, 129 kg padatanMisa di (kg)Massa keluar (kg)Kentang padatan 140 kgAir 860 kgKering produk 92Kentang padatan 140 x (92/100)= 129 kgAssociated air 10 kgProduk total 139 kgKerugianMayur-kentangSolids 11 kgAir 69 kgAir menguap 781 kgJumlah kerugian 861 kgJumlah 1000 kgProduk hasil = 139/1000 = 14%Seringkali penting untuk dapat mengikuti konstituen tertentu dari bahan baku melalui proses. Ini hanya masalah menghitung konstituen masing-masing.4.4 Neraca energy Energi mengambil bentuk, seperti panas, energi kinetik, energi kimia, energi potensial. karena interconversions tidak selalu mudah untuk mengisolasi unsur yang terpisah dari neraca energi. Namun, dalam kondisi tertentu aspek-aspek tertentu mendominasi. Dalam neraca panas banyak di mana bentuk energi lainnya tidak signifikan,a. dalam beberapa situasi kimia energi mekanik tidak signifikanb. dalam beberapa situasi energi mekanik, seperti dalam aliran fluida dalam pipa, kerugian gesekan muncul sebagai panas namun rincian kebutuhan pemanas tidak dipertimbangkan. Kami jarang peduli dengan energi internal.

Oleh karena itu aplikasi praktis dari neraca energi cenderung berfokus pada aspek-aspek yang dominan tertentu dan sehingga keseimbangan panas, misalnya, bisa menjadi deskripsi yang berguna dari biaya penting dan aspek kualitas dari situasi proses. Ketika tidak terbiasa dengan besaran relatif dari berbagai bentuk energi memasuki situasi pengolahan tertentu, adalah bijaksana untuk menempatkan mereka semua turun. Kemudian setelah beberapa perhitungan awal, yang penting muncul dan yang kecil lainnya dapat disatukan atau bahkan diabaikan tanpa memperkenalkan kesalahan substansial.

Dengan pengalaman, yang jelas kecil mungkin bisa ditinggalkan sepenuhnya meskipun ini selalu menimbulkan kemungkinan kesalahan.

Neraca energi dapat dihitung atas dasar energi eksternal yang digunakan per kilogram produk, atau bahan baku yang diproses, atau padatan kering atau beberapa komponen kunci. Energi yang dikonsumsi dalam produksi pangan termasuk energi langsung (yang bahan bakar dan listrik yang digunakan di pertanian, dan di transportasi dan di pabrik, dan di gudang, penjualan, dll) dan energi tidak langsung (yang digunakan untuk benar-benar membangun mesin, untuk membuat kemasan, untuk menghasilkan listrik dan minyak dan sebagainya). Makanan itu sendiri adalah sumber energi utama, dan neraca energi dapat ditentukan untuk hewan atau makanan manusia, makanan masukan energi dapat seimbang terhadap output dalam panas dan energi mekanik dan sintesis kimia. Dalam sistem SI hanya ada satu unit energi, joule tersebut. Namun, kilokalori masih digunakan oleh beberapa ahli gizi dan British thermal unit (Btu) dalam beberapa pekerjaan panas-balance.

Dua aplikasi yang digunakan dalam bab ini adalah neraca panas, yang merupakan dasar untuk perpindahan panas, dan energi neraca digunakan dalam menganalisis aliran fluida.

Keseimbangan panasBentuk energi yang paling umum penting adalah energi panas dan konservasi ini dapat diilustrasikan dengan mempertimbangkan operasi seperti pemanasan dan pengeringan. Dalam hal ini, entalpi (panas total) adalah kekal dan sebagai dengan massa neraca sehingga neraca entalpi dapat ditulis putaran berbagai item peralatan. atau tahapan proses, atau bulat seluruh pabrik, dan diasumsikan bahwa tidak ada panas yang cukup diubah menjadi bentuk energi lain seperti bekerja. Entalpi (H) selalu disebut beberapa tingkat referensi atau datum, sehingga jumlah yang relatif terhadap datum ini. Bekerja neraca energi maka hanya masalah mengingat jumlah berbagai bahan yang terlibat, khusus mereka memanas, dan perubahan dalam suhu atau negara (seperti yang cukup sering laten memanaskan timbul dari fase perubahan yang dihadapi). Gambar 4.3 menggambarkan keseimbangan panas.

