Закон сохранения массы

B покоящейся системе законы сохранения массы и энергии означают, что внутри системы они могут превращаться, оставаясь в совокупности неизменными. Если система состоит из нескольких компонентов k и одной фазы Ф, то при отсутствии химических взаимодействий по закону сохранения массы сумма масс всех компонентов должна быть равна массе всей системы:

М₁ + М₂ +….+ М_n = М или

Если система имеет несколько (m) фаз Ф И один компонент, то по закону сохранения массы сумма масс всех фаз должна быть равна общей массе системы:

М_Ф1 + М_Ф2 +….+ М_Фn = М или

Из последнего выражения закона сохранения массы следует, что чем больше станет масса одной фазы, тем меньше будет масса другой, но сумма масс всех фаз останется неизменной. С помощью рассмотренных выше двух предельных случаев можно получить балансовые уравнения для каждого компонента и каждой фазы, участвующих в процессе.

Обычно в процессах все вещества находятся в движении или, как принято говорить, в потоке. Под потоком понимают перемещение какой-либо среды в пространстве. Наиболее часто инженеру-технологу приходится иметь дело с конвективными потоками, которые характеризуются движением множества частиц под действием какой-либо силы из одного места пространства в другое. Если конвективный поток отнесен к единице площади, через которую он переносится, то говорят о плотности конвективного потока. Плотность потока является вектором, направление которого совпадает с направлением движения потока.

Размерность плотности потока [q] = [ед. количества/(м²с)].

Для характеристики любой системы достаточно трех потоков: массы (или компонента), теплоты (или энтальпии) и импульса.

В тех случаях, когда баланс составляют для части аппарата или малой области пространства (например, при выводе дифференциальных уравнений), существенными могут быть не только конвективные, но и молекулярные составляющие потоков - например, за счет диффузии (если среда, протекающая через рассматриваемый объем, имеет неравномерное распределение концентраций).

Законы сохранения массы, энергии и импульса обычно рассматривают совместно. Поэтому и подход к составлению балансов этих субстанций должен быть идентичным.