Đang tải... (xem toàn văn)
quá trình và thiết bị công nghệ,vũ thị phương anh,Trường Đại học BK Hà Nội Chương I Cơ sở chuyển khối 3 Tốc độ chuyển khối 3 7 Phương trình ck, hệ số ck • Quá trình chuyển khối gồm 2 qt cấp khối trong 2 pha và qt vận Đây là phần tham khảo cho sinh viên. anh chị em share đề làm tài liệu đọc tham khảo.
Chương I: Cơ sở chuyển khối Tốc độ chuyển khối 3.7 Phương trình ck, hệ số ck • Q trình chuyển khối gồm: q/t cấp khối pha q/t vận chuyển chất qua bề mặt phân pha •Tính tốn q/t chuyển khối phức tạp thực tế đo nồng độ chất phân bố sát bề mặt phân pha → pt chuyển khối có dạng sau: M = KyF(y – y*) (1.12) M = KxF(x* - x) (1.12a) y* x* - nồng độ cân chất phân bố pha, tương ứng với nồng độ chất phân bố nhân pha kia; Ky Kx – hệ số chuyển khối, biểu thị qua nồng độ pha Φy Φx CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Chương I: Cơ sở chuyển khối Tốc độ chuyển khối 3.7 Phương trình ck, hệ số ck • NX: 1) Động lực q/t phản ánh mức độ lệch hệ so với trạng thái cân 2) Về ý nghĩa vật lý hệ số chuyển khối khác hệ số cấp khối, biểu thị qua số đơn vị đo 3) y* x* thực tế khơng tồn dịng pha (tra cứu sổ tay) CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Chương I: Cơ sở chuyển khối Tốc độ chuyển khối 3.7 Phương trình ck, hệ số ck • Nồng độ pha động lực q/t ck thay đổi pha chuyển động dọc theo bề mặt phân pha → pt chuyển khối đưa vào đại lượng động lực trung bình (Δytb hay Δxtb) → pt (1.12) (1.12a) có dạng: M = KyFΔytb (1.13) M = KxFΔxtb (1.13a) CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Chương I: Cơ sở chuyển khối Tốc độ chuyển khối 3.7 Phương trình ck, hệ số ck •Dựa pt (1.13) (1.13a) để tính tóan tb ck: CBVC → x/đ M x/đ Ky , Δytb (hay Kx , Δxtb → F → k/th tb ck CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Chương I: Cơ sở chuyển khối Tốc độ chuyển khối 3.8 Quan hệ hs chuyển khối-hs cấp khối • Để thiết lập quan hệ giả thiết: 1) qt chuyển khối: + biên giới phân pha đạt cân → trở lực đ/v q/t vận chuyển chất qua bề mặt phân pha → tính cộng trở lực pha; + phụ thuộc nồng độ pha cân → y* = mx ; x = y* / m (y* - nồng độ pha Φy cân với nồng độ x pha Φx ) 2) qt cấp khối: nồng độ chất phân bố pha sát bề mặt phân pha (xbiên ybiên) cân với → xbiên = ybiên / m CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Chương I: Cơ sở chuyển khối Tốc độ chuyển khối 3.8 Quan hệ hs chuyển khối-hs cấp khối • Xét trường hợp: q/t ck ổn định; chất phân bố dịch chuyển từ pha Φy vào pha Φx ; động lực q/t biểu diễn qua nồng độ pha Φy Từ pt cấp khối (1.7a) : M = βxF(xbiên – xtb) Hay đơn giản M = βxF(xbiên – x) → M = βxF(ybiên – y*)/m yb – y* = Mm/βxF (A) Từ pt cấp khối (1.7a) : y – yb = M/βyF (B) (A) + (B) → y – y* = (M/F).(1/βy + m/βx) CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Chương I: Cơ sở chuyển khối Tốc độ chuyển khối 3.8 Quan hệ hs chuyển khối-hs cấp khối Từ pt chuyển khối (1.12): M = K F(y – y*) y y – y* = (M/F).