mô hình hóa các quá trình truyền khối

1 www.enviro.netfirms.com Mô hình hóa các quá trình truyền khối  Truyền khối trong 1 pha  Truyền khối giữa 2 pha Truyền khối trong 1 pha Khái niệm Động lực – cân bằng Cơ chế Tốc độ quá trình www.enviro.netfirms.com Truyền khối trong một pha  Khái niệm:  Truyền khối trong 1 pha là sự dịch chuyển vật chất trong lòng 1pha.  Chiều: C cao – C thấp 2 www.enviro.netfirms.com Quá trình truyền khối trong 1 pha  Khuếch tán trong khí quyển www.enviro.netfirms.com Quá trình truyền khối trong 1 pha  Trộn nước thải và nước nguồn 3 www.enviro.netfirms.com Quá trình truyền khối trong 1 pha  Khuấy trộn trong công trình xử lý www.enviro.netfirms.com Động lực: chênh lệch nồng độ  Chênh lệch nồng độ trong một pha 4 www.enviro.netfirms.com Động lực TK trong 1 pha: sai biệt nồng độ  Trong pha khí:  Áp suất riêng phần (p) → at, Pa, mmHg  Phần mol (y) → phần mol  Nồng độ mol (C) → mol/m 3 www.enviro.netfirms.com Động lực TK trong 1 pha: sai biệt nồng độ  Trong pha lỏng  Phần mol (y) → phần mol  Nồng độ mol (C) → mol/m 3 5 www.enviro.netfirms.com Bài toán  Thành phần pha  Biểu diễn nồng độ  Các công cụ tính toán  Cách viết chữ số có nghóa  Quy tắc toán học www.enviro.netfirms.com Ví dụ 1. Nồng độ pha lỏng. 5phút  Cho dung dòch axit axetic nồng độ 10% khối lượng trong nước ở điều kiện chuẩn. Hãy xác đònh nồng độ phân mol của axit (x A ) và tỉ lệ mol (X A ) của axit trong dung dòch. 6 www.enviro.netfirms.com Nguyên tắc căn bản giải bài toán kỹ thuật  Tóm tắt đề, chuyển sang ngôn ngữ kỹ thuật  Xác đònh công thức áp dụng  Tìm các thông số trong công thức  Kết luận  Kết quả  Nhận xét  Đánh giá www.enviro.netfirms.com CHUYỂN ĐỔI NỒNG ĐỘ 7 www.enviro.netfirms.com Chuyển đổi nồng độ  M hh = x.M A + (1-x)M B .  Pha khí:  Nồng độ %  Nồng độ mol v M C x A = BA A )BA( A gg g g g %C + == + B B A A A A BA A M g M g M g molmol mol x + = + = www.enviro.netfirms.com VD2. Nồng độ pha khí. 5 phút  Axeton trong xưởng sơn có nồng độ 400mg/m 3 ở 35 o C. Xác đònh nồng độ phần mol của axeton trong không khí. 8 www.enviro.netfirms.com Cân bằng truyền khối trong 1 pha  Trạng thái cân bằng: nồng độ các cấu tử của hệ đồng nhất (bằng nhau tại mọi điểm) www.enviro.netfirms.com Cơ chế truyền khối trong 1 pha Toàn khối Khuếch tán Đối lưu 9 www.enviro.netfirms.com Cơ chế TK 1 pha  Cơ chế  Khuếch tán phân tử:  Đối lưu v Lớp film Khuếch tán phân tử Lòng pha Khuếch tán đối lưu Bề mặt phân chia pha www.enviro.netfirms.com Cơ chế truyền khối 1 pha  Khuếch tán phân tử  (molecular diffusion)  Khuếch tán đối lưu  (convection)  Khái niệm  Động lực  Cân bằng  Động học 10 www.enviro.netfirms.com Khuếch tán phân tử – diffusion  Khuếch tán: sự dòch chuyển vật chất (ở mức độ phân tử) đi đến trạng thái cân bằng nồng độ 1 chất trong pha đó.  Ý nghóa  Quá trình kín trong 1 pha  Dần dần sự đồng đều mật độ (nồng độ). Đó là sự cân bằng động năng của quá trình chuyển động hỗn loạn của các phân tử, nguyên tử hay ion. www.enviro.netfirms.com Khuếch tán phân tử  Truyền khối [...]... chuyển vật chất do các phần tử chuyển động → đạt đến sự cân bằng nồng độ trong 1 pha Phần tử > phân tử về kích thước Ý nghóa: Khuếch tán đối lưu bao gồm cả khuếch tán phần tử www.enviro.netfirms.com Khuếch tán đối lưu Truyền khối 18 www.enviro.netfirms.com Khuếch tán đối lưu Cân bằng www.enviro.netfirms.com Khuếch tán đối lưu Vận tốc truyền khối CA = k F (CA - CAS), k: hệ số cấp khối, m/s mol/s NA... mol/m2.s kL: hệ số cấp khối, mol/[s.m2.