KTPU_Chuong 3.ppt

KTPU

CHƯƠNG 3: PHƯƠNG TRÌNH THIẾT KẾ CÂN BẰNG VẬT CHẤT VÀ NĂNG LƯỢNG TỔNG QUÁT THIẾT BỊ PHẢN ỨNG KHUẤY TRỘN LÝ TƯỞNG THIẾT BỊ PHẢN ỨNG DẠNG ỐNG (ĐẨY LÝ TƯỞNG) www.themegallery.com CÂN BẰNG VẬT CHẤT VÀ NĂNG LƯỢNG TỔNG QUÁT 1.1 Cân vật chất  Lượng tác   chất nhập  vào phân tố   thể tích         Lượng tác  chất khỏi  phân tố thể   tích  tác  Lượng   chất phản   ứng  =  phân tố thể   tích       Lượng tác chất tích tụ phân tố thể tích      1.2 Cân lượng Năng lượng   dòng  vào phân tố   thể tích    www.themegallery.com  Năng lượng   Năng lượng   Sự tích tụ    +  trao đổi với   lượng  dòng khỏi   môi trường  =  phân   phân tố thể   bên   tố thể tích   tích      THIẾT BỊ KHUẤY TRỘN LÝ TƯỞNG Thiết bị phản ứng khuấy trộn lý tưởng thiết bị có q trình khuấy trộn hồn tồn hỗn hợp phản ứng đồng tất phần thiết bị giống dòng (sản phẩm) 2.1 Hoạt động ổn định  Đặc điểm • Một dịng nhập liệu sản phẩm • Tính chất dịng khơng thay đổi theo thời gian • Hỗn hợp bình có nhiệt độ thành phần đồng • Khơng có tích tụ lượng vật chất hệ www.themegallery.com XA0, v, CA T0, H0 V, Tf XAf, v, CAf Tf, Hf THIẾT BỊ KHUẤY TRỘN LÝ TƯỞNG  Phương trình cân vật chất • Lượng tác chất mang vào: FAo.(1-XAo).Δt • Lượng tác chất mang ra: FAo.(1-XAf).Δt • Lượng tác chất phản ứng: -(-rA)f.V.Δt FAo 1  X Ao  t  FAf 1  X Af .t    rA  V t 0 X Af  X Ao V V     rA  f FAo v.C Ao www.themegallery.com THIẾT BỊ KHUẤY TRỘN LÝ TƯỞNG  Phương trình cân lượng • Năng lượng dịng mang vào: mt.Ho.Δt • Năng lượng dịng mang ra: mt.Hf.Δt • Năng lượng trao đổi với mơi trường ngồi: K.S.(Tn-Tf) mt  H  H f .t  K S Tn  T f .t 0 • Sự biến đổi Entanpy từ nhiệt độ To đến Tf: Cp.(Tf-To) • Phản ứng tạo thành sản phẩm: (XAf-XAo).ΔHr.FAo/mt FA0 mt  X Ao .H r FA0  K S Tn  T f  0 H  H f C p T f  To .t   X Af  X Ao .H r mt C p T f  To    X Af mt C p T f  To     rA  H r V  K S Tn  T f  0 www.themegallery.com THIẾT BỊ KHUẤY TRỘN LÝ TƯỞNG 2.2 Hoạt động gián đoạn  Đặc điểm CAf, XA, • Quá trình làm việc theo mẽ V, Tf • Khơng có dịng vào, dịng  Phương trình cân vật chất • Lượng tác chất tích tụ hệ: ΔN • Lượng tác chất biến đổi thời gian Δt: -(-rA).V Δt    rA  V t N A t     rA  V  V const dN A dt t CA0    rA .V  N Ao XA dX A dt C A dX A dCA     r    r  A A C Ao V const www.themegallery.com t  N A0 XA X dX A dX A  C   r .V 1   X  A0   r .1   X  0 A o A A A A A A THIẾT BỊ KHUẤY TRỘN LÝ TƯỞNG  Phương trình cân lượng • Năng lượng tích tụ biến đổi thành phần: ΔHr.(-rA).V Δt • Năng lượng tích tụ biến đổi nhiệt độ ΔT: mt.Cp ΔT • Năng lượng trao đổi với mơi trường ngồi: K.S.(Tn-Tf) Δt K S.Tn  Tf .t mt Cp T  H r   rA .V t • Khi Δt → dT mt C p  H r   rA  V  K S Tn  T f  dt www.themegallery.com THIẾT BỊ KHUẤY TRỘN LÝ TƯỞNG 2.3 Hoạt động bán liên tục  Đặc điểm • Lưu lượng dịng vào khơng • Tùy thuộc nhiều vào diễn biến cách điều chỉnh trình • Suất lượng, trạng thái dịng vào biến đổi theo thời gian www.themegallery.com XA0 ,v0, CA T0 , H0 V XAf ,vf, CAf Tf , Hf THIẾT BỊ KHUẤY TRỘN LÝ TƯỞNG  Trường hợp sử dụng nồng độ phần mol tác chất d V C A1  F0 x0  F1 x1    rA  V  dt • Để lấy tích phân phương pháp giải tích ta phải biết suất lượng dòng dòng ra, thành phần nhập liệu, khối lượng riêng khơng đổi (dẫn đến thể tích khơng đổi) phản ứng bậc d  C A1  C A0  C A1    rA   dt d  C A1   C     k  C A1  A1 dt    www.themegallery.com THIẾT BỊ KHUẤY TRỘN LÝ TƯỞNG  Trường hợp biểu diễn theo dộ chuyển hóa F0 x0 X A dt   N Ao  F0 x0 t  dX A   rA  V dt • Nếu khơng có tác chất dịng nhập liệu phương trình trở dạng hoạt động gián đoạn • Nếu khơng có A ban đầu sẵn phản ứng phương trình trở thành F0 x0  X A dt  t dX A    rA  V dt www.themegallery.com THIẾT BỊ PHẢN ỨNG DẠNG ỐNG  Đặc điểm • Tính chất khơng thay đổi theo thời gian • Tính chất dòng chảy thay đổi từ điểm đến điểm khác phản ứng • Các điểm tiết diện có tính chất www.themegallery.com dV CAo FAo FA XA XAo=0 vo XA dXA FA+dFA XA+dXA CAf FAf XAf vf THIẾT BỊ PHẢN ỨNG DẠNG ỐNG  Phương trình cân vật chất • Lượng tác chất mang vào dV: FA0.(1-XA).Δt • Lượng tác chất mang khỏi dV: FA0.(1-XA +ΔXA).Δt • Lượng tác chất phản ứng: (-rA).ΔV.Δt FAo 1  X Ao  t  FA0 1  X A  X A  t    rA  V t 0 dX A   rA   dV FAo V  V const t C A0 XA C dX A dC A   r .V     r  C A A A Ao V const www.themegallery.com t  N A0 XA X dX A dX A  C   r .V 1   X  A0   r .1   X  0 A o A A A A A A THIẾT BỊ PHẢN ỨNG DẠNG ỐNG  Phương trình cân lượng • Năng lượng dịng mang vào dV: mt.H.Δt • Năng lượng dịng mang vào dV: mt.(H+ ΔH).Δt • Năng lượng trao đổi với mơi trường ngồi: K.S.(Tn-T).Δt mt H t  mt  H  H  t  K S Tn  T  t 0 V  mt C p dT dX dS  H r FAo A  K Tn  T  dt dV dV dS d  D.L    dV d  D / 4.L  D www.themegallery.com