Gambar 4.3: Panas BalancePanas diserap atau berkembang oleh beberapa reaksi dalam pengolahan tetapi biasanya jumlah kecil bila dibandingkan dengan bentuk-bentuk lain dari energi memasuki pengolahan makanan seperti panas yang masuk akal dan panas laten. Panas laten adalah panas yang dibutuhkan untuk mengubah, pada suhu konstan, keadaan fisik bahan dari padat menjadi cair, cair ke gas, atau padat ke gas. Panas masuk akal adalah bahwa panas yang ketika ditambahkan atau dikurangi dari bahan perubahan suhu mereka dan dengan demikian dapat dirasakan. Satuan panas spesifik adalah J / kg K dan perubahan panas sensibel dihitung dengan mengalikan massa oleh panas spesifik oleh perubahan suhu, (mxcx AT). Unit panas laten adalah J / kg dan perubahan panas laten total dihitung dengan mengalikan massa materi, yang mengubah fase oleh panas laten. Setelah menentukan faktor-faktor yang signifikan dalam keseimbangan energi secara keseluruhan, keseimbangan panas disederhanakan kemudian dapat digunakan dengan percaya diri dalam penelitian energi industri. Perhitungan tersebut bisa sangat sederhana dan mudah tetapi mereka memberikan perasaan kuantitatif untuk situasi dan dapat sangat bermanfaat dalam desain peralatan dan proses.Contoh: pengering panas balanceSebuah pengering tekstil ditemukan untuk mengkonsumsi 4 m3/jam gas alam dengan nilai kalori 800 kJ / mol. Jika throughput pengering adalah 60 kg kain basah per jam, mengeringkannya dari kelembaban 55% sampai 10% kelembaban, memperkirakan efisiensi termal keseluruhan pengering mempertimbangkan panas laten penguapan saja.60 kg kain basah mengandung60 x 0,55 = 33 kg air kg kelembabandan 60 x (1-0,55) = 27 kg tulang kain kering.Sebagai produk akhir mengandung kelembaban 10%, kelembaban dalam produk adalah 27/9 = 3 kgDan begitu Moisture dihapus / jam = 33 - 3 = 30 kg / jamPanas laten penguapan = 2.257 kJ / KPanaskan diperlukan untuk memasok = 30 x 2.257 = 6,8 x 104 kJ / jamDengan asumsi gas alam berada pada suhu dan tekanan standar di mana 1 mol menempati 22,4 literLaju aliran gas alam = 4 m3/jam = (4 x 1000) / 22,4 = 179 mol / jamTersedia dari pembakaran panas = 179 x 800 = 14,3 x 104 kJ / jamPerkiraan efisiensi termal panas pengering = diperlukan / panas yang digunakan= 6,8 x 104 / 14.3 x 104 = 48%Untuk mengevaluasi efisiensi ini lebih lengkap akan perlu untuk mempertimbangkan panas yang masuk akal dari kain kering dan kelembaban, dan perubahan suhu dan kelembaban udara pembakaran, yang akan dikombinasikan dengan gas alam. Namun, karena panas laten penguapan adalah istilah yang dominan perhitungan di atas memberikan perkiraan cepat dan menunjukkan bagaimana keseimbangan energi yang sederhana dapat memberikan informasi yang berguna.Demikian pula neraca energi dapat dilakukan selama operasi pengolahan termal, dan memang setiap operasi pengolahan yang panas atau bentuk lain dari energi yang digunakan.Contoh: Autoclave panas keseimbangan dalam pengalenganAutoclave berisi 1.000 kaleng sup kacang. Hal ini dipanaskan sampai suhu 100 oC keseluruhan. Jika kaleng harus didinginkan sampai 40 oC sebelum meninggalkan autoclave, berapa banyak air pendingin yang diperlukan jika masuk pada 15 oC dan daun pada 35 oC?Spesifik memanaskan sup kacang dan logam dapat turut adalah 4,1 kJ / kg oC dan 0,50 kJ / kg oC. Berat kaleng masing-masing 60g dan berisi 0,45 kg sup kacang. Asumsikan bahwa kandungan panas dari dinding autoklaf di atas 40 oC adalah 1,6 x 104 kJ dan bahwa tidak ada kehilangan panas melalui dinding.Biarkan w = berat air pendingin yang diperlukan, dan suhu 40oC menjadi datum, suhu kaleng meninggalkan otoklaf.Panas masukPanas dalam kaleng = berat kaleng x panas spesifik x suhu di atas datum= 1000 x 0,06 x 0,50 x (100-40) kJ = 1,8 x 103 kJPanas di dapat isi = berat pea soup x panas spesifik x suhu di atas datum= 1000 x 0,45 x 4,1 x (100 - 40) = 1.1 x 105 kJPanas dalam air = berat air panas spesifik x x suhu di atas datum= W x 4,186 x (15-40)= -104,6 KJ w.Panas yang hilangPanas dalam kaleng = 1000 x 0,06 x 0,50 x (40-40) (kaleng meninggalkan pada temperatur datum) = 0Panas dalam isi kaleng = 1000 x 0,45 x 4,1 x (40-40) = 0Panas dalam air = w x 4,186 x (35-40) = -20.9 wHEAT-ENERGI NERACA PROSES PENDINGINAN, 40oC AS garis datum

