Calcolatore concentrazione serbatoio
Un serbatoio di volume 100 alimentato con portata 5 e salamoia di concentrazione 2, partendo da acqua pura, arriva a 0,7869386806 dopo 10 unità di tempo, verso il valore di ingresso 2. Gratis nel suo browser.
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Esempio risolto
- Volume
- 100
- Portata
- 5
- Concentrazione in ingresso
- 2
- Concentrazione iniziale
- 0
- Tempo
- 10
- Concentrazione
- 0,7869386806
- Quantità di sale
- 78,6938680575
- Concentrazione di equilibrio
- 2
- Fattore esponenziale
- 0,6065306597
Un serbatoio di miscela ben agitato con portate di ingresso e uscita uguali è l'equazione differenziale lineare del primo ordine classica del bilancio di massa del sale. Studenti, tutor e ingegneri di processo hanno bisogno della concentrazione a un istante scelto senza riderivare il fattore integrante in ogni compito o esercitazione di laboratorio. Questo calcolatore di concentrazione in serbatoio di miscela accetta il volume del serbatoio, la portata volumetrica, la concentrazione in ingresso, la concentrazione iniziale e il tempo trascorso, quindi restituisce la concentrazione in forma chiusa C(t), la quantità di sale Q uguale a C per V, la concentrazione di equilibrio e il fattore esponenziale di decadimento che moltiplica lo scostamento iniziale rispetto alla forza di ingresso.
Modello di miscela a volume costante e forma chiusa di C(t)
Si assuma un serbatoio di volume fisso V perfettamente miscelato, così che la concentrazione di uscita coincida sempre con la concentrazione istantanea del serbatoio C(t). La massa di sale Q(t) è C(t) per V. È un'equazione differenziale ordinaria lineare del primo ordine a coefficienti costanti.
Se la portata è zero, il fattore esponenziale è uno per ogni tempo finito e il serbatoio conserva semplicemente C0 invariata. Il tempo di residenza idraulica τ vale V su r quando r è positivo; dopo alcuni multipli di τ il serbatoio ha in gran parte dimenticato la condizione iniziale e si colloca vicino alla concentrazione di ingresso.
Questa capacità valuta quella forma chiusa a un solo istante richiesto; non integra numericamente passo per passo, non gestisce volume variabile né portate di ingresso e uscita disuguali, e non modella la miscela incompleta.
Dove si usa questo modello di serbatoio
I corsi di equazioni differenziali assegnano problemi di serbatoio di sale ogni semestre: acqua pura che lava un serbatoio di salamoia, oppure salamoia più forte alimentata a un serbatoio che inizia senza sale. Gli apprendisti hanno bisogno di un oracolo deterministico allineato alla forma chiusa del libro per controllare l'algebra senza attendere le ore di ricevimento. L'ingresso non valido non viene addebitato.
Mantenga le richieste piccole, fissi nei test i campi arrotondati e otterrà concentrazioni riproducibili per compiti, plugin LMS e worker di edge senza montare un'infrastruttura di matematica simbolica propria.
Casi d'uso
Valutazione automatica LMS di item sul serbatoio di sale
Confronti le risposte dell'apprendista con la concentrazione e la quantità di sale deterministiche e tratti tempo negativo o volume non positivo come ingresso non valido invece di un falso accordo numerico.
Notebook di processo e ambientali
Stimi quanto un serbatoio agitato continuo si avvicina alla concentrazione di ingresso dopo un tempo di esercizio quando ingresso e uscita coincidono e la miscela è ideale.
Domande frequenti
Quali ipotesi usa il modello?
Volume del serbatoio costante (portata di ingresso uguale a quella di uscita), miscela perfetta così che la concentrazione di uscita uguali quella del serbatoio, e concentrazione di ingresso costante. Volume variabile e serbatoi multi-ingresso restano fuori ambito.
Cosa succede quando la portata è zero?