(1/Ky) 1/Ky = 1/βy + m/βx (1.14) •Nếu biểu diễn hệ số chuyển khối qua nồng độ pha Φx : 1/Kx = 1/βx + 1/(mβy) (1.15) NX: 1) Vế trái pt (1.14) (1.15) trở lực tổng q/t vận chuyển vật chất từ pha vào pha kia, tức tổng trở lực q/t chuyển khối, vế phải- tổng trở lực q/t cấp khối pha Do pt pt tính cộng trở lực pha → CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Chương I: Cơ sở chuyển khối Tốc độ chuyển khối 3.8 Quan hệ hs chuyển khối-hs cấp khối 2) Nếu m = const pt (1.15) thiết lập cách chia pt (1.14) cho m → Ky = Kx/m 3) Nếu m ≠ const → Ky ( Kx ) thay đổi theo chiều cao (chiều dài tb) → chia đọan → Ky, tb( Kx, tb) {Trở lực pha đ/v q/t khuếch tán phụ thuộc: điều kiện thủy động học, hệ số khuếch tán D đ/k cân bằng} CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Chương I: Cơ sở chuyển khối Tốc độ chuyển khối 3.8 Quan hệ hs chuyển khối-hs cấp khối 4) Ở giá trị cố định βx βy độ lớn K xác định độ nghiêng m đường nồng độ cân → Trong số trường hợp trở lực pha đ/v q/t khuếch tán bỏ qua so với trở lực pha khác: - q/t hấp thụ chất khí dễ hịa tan: m nhỏ (ở trạng thái cân nồng độ chất phân bố pha Φy nhỏ nhiều so với nồng độ pha Φx)→ m/βx nhỏ → Ky ≈ βy - q/t hấp thụ chất khí khó hịa tan: m lớn, Kx ≈ βx CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Chương I: Cơ sở chuyển khối Tốc độ chuyển khối 3.8 Quan hệ hs chuyển khối-hs cấp khối 5) Các pt cộng trở lực nói thiết lập đ/k bỏ qua trở lực bề mặt phân pha → thực tế: thấy bề mặt phân pha số trường hợp có trở lực đáng kể; cb bề mặt phân pha không thiết lập → đưa thêm vào pt cộng trở lực số hạng tính đến trở lực bề mặt phân pha CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Chương I: Cơ sở chuyển khối Động lực trình chuyển khối 4.1 Động lực tb loga qt ck • Xét qt ck: - tháp có chuyển động ngược chiều pha - vật chất dịch chuyển từ pha Φy vào pha Φx - y* = f(x) đường cong - G=const, L=const, tức đường nồng độ làm việc thẳng; - theo chiều cao tháp Kx = const, Ky = const CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Chương I: Cơ sở chuyển khối Động lực trình chuyển khối 4.1 Động lực tb loga qt ck • qua đơn vị bề mặt dF pha Φy nồng độ giảm đại lượng dy, khối lượng chất phân bố giảm đại lượng dM (lượng chuyển vào pha Φx): dM = -Gdy (C) •đối với đơn vị bề mặt dF pt truyền chất có dạng: dM = -Gdy = Ky(y - y*)dF (D) CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Chương I: Cơ sở chuyển khối Động lực trình chuyển khối 4.1 Động lực tb loga qt ck Biến đổi: yc F -∫(1/(y - y*))dy = ∫(Ky/G)dF yđ yđ ∫(1/(y - y*))dy = (Ky/G)F yc CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt (1.18) Chương I: Cơ sở chuyển khối Động lực trình chuyển khối 4.1 Động lực tb loga qt ck pt CBVC theo chất phân bố toàn t/b là: M = G(yđ – yc) → yđ ∫(1/(y - y*))dy = (KyF)(yđ – yc)/M yc yđ hay M = (KyF)(yđ – yc) / ∫(1/(y - y*))dy yc CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt (1.19) (1.20) Chương I: Cơ sở chuyển khối Động lực trình chuyển khối 4.1 Động lực tb loga qt ck So sánh pt (1.19) với pt chuyển khối yđ → Δytb = (yđ – yc) / ∫(1/(y - y*)) yc xc Δxtb = (xc – xđ) / ∫(1/(x* - x)) xđ CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt (1.21) (1.21a) Chương I: Cơ sở chuyển khối Động lực trình chuyển khối 4.1 Động lực tb loga qt ck • Khi y* = mx đường thẳng động lực trung bình q/t xác định trung bình logarit hay trung bình đại số động lực q/t truyền khối đầu vào đầu t/b ck (SV xem cách biến đổi giáo trình): Δytb = [(yđ – yđ*) – (yc – yc*)] / {ln[(yđ – yđ*) / (yc – yc*)]} hay Δytb = (Δylớn – Δybé) / [2,3log (Δylớn / Δybé)] (1.22) Δxtb = (Δxlớn – Δxbé) / [2,3log (Δxlớn / Δxbé)] (1.22a) CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Chương I: Cơ sở chuyển khối Động lực trình chuyển khối 4.1 Động lực tb loga qt ck Khi (Δylớn/Δybé)