Bentuk Lain EnergiMotor listrik yang biasanya berasal, di pabrik-pabrik, dari energi listrik tetapi dapat dihasilkan dari mesin uap atau waterpower. Masukan energi listrik dapat diukur dengan alat pengukur watt yang cocok, dan daya yang digunakan dalam drive diperkirakan. Selalu ada kerugian dari motor akibat pemanasan, gesekan dan windage, efisiensi motor, yang biasanya dapat diperoleh dari produsen motor, mengungkapkan proporsi (biasanya dalam persentase) dari energi masukan listrik, yang muncul berguna di motor poros dan sebagainya tersedia.Ketika mempertimbangkan gerakan, baik dari cairan dalam memompa, padatan dalam penanganan padatan, atau bahan makanan di mixer. masukan energi sebagian besar mekanik. Situasi aliran dapat dianalisa dengan mengenali konservasi energi total baik sebagai energi gerak, atau energi potensial seperti energi tekanan, atau energi yang hilang dalam gesekan. Demikian pula, kimia energi yang dilepaskan dalam pembakaran dapat dihitung dari kalor pembakaran bahan bakar dan tingkat konsumsi mereka. Akhirnya energi muncul dalam bentuk panas dan kuantitas dapat diperkirakan dengan menjumlahkan berbagai sumber.

CONTOH Pendinginan bebanHal ini diinginkan untuk membekukan 10.000 potong roti masing-masing seberat 0,75 kg dari suhu kamar awal 18oC sampai suhu akhir-18oC. Operasi roti beku ini akan dilakukan dalam sebuah terowongan beku udara-ledakan. Hal ini ditemukan bahwa motor fan dinilai di total 80 tenaga kuda dan pengukuran menunjukkan bahwa mereka beroperasi di sekitar 90% dari rating mereka, di mana kondisi data produsen mereka mengklaim efisiensi motor 86%. Jika 1 ton refrigerasi adalah 3,52 kW, memperkirakan beban pendinginan maksimum yang dikenakan oleh instalasi ini pembekuan asumsi (a) bahwa penggemar dan motor semua dalam isolasi terowongan pembekuan dan (b) para penggemar motor tetapi tidak mereka berada di terowongan. Tingkat panas kerugian dari terowongan ke udara ambien telah ditemukan menjadi 6,3 kW.Tingkat rendemen dari roti beku (maksimum) = 104 kWFan rated tenaga kuda = 80Sekarang 0,746 kW = 1 tenaga kuda dan motor beroperasi pada 90% dari rating,Dan begitu (fan + motor) listrik = (80 x 0,9) x 0,746 = 53,7 kW(A) Dengan motor + penggemar di terowonganBeban panas dari fans + motor = 53,7 kWBeban panas dari kW ambien = 6.3Beban panas total = (104 + 53,7 + 6,3) kW = 164 kW= 46 ton pendinginan(B) Dengan luar motor, inefisiensi bermotor = (1 - 0,86) tidak memaksakan beban pada pendinginanJumlah beban panas = (104 + [0,86 x 53,7] + 6.3)= 156 kW= 44,5 ton refrigerasiDalam prakteknya, materi dan energi neraca sering digabungkan sebagai informasi stoikiometrik yang sama diperlukan untuk keduanya.Ringkasan1. Bahan dan energi neraca dapat bekerja secara kuantitatif mengetahui jumlah bahan memasuki proses, dan sifat dari proses.2. Bahan dan energi neraca mengambil bentuk dasarIsi input = isi produk + limbah / kerugian + perubahan dalam bahan disimpan.