Il fattore esponenziale è 1 per ogni t finito, quindi la concentrazione resta al valore iniziale C0.
Che concentrazione raggiunge un serbatoio di volume 100 dopo 10 unità di tempo?
Con portata 5, concentrazione in ingresso 2 e partenza da 0, raggiunge 0,7869386806 e contiene quindi 78,6938680575 unità di sale. Il fattore esponenziale rimanente è 0,6065306597.
A quale concentrazione tende il serbatoio nel lungo periodo?
Tende alla concentrazione in ingresso, cioè l’equilibrio indicato dal calcolatore. Il rapporto tra volume e portata, 20 nell’esempio, è il tempo di permanenza; dopo alcuni suoi multipli il valore iniziale conta pochissimo.
Quali unità devo usare?
Qualsiasi sistema coerente. Il volume e la portata moltiplicata per il tempo devono avere la stessa unità di volume, le due concentrazioni la stessa unità di massa per volume, e il tempo deve corrispondere a quello della portata.
Strumenti correlati
Per sviluppatori — accesso via API
Tutto quello che vedi in questa pagina è disponibile anche via API. Questa sezione è per i team che vogliono integrarlo nei propri sistemi; chi non ne ha bisogno può semplicemente usare lo strumento qui sopra.
Endpoint
Autenticazione con Bearer token: un POST mette in coda l'attività e il risultato arriva via webhook o link firmato.
Chiamala dal tuo stack
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-H "Content-Type: application/json" \
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req, _ := http.NewRequest("POST", "https://api.kit.forhosting.com/calculus/mixing-tank-concentration", body)
req.Header.Set("Authorization", "Bearer "+os.Getenv("KIT_KEY"))
req.Header.Set("Content-Type", "application/json")
res, _ := http.DefaultClient.Do(req)Esempio di richiesta
{
"volume": 100,
"flow_rate": 5,
"inlet_concentration": 2,
"initial_concentration": 0,
"time": 10
}Esempio di risposta
{
"task_id": "tsk_a1b2c3d4e5f6a1b2c3d4e5f6",
"type": "calculus.mixing_tank_concentration",
"status": "queued",
"_links": {
"result": "/tasks/tsk_…/result"
}
}L'API è asincrona: ricevi subito un task_id e puoi fare polling fino a 1 richiesta al secondo.
Prezzi
Prezzo pubblicato, senza token né crediti. Se l'attività fallisce, non paghi.
Errori
| HTTP | Codice | Significato |
|---|---|---|
401 | unauthorized | Chiave API mancante o non valida: controlla l'header Authorization. |
402 | insufficient_balance | Credito esaurito: ricarica per continuare a eseguire attività. |
404 | unknown_type | Tipo di attività sconosciuto: controlla il campo type della richiesta. |
429 | rate_limited | Troppe richieste in poco tempo: rallenta e riprova tra qualche secondo. |
Note tecniche
La validazione fallita non viene addebitata; le chiamate riuscite usano il prezzo base pubblicato $0.002 senza token di modello e senza rete in uscita.
Modello di miscela a volume costante e forma chiusa di C(t)
Il liquido entra con portata volumetrica r e concentrazione di sale disciolto c_in e esce con la stessa portata r, quindi il volume non cambia. Il bilancio di massa afferma che la variazione di sale è sale in ingresso meno sale in uscita: dQ/dt vale r per c_in meno r per C, cioè r per c_in meno (r su V) per Q. Separando le variabili o usando un fattore integrante si ottiene Q(t) uguale a V per c_in più (Q0 meno V per c_in) per exp di meno r t su V. Dividendo per V si ottiene la formula di concentrazione usata qui: C(t) uguale a c_in più (C0 meno c_in) per exp di meno r t su V, dove C0 è la concentrazione iniziale del serbatoio. Quando t tende all'infinito l'esponenziale si annulla e C si avvicina a c_in, l'equilibrio naturale di un'alimentazione continua a forza fissa. Se C0 è già uguale a c_in, il termine esponenziale è moltiplicato per zero e la concentrazione è costante per ogni t.
