Microsoft Word 3 Chuong 1 Phan 3 doc DuMyLe Bài giảng Hóa học & Hóa lý trong KTMT Chương 1 1 1 9 PHÖÔNG TRÌNH TRUYEÀN KHOÁI TOÅNG QUAÙT Hầu hết các quá trình truyền khối xảy ra ở trạng thái chảy rối P[.]
DuMyLe - Bài giảng Hóa học & Hóa lý KTMT 1.9 PHƯƠNG TRÌNH TRUYỀN KHỐI TỔNG QUÁT Hầu hết trình truyền khối xảy trạng thái chảy rối Phương trình chung miêu tả trình truyền khối đặc trưng hệ số truyền khối Vì vậy, để viết phương trình truyền khối, ta cần xác định hệ số truyền khối chung cho trình (còn gọi hệ số truyền khối tổng quát K Kx, Ky) Xác định vận tốc truyền khối pha khí Từ phương trình cân vật chất: (kg/s) Xác định vận tốc truyền khối pha lỏng Từ phương trình cân vật chất: Trong đó: (kg/s) : xác định bề mặt phân chia pha Phương trình đường cân bằng: Y* = mX Nếu giả thiết cân diễn tức thời bề mặt phân chia pha: Chương 1 DuMyLe - Bài giảng Hóa học & Hóa lý KTMT Từ phương trình trên, suy ra: → ⎛ ⎛ M ⎞ M ⎞ * ⎜⎜ Y − ⎟⎟ − Y = m ⎜ ⎟ F F β β y x ⎝ ⎠ ⎝ ⎠ → Y −Y* = → M= Goïi: βy βy , + M F ⎛m ⎞ ⎜⎜ + ⎟⎟ β β y ⎠ ⎝ x ⎛ m⎞ + ⎟ ⎜⎜ β β x ⎟⎠ y ⎝ ( F Y − Y * ) m β x : heä số trở lực pha y, pha x m βx : hệ số trở lực tổng quát Đặt: Ky: hệ số truyền khối tổng quát hệ khảo sát Ta coù: M = K y (Y − Y * ).F Tương tự: M = K x ( X * − X ).F Vậy, hệ số truyền khối tổng quát xác định qua biểu thức: Ky = βy + vaø m βx Kx = 1 + m.β y β x Ý nghóa hệ số trở lực: Trường hợp >> m Ky ≈ βy βy Kx ≈ βx 1 b) Δx = x – x* < c) Δy = y – y* < d) Δx = x – x* > DuMyLe - Bài giảng Hóa học & Hóa lý KTMT 1.11.2 Động lực trung bình Động lực trung bình trình truyền khối phụ thuộc vào chiều chuyển động tương đối dòng Yc Xd Yd Xc Từ giá trị động lực tức thời theo chiều dài thiết bị theo bề mặt tiếp xúc pha, ta tính giá trị động lực trung bình Trong trình tính toán động lực trung bình, gặp trường hợp: Đường cân đường cong: Y * = f ( X ) Đường cân đường thẳng: Y * = m X (m = const) Có thể xem xét trường hợp hấp thụ khí thiết bị ngược chiều với giả thiết hệ số truyền khối tổng quát không thay đổi suốt trình truyền khối • Trường hợp Đường cân đường cong Đối với toàn bề mặt tiếp xúc, khối lượng vật chất di chuyển từ pha vào pha đơn vị thời gian xác định phương trình: M = G (Yd − Yc ) = K y F ΔYtb M = L( X c − X d ) = K x F Δ X tb Trong đó: ΔYtb , Δ X tb : động lực trung bình cho toàn trình truyền khối, (kg/kg cấu tử trơ) M : khối lượng vật chất, kg/s Ky : hệ số truyền khối tổng quát trường hợp truyền khối khí Ỉ lỏng Kx: hệ số truyền khối tổng quát trường hợp truyền khối lỏng Ỉ khí X d , X c : nồng độ đầu cuối cấu tử dòng lỏng, kg/kg cấu tử trơ Yd , Yc : nồng độ đầu cuối cấu tử dòng khí, kg/kg cấu tử trơ Chương DuMyLe - Bài giảng Hóa học & Hóa lý KTMT F: diện tích bề mặt phân pha, m2 Lượng chất di chuyển nguyên tố bề mặt tiếp xúc pha biểu diễn sau: dM = G ( − dY ) dM = K y (Y − Y * )dF → dM = G (− dY ) = K y (Y − Y * )dF Hay dF = − G dY Ky Y −Y* Lấy tích phân vế phương trình, ta thu được: YC G F =− Ky dY ∫ Y −Y Yd Thay G = M Y d −Y c Ta coù: F = M Ky Y d −Y c ( * Yd dY ) ∫Y −Y YC * Y d −Y c M K F = y Hoaëc Yd dY ∫Y −Y YC * Tương tự biểu diễn động lực theo pha x, ta coù: Xc −Xd M = K x F X C dX ∫ Xd X* − X Từ biểu thức, ta thu được: ΔY tb = Y d −Y c Yñ dY ∫Y −Y YC Yd Đặt no y = * Xc −Xd Xđ ∫X * Xd XC dY ∫Y −Y YC Δ X tb = nox = ∫ Xd dX * −X dX X* − X noy , nox gọi số đơn vị truyền khối Đại lượng đứng dấu tích phân có ý nghóa vật lý xác định: Chương DuMyLe - Bài giảng Hóa học & Hóa lý KTMT dY : đặc trưng cho thay đổi nồng độ làm việc nguyên tố bề mặt dF (Y − Y ) : động lực trình bề mặt nguyên tố dF * Tỷ lệ giá trị phần thay đổi nồng độ làm việc động lực trình Ta viết: Hay no y = Y d −Y c ΔY tb nox = Xc −Xd Δ X tb ΔY tb = Y d −Y c noy Δ X tb = Xc − Xd nox Do số đơn vị truyền khối tỉ lệ nghịch với động lực trung bình Các tích phân thường xác định phương pháp đồ thị giải phương pháp phân tích Để lấy tích phân ta dựng đường Y B Yd Yc d Y −Y* theo Y Y* = f (X ) Đường cân Đường làm việc Y − Yc * A * Y c − Yd Xd Xc X Y −Y* 1 ΔY Chương S = no c Yc ΔY d y Yd Y DuMyLe - Bài giảng Hóa học & Hóa lý KTMT • Trường hợp Đường cân đường thẳng Tích phân xác định lấy phương pháp phân tích ΔX c − ΔX d ΔX c ln ΔX d ΔY d >2 ΔY c Δ X tb = ΔY d