______________________________________________________________________________________Biro Efisiensi Energi 954. Bahan dan Neraca Energi3. Dalam proses yang terus menerus, keseimbangan waktu harus ditetapkan.4. Energi termasuk energi panas (entalpi), energi potensial (energi tekanan atau posisi), energi kinetik, energi kerja, energi kimia. Ini adalah jumlah atas semua yang kekal.5. Entalpi neraca, mengingat panas hanya berguna dalam situasi pengolahan banyak.Tujuan dari M & E keseimbangan adalah untuk menilai masukan, efisiensi konversi, output dan kerugian. Keseimbangan M & E, digunakan dalam hubungannya dengan diagnosis, adalah alat yang ampuh untuk membangun dasar untuk perbaikan dan tabungan potensial..4,5 Cara Penyusunan Bagan Proses AliranIdentifikasi dan menyusun unit operasi / proses prasyarat untuk energi dan material balance. Prosedur untuk menyusun diagram alir proses yang dijelaskan di bawah ini.Flow chart adalah representasi skematik dari proses produksi, yang melibatkan sumber daya berbagai masukan, langkah konversi dan output dan aliran daur ulang. Aliran proses dapat dibangun bertahap yaitu dengan mengidentifikasi input / output / limbah pada setiap tahap proses, seperti yang ditunjukkan dalam Gambar 4.4.PROSES LimbahMasukan LANGKAH - 1LimbahInput PROSESLANGKAH - 2KeluaranGambar 4.4: Proses Bagan ArusInput proses dapat mencakup bahan baku, air, uap, energi (listrik, dll);Langkah-langkah proses harus berurutan diambil dari bahan baku sampai produk jadi. Intermediet dan setiap produk sampingan lainnya juga harus terwakili. Parameter proses operasi seperti suhu, tekanan konsentrasi,%, dll harus diwakili.______________________________________________________________________________________Biro Efisiensi Energi 964. Bahan dan Neraca EnergiLaju aliran dari berbagai aliran juga harus diwakili dalam unit yang sesuai seperti m3 / h atau kg / jam. Dalam hal proses batch total waktu siklus harus dimasukkan.Limbah / oleh produk dapat mencakup padatan, air, bahan kimia, dll energi Untuk setiap langkah proses (unit operasi) serta untuk seluruh pabrik, energi dan diagram neraca massa harus ditarik.Output dari proses ini adalah produk akhir yang dihasilkan di pabrik.Contoh: Proses-flow diagram - bahan baku untuk produk jadi: Papermaking adalah proses energi tinggi mengkonsumsi. Sebuah aliran proses khas dengan aliran energi listrik & termal untuk pabrik kertas limbah terpadu berbasis diberikan pada Gambar 4.5 Gambar 4.5: Proses Flow Diagram Pulp & Paper PulpingKneadingBleach Kertas PulpingMechanicalPulpingWaste PlantBleach IndustryBarkingChippingChemical concentrationEnergy PlantLiquor RecoveryRecausticizationStock PreparationFormingPressingDryingRefinerBark (BBM) ElectricitySteamElectricityTreesUsed makingSteamElectricitySteamElectricitySteamElectricityElectricityPaper PaperSteamElectricityElectricityFuelElectricitySteamElectricitySteamElectricityWood RecoveryPaper PreparationPulpingBleachingChemical______________________________________________________________________________________Biro Efisiensi Energi 974. Bahan dan Neraca Energi4.6 Fasilitas sebagai Sistem EnergiAda berbagai sistem energi / jasa utilitas menyediakan jenis yang dibutuhkan energi sekunder seperti steam, udara tekan, air dll dingin ke fasilitas produksi di pabrik. Sebuah sistem pabrik khas energi ditunjukkan dalam Gambar 4.6. Meskipun berbagai bentuk energi seperti batubara, minyak, listrik dll memasuki fasilitas dan melakukan tugasnya atau pemanasan, energi yang dipancarkan biasanya dalam bentuk panas suhu rendah. MaterialEnergy baku Fasilitas / UtilityProduction FacilityTransformerDG SetBoilersChillersWater SuppliesAir compressorsEnergyInputHeatOutputProduct (Batubara, minyak, gas, listrik) Air WaterCompressed ElectricitySteamChilled (Limbah Streaming-buang gas, uap air, panas dan emisi) Energi ConversionEnergy ConversionEnergy UtilisationWater UtilisationEnergyGambar 4.6: Pabrik Sistem EnergiPenggunaan energi di pabrik secara keseluruhan dapat dibagi menjadi berbagai bentuk seperti: energi listrik, yang biasanya dibeli sebagai HT dan diubah menjadi pasokan LT untuk penggunaan akhir. Beberapa pabrik menghasilkan listrik sendiri dengan menggunakan set DG atau pembangkit tenaga listrik. Fuels seperti minyak tungku, batubara yang dibeli dan kemudian