(mol/m3)] 19 www.enviro.netfirms.com Hệ số truyền khối 1 pha trong pha khí Nồng độ → hệ số truyền khối Áp suất riêng phần: p = [at, Pa, mmHg] → kG = [mol/diệntích.thờigian.ápsuất] Phần mol y = [phần mol] → ky = [mol/diệntích.thờigian.phầnmol] Nồng độ mol: C = [mol/m3] →kC = [mol/diệntích.thờigian.(mol/thểtích)] www.enviro.netfirms.com Hệ số truyền khối 1 pha Trong pha... 40oC www.enviro.netfirms.com VD5 Tốc độ khuếch tán VD5 Bài tập 2.5 [T3]/ 25 Tốc độ khuếch tán Truyền khối 1 pha 16 www.enviro.netfirms.com Tính toán mẫu Xem VD 2.1 QTTBT3/18; Xem VD 2.4 QTTBT3 www.enviro.netfirms.com Khuếch tán đối lưu – Quá trình cấp khối Khái niệm Cơ chế Động lực Tốc độ: Nồng độ CA CAS Khoảng cách CA = k F (CA - CAS) mol/s Lớp film chảy tầng v Lòng pha đối lưu 17 www.enviro.netfirms.com... www.enviro.netfirms.com HỆ SỐ CẤP KHỐI Phụ thuộc đại lượng vật lý và điều kiện thuỷ động của hệ đang xét www.enviro.netfirms.com Tốc độ cấp khối Điều kiện giả thiết Không có phản ứng hoá học (không có nguồn sinh chất đang xét) Truyền khối theo phương x, y không đáng kể so với phương z Trạng thái ổn đònh D, ρ, µ… không đổi theo thời gian 21 www.enviro.netfirms.com Hệ số cấp khối Phương trình chuẩn số: ⎛ l ⎞ Sh... Gr f Fr p ⎜ ⎟ ⎜l ⎟ ⎝ 0⎠ www.enviro.netfirms.com k Chuẩn số Reynold number Khái niệm : Ý nghóa u.l u.lρ Re = = ν µ Chế độ chuyển động của lưu thể Tác dụng của lực nhớt trong dòng chảy Áp dụng Chảy tầng: Chảy quá độ: Chảy rối: Re ≤ 2.300 Re = 2.300-10.000 Re ≥ 10.000 22 www.enviro.netfirms.com Hệ số truyền khối tính theo chuẩn số – mass transfer coefficient Nusselt No (Nu) Nu λ α= L Heat transfer Prandtl... ν D AB Grashof Number β g ρ 2 L3 ∆ T Gr = µ2 Gr AB gρ 2 L3 β ∆t = 2 µ 23 www.enviro.netfirms.com Chuẩn số Phụ lục bài giảng Chuẩn số – ký hiệu và đơn vò www.enviro.netfirms.com Hệ số truyền khối Bảng 3.3 Hệ số truyền khối cho những trường hợp đơn giản QTTB T3 / 36 – 37 24 www.enviro.netfirms.com Chuẩn số - Numbers VD Trong bảng 3.3/36 – 37 Re → l là đường kính trong của ống Re’ → l là đường kính ngoài... tán phân tử Cân bằng www.enviro.netfirms.com Khuếch tán phân tử Đònh luật Fick J A = −D AB thông lượng (mol/cm2.s) ∂C A ∂z 11 www.enviro.netfirms.com Khuếch tán phân tử Tốc độ truyền khối M = Kx F ∆x = Ky F ∆y, (kg/s) Tốc độ truyền nhiệt Q = α F ∆T, www.enviro.netfirms.com (J/s) Khuếch tán phân tử Khuếch tán trong pha khí Khuếch tán 1 chiều, ổn đònh NA = D AB (CA1 − C A2 ) z (mol/thời gian/diện tích)... dài mặt phẳng dọc theo chiều chuyển động của khí Re’’ → l là đường kính tương đương Pha khí là kích thước khe rỗng, pha lỏng là chiều dày lớp lỏng www.enviro.netfirms.com Truyền vận trong lưu thể chảy rối Khái niệm Tốc độ truyền khối Cụm xoáy 25 www.enviro.netfirms.com Thanks for enjoying ! 26 . 1 www.enviro.netfirms.com Mô hình hóa các quá trình truyền khối  Truyền khối trong 1 pha  Truyền khối giữa 2 pha Truyền khối trong 1 pha Khái niệm Động lực – cân bằng Cơ chế Tốc độ quá trình www.enviro.netfirms.com Truyền. www.enviro.netfirms.com Quá trình truyền khối trong 1 pha  Trộn nước thải và nước nguồn 3 www.enviro.netfirms.com Quá trình truyền khối trong 1 pha  Khuấy trộn trong công trình xử lý www.enviro.netfirms.com Động. trình www.enviro.netfirms.com Truyền khối trong một pha  Khái niệm:  Truyền khối trong 1 pha là sự dịch chuyển vật chất trong lòng 1pha.  Chiều: C cao – C thấp 2 www.enviro.netfirms.com Quá trình truyền khối trong