Đang tải... (xem toàn văn)
THÔØI GIAN LÖU 1 Thôøi gian löu laø gì? Phaân bieät thôøi gian löu vaø thôøi gian phaûn öùng? Thôøi gian löu Thôøi gian phaûn öùng Laø thôøi gian phaàn töû ñoù löu laïi ôû trong bình phaûn öùng, hay t[.]
THỜI GIAN LƯU 1.Thời gian lưu gì? Phân biệt thời gian lưu thời gian phản ứng? - - - Thời gian lưu Thời gian phản ứng - Là thời gian phần tử lưu - Là thời gian phần tử thực lại bình phản ứng, hay trình phản ứng thiết bị cần khảo sát - Thời gian lưu thiết bị đại lượng xác suất - Gồm: Thời gian phản ứng thời gian lưu chất dịch chuyển 2.Hàm phân bố thời gian lưu ? Ý nghóa việc khảo sát hàm phân bố thời gian lưu Hàm phân bố thời gian lưu E: độ đo phân bố thời gian lưu bình tất phân tố dòng lưu chất rời khỏi bình E độ đo phân bố thời gian lưu lưu chất bình Ý nghóa việc khảo sát hàm phân bố thời gian lưu: Dựa hàm phân bố thời gian lưu xác định được, ta đánh giá tương quan dòng thiết bị, nhược điểm sinh thiết kế vùng tù, dòng chảy tắt… tìm cách khắc phục nhờ đánh giá Nghiên cứu thời gian lưu la phương pháp cần thiết để so sánh thiết bị dựa dòng vật liệu, từ cải tiến, lập mô hình tối ưu Cũng dựa hàm phân bố thời gian lưu ta vận hành tối ưu qua thiết lập thông số, phương pháp điều khiển tối ưu hoá trình thiết bị Ứng dụng thời gian lưu trình thiết bị công nghệ hóa học Nêu ví dụ Ứng dụng: Các kết biểu diễn phân bố thời gian lưu sử dụng trực tiếp liên kết với mô hình dòng chảy để tiên đoán khả hoạt động thiết bị phản ứng thực, phương pháp sử dụng tùy thuộc phần lớn thiết bị phản ứng xem tuyến tính hay phi tuyến Tối ưu hóa thiết bị công nghệ hóa học thiết bị hấp thu, chưng cất, vật chêm, thiết bị trao đổi nhiệt… 4.Các loại mô hình dùng để nghiên cứu dòng chảy thực Mô hình phân tán Mô hình bình khuấy mắc nối tiếp Mô hình tầng lưu hóa - - - - - - - 5.Mô tả tượng xảy mô hình dãy hộp Cho màu vào: Ban đầu: màu có chỗ, màu đậm Sau đó: màu hòa khắp hộp màu nhạt dần 6.Phân loại thiết bị phản ứng đặc trưng loại thiết bị? Phân loại theo phương pháp hoạt động: Bình phản ứng hoạt động gián đoạn : đặc trưng biến đổi mức độ phản ứng tính chất hỗn hợp phản ứng theo thời gian Bình phản ứng hoạt động liên tục: đặc trưng mức độ phản ứng thay đổi theo vị trí không đổi theo thời gian Phân loại theo hình dạng bình phản ứng: Bình khuấy trộn lý tưởng: đặc trưng tính chất hỗn hợp phản ứng đồng vị trí thiết bị Thiết bị phản ứng dạng ống lý tưởng : đặc trưng phân tố lưu chất độc lập với nhau, phân tốc có nồng độ, nhiệt độ khác Các tính chất thay đổi theo chiều dài thiết bị Phân loại theo số pha hỗn hợp phản ứng: Thiết bị phản ứng đồng thể: hỗn hợp phản ứng pha (lỏng khí) Thiết bị phản ứng dị thể: hỗn hợp phản ứng diện tối thiểu hai pha 7.Nguyên nhân sai khác dòng chảy thực lý tưởng? Điều kiện lý tưởng: Bình khuấy lý tưởng: trình khuấy trộn hoàn toàn Thiết bị dạng ống lý tưởng: đồng vận tốc theo phương dòng chảy khuấy trộn theo trục Nguyên nhân sai khác dòng thực dòng lý tưởng: Dòng chảy tắt lưu chất Sự tuần hoàn lưu chất Do tạo nên vùng tù thiết bị 8.Các phương pháp đánh dấu Tại thường dùng tín hiệu xung để nghiên cứu thời gian lưu? Các phương pháp đánh dấu: Tín hiệu vào Tín hiệu vào tuần hoàn Tín hiệu bậc Tín hiệu