diubah menjadi uap atau listrik. Boiler menghasilkan uap untuk pemanasan dan pengeringan permintaan Menara pendingin dan sistem pasokan air pendingin untuk permintaan pendinginan Air kompresor dan dikompresi sistem udara pasokan untuk kebutuhan udara tekanSemua sistem energi / utilitas dapat diklasifikasikan ke dalam tiga bidang seperti pembangkit, distribusi dan pemanfaatan untuk pendekatan sistem dan analisis energi.Beberapa contoh untuk energi, distribusi dan pemanfaatan pembangkit ditunjukkan di bawah ini untuk boiler, cooling tower dan dikompresi sistem udara energi.______________________________________________________________________________________Biro Efisiensi Energi 984. Bahan dan Neraca EnergiBoiler Sistem: Boiler dan pendukungnya harus dianggap sebagai suatu sistem untuk analisis energi. Manajer energi dapat menyusun diagram seperti yang diberikan pada Gambar 4.7 untuk keseimbangan energi dan material dan analisis. Diagram ini meliputi subsistem banyak seperti sistem pasokan bahan bakar, pembakaran sistem udara, umpan boiler sistem pasokan air, pasokan uap dan sistem gas buang buang.5 Bar, Comp. udara / uapatomisasiFur.OilTangki4,5 KL Heater/3.5 kwFilter unit3 Bar180o CBio Gas dari ETP75 KW35640m3540mm WCUdaraKondensat kembaliKondensattangki 25m3Deareator10m3LP dosis(Oxytreat)8,95 KW36 m3/jam1.5m4,5 KW48,1 m3/jam21,5 jutaDM tangki airBlowdowntangki2,8 KW48.1 m3/hr21.5m250 m3MengurasHP Dosis(Phosphate)Uap12 Bar/190o C170oC125o CEconomiser 160o C66mCerobongBOILER30 TPH12 BarGambar 4.7 Boiler Pabrik Sistem Diagram Aliran EnergiFDPenggemarPendingin Tower & Sistem Air Minum Cooling: Air pendingin adalah salah satu dari tuntutan utilitas umum di industri. Sebuah diagram lengkap dapat ditarik menunjukkan menara pendingin, pompa, kipas angin, penukar panas proses dan jalur kembali seperti yang diberikan pada Gambar 4.8 untuk audit energi dan analisis. Semua penggunaan akhir dari air pendingin dengan jumlah aliran harus ditunjukkan dalam diagram. Gambar 4.8 Pendingin Water Tower SystemM3/hr200010600170220VAHP-CondensorInstrument Air Compressor-Inter cooler-Setelah coolerProcess Air Compressor Cooler-udara panas coolerBrine Pabrik-Kondensor-Minyak CoolerSolvent Pemulihan-Kolom Kondensor-Produk CoolerBoiler Pabrik-FW Pompa-Gland CoolingFermentor-germinator-Prefermentor- fermentor-ContinuousSteriliserIron CorrosionTestDrain, 2m3/hrDG Air TowerSoft SetCooling Tank200 Pukulan m3DrainContinuous down15 m3/jam (0.3%) Pendingin Tower5000 m3/hr370kw2500 m3/hr41.5 mHeavy BlowdrainFlow Meter3000 m3/hr32o CFAN 4 Nos x 30kwPumpPump 30kw1.538.540 m3/jam______________________________________________________________________________________Biro Efisiensi Energi 994. Bahan dan Neraca EnergiSistem kompresi udaraKompresi udara adalah media yang serbaguna dan aman untuk penggunaan energi dalam pabrik. Sebuah kompresi udara khas generasi, distribusi dan pemanfaatan diagram diberikan pada Gambar 4.9. Energi analisis dan praktik terbaik tindakan harus tercantum dalam semua tiga bidang. 110kw850 m3/hr.110kw850 m3/hr.110kw850 m3/hr.Air Receiver7 BarsActivatedAluminaDrierChilledWater HeatExchangerN2Plant5 BarsN2ReceiverVentCentrifuge (Ekstraksi) Westfalia (Ekstraksi) FermenterFilter PressInstrumentation & ControlsExtraction Filter PressBoilerAtomisationMoistureDrainReceiverCompressor -3 No.Two panggung, doubleacting, reciprocating, air didinginkan non-dilumasi, berat duty530 Nm3/jam for150 minutes/day225 Nm3/jam GENERATIONDISTRIBUTIONUTILISATION / END PENGGUNAAN APPLICATIO630 Nm3/hrAir150 Nm3/hrN2Figure 4.9 Instrumen Air System4.7 Bagaimana Carryout Bahan dan Energi (M & E) Balance?Bahan dan Energi neraca penting, karena mereka memungkinkan untuk mengidentifikasi dan mengukur kerugian yang sebelumnya tidak diketahui dan emisi. Ini neraca juga berguna untuk memantau perbaikan