השתמשו בתנאי ייחוס עקביים לגז, הבדילו בין ספיקת רכיב לספיקת הגז הכוללת, והימנעו מספירה כפולה של הפסדי לכידה, השבה או תפעול.
כתוב תחילה את גבול החישוב
מאזן מסה מועיל עוקב אחר CO₂ מנקודת מקור מוגדרת לנקודת מוצר מוגדרת. CO₂ זמין במקור, CO₂ שאושר בהזנה, נוזל שהושב ומוצר שניתן לשווק הם כמויות שונות. לפני הזנת מספרים, קבעו איזו כמות מד הספיקה מציג ואילו הפסדים נכללים בשיעור ההשבה. כך נמנע ערבוב של גבולות שונים בתוצאה שנראית מדויקת.
באומדן ראשוני פשוט, מספר הטונות המושבות בשנה שווה לכמות ה־CO₂ הזמינה בקילוגרמים לשעה, כפול שיעור ההשבה הכולל וכפול שעות הפעילות, חלקי 1,000. אם נתון הקלט כבר מתאר את קיבולת אספקת המוצר הנוזלי, אין להחיל שוב את שיעור ההשבה. כמו כן, אם שעות הפעילות כבר אינן כוללות השבתה מתוכננת, אין להפחית את אותה השבתה פעמיים.
המירו נפח לפי התנאים המוצהרים שלו
במודל הגז האידיאלי להערכה ראשונית שבו אנו משתמשים כאן, ספיקת המסה של CO₂ שווה לספיקה הנפחית הכוללת של הגז כפול הלחץ המוחלט, השבר המולי של CO₂ והמסה המולרית, חלקי קבוע הגזים והטמפרטורה המוחלטת. אפשר לכלול מקדם דחיסות כאשר זמין ערך מתאים לגז אמיתי. הדוגמה באתר המנורמלת לתנאי ייחוס משתמשת ב-0°C, בלחץ מוחלט של 101.325 kPa וב-Z = 1.
עם מסה מולרית של CO₂ בגובה 44.0095 kg/kmol והקבוע R = 8.314462618 kPa·m³/(kmol·K), מתקבלת מסה של כ-1.9635 kg של CO₂ אידיאלי לכל מטר מעוקב בתנאי הייחוס שצוינו. זהו קירוב מוצהר, ולא צפיפות אוניברסלית לכל טמפרטורה או לחץ. בחישוב מפורט של המתקן יש להשתמש במודל מתאים של תכונות תרמופיזיקליות.
דוגמת חישוב: זרם גז עשיר ב-CO₂
הנח זרימת גז מעורבת יבשה להמחשה של 1,000 Nm³/h, עם 98% CO₂ על אותו בסיס יבש. CO₂ זמין הוא בערך 1,000 × 0.98 × 1.9635 = 1,924.2 kg/h. בהשבה כללית משוערת של 90%, המוצר הוא כ-1,731.8 kg/h. במהלך 8,000 שעות עבודה, החשבון נותן כ-13,854 t/year.
הנחות אלו אינן מתארות תוצאה מדודה מהמפעלים שלנו. הם מראים כיצד היחידות מתחברות. התוצאה עדיין דורשת השוואה עם זמינות איסוף, זרימת שיא, קבלת מוצר, אחסון ודרישת לקוחות. קיבולת עיצוב הציוד עשויה להיות שונה משיעור המוצר הממוצע מכיוון שהמקור משתנה לאורך זמן.
הפרד לכידה מההשבה במורד הזרם
מקור מדולל יכול לכלול שני חלקים נפרדים: ה-CO₂ הנלכד מהגז המעורב וה-CO₂ הנלכד שנשמר כמוצר סופי. אם מניחים שהלכידה היא 85% והשבה במורד הזרם 95%, החלק המשולב שלהם הוא 0.85 × 0.95 = 0.8075, או 80.75%. אל תכפיל לאחר מכן בשבר השבה כולל אחר שנועד לייצג את אותם הפסדים.