Contratto di ingresso, campi di risposta e regole di validazione
Un intero opzionale precision da zero a quindici imposta le cifre decimali delle uscite numeriche e vale dieci per impostazione predefinita. Volume, portata, concentrazioni o tempo negativi falliscono pure con messaggi chiari, perché rompono il modello fisico o il dominio dell'esponenziale. Tutti i numeri sono arrotondati con decimali fissi per goldens stabili tra runtime. Esempio: volume cento, portata cinque, concentrazione in ingresso due, concentrazione iniziale zero, tempo dieci produce fattore esponenziale circa zero virgola sei zero sette e concentrazione circa zero virgola sette otto sette nella stessa unità di massa per volume usata per gli ingressi. Invii un corpo JSON con cinque numeri finiti obbligatori: volume (volume positivo del serbatoio V), flow_rate (portata volumetrica non negativa r con ingresso uguale all'uscita), inlet_concentration (forza di sale in ingresso non negativa c_in), initial_concentration (concentrazione non negativa del serbatoio C0 a t uguale a zero) e time (tempo trascorso non negativo t). Ogni campo può arrivare come numero JSON o stringa decimale; sono accettati alias come V, r, c_in, C0 e t così che i notebook usino i simboli del libro di testo. Campi mancanti, stringhe vuote, NaN, Infinity e magnitudini oltre uno per dieci alla quindici falliscono con invalid_input nominando il campo. In caso di successo il corpo riecheggia gli ingressi arrotondati, restituisce concentration C(t), salt_amount Q uguale a C per V, equilibrium_concentration uguale a c_in, exponential_factor uguale a exp di meno r t su V, method impostato a mixing_tank_first_order, la stringa formula, un breve unit_note e, quando r è positivo, il time_constant finito τ uguale a V su r. Quando r è zero il campo time_constant è omesso così i client non vedono mai un null JSON per l'infinito.
Dove un'API di concentrazione in serbatoio di miscela conviene
I sistemi di gestione dell'apprendimento possono valutare risposte numeriche libere confrontando quelle dello studente con questo endpoint entro una tolleranza, rifiutando tempi negativi e volumi nulli come invalidi invece di chiavi sbagliate in silenzio. I notebook di ingegneria chimica e ambientale stimano quanto tempo un serbatoio agitato continuo impiega per avvicinarsi a un limite di scarico con concentrazione di alimentazione fissa; chiamare una piccola API parse evita di avviare un solver ODE completo per un solo esponenziale. Poiché l'implementazione è parse pura di livello A, ogni chiamata riuscita costa il prezzo base pubblicato $0.002 senza token di modello e senza rete in uscita.
Casi di integrazione
Controlli di compiti e laboratorio di EDO
Gli studenti inseriscono V, r, c_in, C0 e t per verificare C(t) rispetto alle soluzioni a mano dell'EDO di miscela a volume costante senza riscrivere il fattore integrante ogni volta.
Domande tecniche
Come si calcola la concentrazione del serbatoio di miscela al tempo t?
Invii volume positivo V, flow_rate non negativo r, inlet_concentration c_in, initial_concentration C0 e time non negativo t. L'API restituisce C(t)=c_in+(C0−c_in)·exp(−r·t/V) più la quantità di sale Q=C·V.
Che cos'è la concentrazione di equilibrio?
Quando t→∞, C(t) si avvicina alla concentrazione di ingresso c_in. Il campo di risposta equilibrium_concentration è sempre il valore di ingresso che Lei ha fornito.
Quanto costa il calcolatore di concentrazione in serbatoio di miscela?
Lo strumento nel browser è gratuito. Le richieste API usano il saldo prepagato KIT a $0.002 per chiamata riuscita; l'ingresso non valido non viene addebitato.