yang telah dilakukan dalam sebuah proyek yang sedang berlangsung, saat mengevaluasi manfaat biaya. Bahan baku dan energi dalam setiap aktivitas manufaktur tidak hanya komponen biaya utama tetapi juga sumber utama pencemaran lingkungan. Inefisiensi penggunaan bahan baku dan energi dalam proses produksi tercermin sebagai limbah.Pedoman untuk M & E Balance Untuk aliran produksi yang kompleks, lebih baik untuk pertama menyusun materi secara keseluruhan dan keseimbangan energi. Sementara putus total sistem, pilih, sederhana diskrit sub-sistem. Diagram aliran proses bisa berguna di sini. Pilih amplop material dan keseimbangan energi sehingga, jumlah aliran masuk dan keluar, adalah yang terkecil mungkin. Selalu memilih aliran recycle (materi dan energi) dalam amplop. Unit pengukuran dapat meliputi, faktor waktu atau hubungan produksi. Pertimbangkan batch penuh sebagai acuan dalam kasus operasi batch. Adalah penting untuk memasukkan start-up dan membersihkan konsumsi operasi (bahan dan sumber daya energi (M & E).______________________________________________________________________________________Biro Efisiensi Energi 1004. Bahan dan Neraca Energi Hitung volume gas pada kondisi standar. Dalam kasus kerugian shutdown, rata-rata dalam jangka panjang mungkin diperlukan. Sorot kerugian dan emisi (M & E) pada operasi beban bagian jika lazim. Untuk setiap aliran, di mana berlaku, menunjukkan kualitas energi (tekanan, temperatur, entalpi, Kcal / jam, KW, Amps, Volts dll). Sambil menyiapkan M & E neraca, ketepatan data analitis, aliran dan energi pengukuran harus akurat terutama dalam hal referensi rentang waktu singkat.Bahan dan energi (M & E) neraca sepanjang pedoman di atas, yang perlu dikembangkan di berbagai tingkatan.1. Secara keseluruhan M & E balance: Ini melibatkan stream input dan output untuk pabrik lengkap.2. Bagian bijaksana M & E neraca: Dalam urutan proses, aliran material dan neraca energi ini harus dibuat untuk setiap bagian / departemen / biaya pusat. Hal ini akan membantu untuk memprioritaskan bidang fokus untuk peningkatan efisiensi.3. Peralatan-bijaksana M & E neraca: M & E neraca, untuk peralatan kunci akan membantu menilai kinerja peralatan, yang pada gilirannya akan membantu mengidentifikasi dan mengukur kerugian energi dan material dapat dihindari.Energi dan Massa Prosedur Balance Perhitungan:Keseimbangan Energi dan Massa adalah prosedur perhitungan yang pada dasarnya memeriksa apakah langsung atau tidak langsung energi yang diukur dan arus massa berada dalam perjanjian dengan prinsip-prinsip konservasi energi dan massa.Keseimbangan ini adalah yang paling penting dan merupakan alat yang sangat diperlukan untuk pemahaman yang jelas tentang situasi energi dan massa dicapai dalam praktek.Untuk menggunakannya dengan benar, prosedur berikut harus digunakan: Jelas mengidentifikasi masalah yang akan diteliti. Tentukan batas yang membungkus seluruh sistem atau sub-sistem yang akan dianalisis. Memasuki dan meninggalkan aliran massa dan energi harus diukur pada batas. Batas harus dipilih sedemikian rupa sehingga:a) Semua arus yang relevan harus menyeberanginya, semua non-relevan arus berada dalam batas.b) Pengukuran pada batas harus dimungkinkan dengan cara yang mudah dan akurat. Pilih periode pengujian yang tepat tergantung pada jenis proses dan produk. Melakukan pengukuran. Hitung aliran energi dan massa. Pastikan keseimbangan energi dan massa. Jika neraca berada di luar batas yang dapat diterima, kemudian ulangi pengukuran. Pelepasan energi atau digunakan dalam proses endotermik dan eksotermik harus dipertimbangkan dalam keseimbangan energi.