מקטע איסוף עשוי להיות רלוונטי גם אם רק חלק מגז המקור שנוצר מתקבל. הוא שייך למאזן רק כאשר הוא אינו נכלל כבר בספיקה הזמין הנמדד. כתוב כל זרם והפסד פעם אחת. דיסציפלינה פשוטה זו חשובה יותר מהוספת מקומות עשרוניים נוספים לנתוני קלט לא ודאיים.
דע מה התוצאה לא יכולה לקבוע
האריתמטית מעריכה את הכמות. הוא אינו מפגין התאמה בדרגת מזון, הסרת מזהמים, עומס קירור, הספק מדחס או טווח תנאי הפעלה בטוחה. מקור עם ניתוח חלקי צריך לייצר רשימה של נתונים חסרים במקום אישור איכות. מאזן מסה נכון עדיין יכול לתאר פרויקט לא כלכלי או לא מתאים.
לצורך הערכה מסחרית, השווה מוצר שנתי מקובל עם ביקוש פנימי שמיש או רכישה צפויה ומבוססת של לקוחות חיצוניים. אם המפעל היה יכול להשיב 8,000 טון אבל השוק מקבל רק 5,000, הקצאת ערך מכירה מלא לכל 8,000 מגדילה את ההזדמנות. שמרו על ההבחנה בין פוטנציאל השבה טכני, ייצור מתוכנן וטונות סחירות כאשר דנים איתנו על התוצאה.
שאלות טכניות נפוצות
האם Nm³/h זהה ל-m³/h בפועל?
לא. נפח מנורמל מתייחס לתנאי ייחוס מוצהרים. נפח בפועל מתייחס לתנאים בנקודת המדידה.
האם יש ליישם ריכוז CO₂ על קלט של ק”ג CO₂/שעה?
לא. הקלט הזה כבר מתאר את רכיב ה-CO₂. יש צורך בריכוז בעת המרת מדידת גז מעורב הכוללת מתאימה.
בדוק את החישוב לפני המרתו לקיבולת ציוד
| בדוק | פרשנות נכונה |
|---|---|
| 1,000 Nm³/h הוא גז יבש; CO₂ הוא 98% על בסיס יבש | השתמשו בספיקת הגז על בסיס יבש יחד עם חלקו של CO₂ על אותו בסיס יבש. |
| 1,000 m³/h הוא גז רטוב בפועל | השתמש בלחץ מוחלט, טמפרטורה, מקדם דחיסות ושבר CO₂ רטוב בפועל; אין להכפיל בצפיפות המצב הנורמלי. |
| ההשבה היא 90% מה-CO₂ שנאסף | אל תחיל שוב את אותו הפסד של 10% בשעות הפעילות השנתיות. |
| 8,000 שעות פעילות כבר לא כוללות זמן השבתה | החל גורם זמינות נפרד רק אם הוא מייצג הפסדי זמן נוספים, מזוהים בבירור. |
ב-15°C במקום 0°C, אותו נפח גז אידיאלי מכיל כ-5.2% פחות מסה באותו לחץ. תווית כגון “סטנדרטית” ללא טמפרטורת התייחסות יכולה אפוא לגרום לשגיאה מהותית בקביעת גודל הציוד. בלחץ גבוה, השתמש במשוואת מצב מתאימה או בחישוב תכונה מאומתת במקום להניח Z = 1.
הפניות טכניות
- NIST Chemistry WebBook: פחמן דו חמצני — מסה מולקולרית 44.0095 ונתוני מעברי פאזה של CO₂.
- NIST CODATA: קבועים פיזיקליים בסיסיים – קבוע גז מולרי R = 8.314462618 J mol−1 K−1 על הבסיס המולארי הנקוב.
החל את זה על הפרויקט שלך
פתח את כלי הערכת המקור כדי לתעד את ההנחות של מאזן המסה וההערכה הכלכלית. לתכנון המותאם לפרויקט, שתפו אותנו בניתוח הגז ובמפרט המוצר.
אנו מפרסמים מדריך זה בתור YTC. מדיניות העריכה שלנו מסבירה את בדיקת המקורות, הסיוע בבינה מלאכותית ואופן הדיווח על תיקון. הדוגמאות אינן מהוות התחייבות לביצועי המתקן.