สมดุลมวลสาร

แนวคิดพื้นฐานเรื่องสมดุลมวลสาร (material balance หรือ mass balance) และสมดุลพลังงาน (energy balance) ถือว่าสำคัญค่อนข้างมากนะครับในการออกแบบกระบวนการผลิต เพราะว่ามันสามารถบ่งชี้ได้ถึงประสิทธิภาพในการใช้ทรัพยากร เฉพาะพื้นฐานเรื่องนี้ เรายังสามารถนำไปแตก และต่อยอดไปยังกระบวนการคิดต่างๆได้มากมาย เอาแค่การออกแบบเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนทั่วไป ก็ต้องเริ่มมาจากการคำนวณมวลของไหลเข้าออกระบบ และพลังงานเข้า-ออก น่าจะนึกภาพกันออกนะครับ ตัวอย่างเช่นถ้าเราคำนวณอัตราการไหลของอุปกรณ์ที่เราคำนวณไม่ถูกต้อง ปล่อยให้เกิดการใช้พลังงานไม่คุ้มค่ากับการลงทุน เช่นประสิทธิภาพของพลังงานที่เข้าต่อออกทำมาได้แค่ 20-30% ถือว่าแย่แล้ว ซึ่งจะมีผลต่อกระบวนแปรรูป เราอาจจะต้องกลับมานั่งทบทวนใหม่ด้วยว่าในขอบเขตศึกษา เราใส่ปัจจัยครบหรือเปล่าด้วย 

การคำนวณในเรื่องสมดุลมวลสารนั้นมีคอนเซปท์ง่ายๆ คือ มวลสารเข้า เท่ากับ มวลสารออก + มวลสารที่สะสม เท่านั้นครับ ซึ่งเราก็ควรจะมีความเข้าใจถึงกระบวนการของระบบที่เราสนใจเป็นอย่างดี จึงจะทำให้การคำนวณได้ผลที่ไม่คลาดเคลื่อนมากไปจากการปฏิบัติจริงมากนักขั้นตอนในการคำนวณปัญหาสมดุลมวลสารทำได้ตามลำดับขั้นตอนตามนี้

1. วาดแผนผังกระบวนการและกำหนดทิศทางเข้าออกของสสารภายในระบบ
2. ตั้งสมดุลมวลสารรวม
3. ตั้งสมดุลมวลสารย่อย
4. และทำการแก้สมการตามหลักของคณิตศาสตร์