______________________________________________________________________________________Biro Efisiensi Energi 1014. Bahan dan Neraca EnergiContoh / Formulai) Energi Disediakan oleh Pembakaran: Q = Bahan Bakar dikonsumsi x Gross Calorific nilaiii) Energi Listrik Disediakan oleh: Q = kWh x 860 KkalDimana, Q = energi panas yang dihasilkan oleh laju aliran listrik (kkal / jam)iii) Persamaan Kontinuitas A1V1 = A2V2 v1 v2Dimana, V1 dan V2 adalah kecepatan dalam m / s, 'v1' dan 'v2' volume tertentu dalam m3/kg dan 'A' adalah luas penampang pipa di m2.iv) Panas penambahan / penolakan fluida = mCpTdi mana, m adalah massa dalam kg, Cp adalah panas spesifik dalam kKal / kg.C, AT adalah perbedaan suhu di k.Contoh-1: Panas Neraca dalam BoilerSebuah keseimbangan panas adalah suatu usaha untuk menyeimbangkan energi total yang masuk sistem (misalnya boiler) terhadap yang meninggalkan sistem dalam bentuk yang berbeda. The Gambar 4.10 mengilustrasikan keseimbangan panas dan kerugian yang berbeda terjadi sementara menghasilkan uap.Gambar 4.10Dry Gas Buang RugiPanas karena radiasi & losslainnya terhitung kerugian1,7%HeatlossduetohydrogeninfuelPanas akibat hilangnya kelembaban dalam bahan bakar0,3%2,4%Panas akibat hilangnya kelembaban di udaraPanas akibat terbakar dalam residu loss1,0%12,7%Bahan bakar100%Steam Boiler73,8% Panas di Steam8,1%Contoh-2: Mass Balance di Pabrik SemenProses semen melibatkan gas, aliran cair dan padat dengan panas dan perpindahan massa, pembakaran bahan bakar, reaksi senyawa klinker dan reaksi kimia yang tidak diinginkan yang meliputi belerang, klor, dan Alkalies.Keseimbangan tipikal ditunjukkan pada gambar 4.11 (Sumber: Berdasarkan angka dari usulan BAT, Austria 1.996 Cembureau untuk keseimbangan Misa untuk produksi semen 1 Kg)______________________________________________________________________________________Biro Efisiensi Energi 1024. Bahan dan Neraca EnergiGambar 4.11Contoh-3: Perhitungan Mass Balance Masalah ini menggambarkan bagaimana perhitungan neraca massa dapat digunakan untuk memeriksa hasil dari studi pemantauan polusi udara. Sebuah filter kain (bag filter) digunakan untuk menghapus debu dari aliran gas inlet sehingga aliran gas stopkontak memenuhi standar emisi yang diperlukan dalam industri kimia semen, pupuk dan lainnya.Selama studi pemantauan polusi udara, aliran gas masuk ke bag filter adalah 1,69,920 m3/jam dan beban debu 4577 mg/m3. Gas Outlet aliran dari bag filter adalah 1,85,040 m3/jam dan beban debu 57 mg/m3.Berapa jumlah maksimum abu yang harus dikeluarkan per jam dari hopper bag filter berdasarkan hasil tes?______________________________________________________________________________________Biro Efisiensi Energi 1034. Bahan dan Neraca EnergiGambar 4.12 Konservasi MatterSolusi:Berdasarkan neraca debu,Massa (di) = Massa (keluar)Gas debu aliran inlet = outlet gas aliran debu + Hopper Ash1. Hitung inlet dan jumlah gerai debu di kg per jamInlet kuantitas debu = 169.920 (m3/jam) x 4577 (mg/m3) x 1/1000000 (kg / mg) = 777,7 kg / jamOutlet kuantitas debu = 185.040 (m3/jam) x 57 (mg/m3) x 1/1000000 (kg / mg) = 10,6 kg / jam2. Hitung jumlah abu yang harus dihapus dari hopper per jamHopper abu = Inlet gas kuantitas debu - Outlet gas kuantitas debu= 777,7 kg / jam - 10,6 kg / jam= 767,1 kg / jam______________________________________________________________________________________Biro Efisiensi Energi 104Contoh-4: Bahan Kebutuhan untuk Operasi ProsesSebuah scrubber digunakan untuk menghapus bahan halus atau debu dari aliran gas inlet dengan semprotan cairan (biasanya air) sehingga stopkontak aliran gas memenuhi proses yang diperlukan atau standar emisi.Berapa banyak air yang harus terus ditambahkan ke wet scrubber yang ditunjukkan pada Gambar di bawah ini untuk menjaga unit berjalan? Setiap aliran diidentifikasi oleh sejumlah terletak di simbol berlian. Stream 1 adalah cairan resirkulasi aliran sungai kembali ke scrubber dan itu adalah 4,54 m3/jam. Cairan yang menarik untuk pengolahan dan pembuangan (aliran 4) adalah 0,454 m3/jam