xung Ta thường dùng tín hiệu xung để nghiên cứu thời gian lưu vì: tiện lợi sử dụng đồng dạng tín hiệu đáp ứng đầu với hàm phân bố Các mối quan hệ F, C, I, E thời điểm : F+I=1 C=E F=1–I= C=E= - 1) 2) 3) 4) θ θ 0 ∫ Ed θ=∫ Cd θ dE dI =− dθ dθ Trong đó: C: nồng độ theo thời gian thu gọn chất thị dòng ứng với tín hiệu kích thích dạng xung đầu vào F: nồng độ theo thời gian thu gọn chất thị dòng ứng với tín hiệu kích thích dạng bậc đầu vào I: độ đo phân bố theo thời gian lưu chất bình E: độ đo phân bố theo thời gian lưu chất bình tất phân tố dòng lưu chất rời khỏi bình Các mối quan hệ cho thấy thí nghiệm kích thích đánh dấu – đáp ứng, với tín hiệu bậc tín hiệu xung cho ta phân bố thời gian lưu chất bình dòng 9.Các điều kiện chọn chất thị Không ảnh hưởng khác biệt với phân tử tạo nên tương quan hệ Các chất thị phải thích hợp với tính chất phần tử hệ (có khối lượng riêng, độ nhớt, hệ số khuếùch tán thích hợp) Các loại chất thị môi trường lỏng là: dung dịch màu, chất phóng xạ, đồng vị phóng xạ ổn định, hạt rắn có phát sáng… 10.Tiến trình thí nghiệm Theo trình tự sau: Mở van cho nước lên thùng cao vị có nước ống chảy tràn Mở khóa cho nước chảy qua lưu lượng kế vào hệ thống bình khuấy chỉnh lưu lượng dòng chảy Hệ bình: hệ thống ổn định, cho phẩm màu vào bình Bấm kế (đồng thời với thời gian cho màu vào thiết bị), lấy gốc thời gian Dùng ống nghiệm lấy mẫu theo thời gian, sau đem mẫu so màu Hệ hai, ba, bốn bình: làm giống hệ bình, cho phẩm màu vào bình lấy mẫu bình cuối (từ ống thông cuối cùng) 11.Cách tính thời gian lưu trung bình hàm phân bố thời gian lưu Thời gian lưu trung bình: n ¯t V = ∑ t Vi n i=1 Trong tVi thời gian lưu phần tử bất kyø i ∞ ¯t V = ∫ c iA (t V )t V dtV ∞ ∫ ciA (tV ) dt V Hay: Với hàm điểm, ta có: K ¯t = ∑ ci t i i =1 K ∑ ci i=1 K khoảng chia Thời gian lưu trung bình thể tích: V τ = R =¯t VM Với VR: thể tích lưu chất bình, lít VM: lưu lượng dòng vào thiết bị, lít/giây Nếu chất thị không đạt tương quan lý tưởng phương trình không thỏa mãn (nếu > ¯t chất thị bị hấp phụ vào thành bình chi tiết phụ Hàm phân bố thời gian lưu:: ∞ E(t V )=∫ f (t V )t V dt V Đối với mô hình dãy hộp: ( ) − f (t )=1/τ = τ n−1 ( ) exp − (n−1 )! τ 12.Các phương pháp tính sai số so với dạng lý tưởng – Xác định phân phối thời gian lưu thực tế từ số liệu thí nghiệm đáp ứng tính độ chuyển hóa cách xem dòng chảy hoàn toàn không khuấy trộn Mô hình thích hợp cho thiết bị dạng ống với chế độ chảy dòng phản ứng bậc – Mô hình phân tán theo phương trục, xem thiết bị phản ứng dạng ống có khuếch tán theo phương trục, phân phối thời gian lưu thực tế thiết bị dùng để tính hệ số khuếch tán theo phương trục, sau dùng giá trị để tiên đoán độ chuyển hóa Mô hình thích hợp cho thiết bị phản ứng có chế độ chảy rối 3 – Mô hình hệ nhiều bình khuấy lý tưởng mắc nối tiếp Số liệu thí nghiệm đáp ứng dùng để xác định số bình khuấy hệ, từ tính độ chuyển hóa 13.`Nhận xét cách lấy mẫu cho chất thị thí nghiệm Cách lấy mẫu: Dùng ống nghiệm lấy mẫu theo thời gian, sau đem mẫu so màu Đối với hệ bình lấy bình Đối với hệ nhiều bình cho phẩm màu vào bình lấy mẫu bình cuối Cách cho chất thị: cho lượng chất thị vào dòng lưu chất khoảng thời gian ngắn hệ thống ổn định