kg.Asumsikan bahwa aliran gas inlet (nomor 2) benar-benar kering dan aliran outlet (nomor 6) memiliki 272.16 kg / jam dari kelembaban menguap di scrubber. Air yang ditambahkan ke scrubber adalah aliran nomor 5.Gambar 4.13 Contoh Neraca BahanSolusi:Langkah 1. Lakukan keseimbangan materi sekitar scrubber.1. Untuk Streaming 6, mengkonversi dari kg / jam untuk m3/jam untuk menjaga unit yang konsisten. Faktor konversi di bawah ini hanya berlaku untuk air murni.Aliran 6 = 272.16 kg / jam x m3/1000 kgBiro Efisiensi Energi 1054. Bahan dan Neraca Energi= 0,272 m3/jam2. Mengatur persamaan keseimbangan material dan memecahkan Streaming 3.Masukan Scrubber = output ScrubberStream 1 + Streaming 2 = 3 + Streaming Streaming 64.54 m3/jam + 0 = y + 0,272 m3/jam m3/jamAliran 3 = y m3/jam = 4.27 m3/jamLangkah 2. Lakukan keseimbangan materi di sekitar tangki resirkulasi. Memecahkan Aliran 5.Tank input = output TankStreaming 3 + Streaming 5 = 1 + Streaming Streaming 44,25 m3/jam + x m3/jam = 4,54 m3/jam + 0,454 m3/jamAliran 5 = x m3/jam = 5 m3/jam - 4.27 m3/jam= 0.73 m3/jamJika itu adalah untuk menghitung hanya air makeup pada 5,Aliran 5 = 4 + Streaming Streaming 6= 0,454 + 0,272= 0.73 m3/jamSalah satu langkah kunci dalam memecahkan Contoh 4 menggambar sketsa sederhana dari sistem. Hal ini mutlak diperlukan sehingga memungkinkan untuk melakukan neraca material. Gambar ini adalah langkah pertama yang berharga ketika memecahkan berbagai masalah, bahkan yang tampak sederhana.Gambar ini adalah cara yang sangat berguna untuk meringkas apa yang kita ketahui dan apa yang kita perlu tahu. Ini membantu memvisualisasikan solusi. Jika masalah melibatkan jumlah dimensi (seperti jumlah aliran sungai), dimensi harus disertakan pada sketsa. Mereka berfungsi sebagai pengingat dari kebutuhan untuk mengkonversi data ke dalam unit yang konsisten.

4. Bahan dan Neraca Energi

PERTANYAAN1.Gambarkan output diagram masukan khas untuk proses dan menunjukkan masukan energi berbagai.2.Apa tujuan dari materi dan keseimbangan energi?3.Bagaimana diagram Sankey berguna untuk analisis energi?4.Menggambar diagram alir proses untuk setiap pembuatan produk.5.Daftar ke berbagai pedoman yang diperlukan untuk bahan dan keseimbangan energi.6.Keseimbangan materi didasarkan pada(A) Massa (b) Volume (c) Konsentrasi (d) Suhu7.Biskuit harus dipanggang dalam oven terus menerus. Kadar air inlet adalah 25%. Kelembaban outlet 1%. Produksi adalah 2 ton / jam pada basis kering. Membuat neraca bahan dan mencari tahu berapa banyak jumlah kelembaban dihapus per jam.8.Sebuah tungku yang sarat dengan bahan pada 5 T / jam. Kerugian skala yang 2%. Cari tahu output materi?9.Dalam suatu heat exchanger, inlet dan outlet suhu air pendingin 28oC & 33 oC. Sirkulasi air pendingin adalah 200 liter / jam. Cairan Proses memasuki penukar panas pada 60 oC dan daun pada 45 oC. Cari tahu laju aliran fluida proses?(Cp cairan proses = 0,95)10.Steam boiler output diukur dengan mengukur air umpan. Tingkat tangki membaca 8:00-8:00 adalah 600 m3. Pukulan terus menerus turun diberikan pada 1% dari laju umpan boiler selama periode di atas. Cari tahu uap aktual rata-rata yang disampaikan per jam?11.Berikut ini adalah kebutuhan air pendingin untuk industri proses:Penukar panas 1: 300 m3 / jam. pada 3 kg/cm2Penukar panas 2: 150 m3 / jam. sebesar 2,5 kg/cm2Penukar panas 3: 200 m3 / jam. pada 1 kg/cm2Cari tahu kebutuhan air pendingin total per jam untuk pabrik?(Semua penukar panas yang secara paralel)12.Dalam pengering, kondensat diukur menjadi 80 kg / jam. The flash steam dihitung menjadi 12 kg / jam. Cari tahu konsumsi steam aktual dari pengering?

REFERENSI1. Audit energi laporan Dewan Produktivitas Nasional2. Energi Manajemen Handbook, John Wiley and Sons - Wayne C. Turner3. Satuan Operasi dalam Pengolahan Makanan, RL Earle, NZIFSTBiro Efisiensi Energi