Bài giảng quá trình và thiết bị chuyển khối quá trình chuyển khối cơ bản

TS Nguyễn Ngọc Hoàng Bộ môn Quá trình thiết bị CNSH-TP 0904667684 1.2.Quá trình chuyển khối 1.2.1.Cân vật chất phơng trình đờng làm việc thiết bị chuyển khối 1.2.2.Động lực trình chuyển khối 1.2.3.Động lực trung bình trình chuyển khối 1.2.1.Cân vật chất phơng trình đờng làm việc thiết bị chuyển khối ã Nguyên lý hoạt động thiết bị chuyển khối ã Cân vật chất trình chuyển khối ã Đờng làm việc thiết bị chuyển khối Nguyên lý hoạt động thiết bị chuyển khối ã Trong thiết bị chuyển khối (lỏng khí) pha lỏng thuờng từ xuống, pha khí thuờng từ dới lên Trong trình tiếp xúc hai pha xảy trình chuyển khối, vật chất từ pha khuyếch tán sang pha qua bề mặt tiếp xúc pha làm cho nồng độ chất pha từ đầu đến cuối trình giảm pha tăng lên Cân vật chất trình chuyển khối Gx(xđ - xc) = Gy(y® - yc) (1.6) xđ yc xc y Trong đó: Gx, Gy- Khối luợng pha xc, xđ: Nồng độ đầu, nồng độ cuối pha x yc, yđ: Nồng độ đầu, nồng độ cuối pha y (a) Sơ đồ nguyên lý cấu tạo hoạt động Đờng làm việc thiết bị chuyển khối Khi ta xét trình chuyển khối đoạn tháp tính từ đỉnh đến tiết diện phơng trình cân vật chất Gx(xđ - x) = Gy(yc - y) Z yc xđ yc y dy yđ dx x y xc y xc (a) Sơ đồ nguyên lý cấu tạo hoạt động x dF F (b) Đồ thị biến đổi nồng độ theo bề mặt Phơng trình đờng làm việc thiet bi chuyển khối y = (Gx/Gy)x + yc - (Gx/Gy)xđ x (1.7) Đuờng làm viƯc cđa thiÕt bÞ chun khèi y = (Gx/Gy)x + yc - (Gx/Gy)xđ (1.7) ã Đuờng làm việc cho ta biết nồng độ tức thời pha qúa trình chuyển khối ã Với trình chuyển khối ổn định luu luợng pha x, y nồng độ đầu cuối chúng xđ, xc, yđ,yc giá trị không đổi Chất lỏng khí lý tuởng quan hệ x y tuyến tính 1.2.2.Động lực trình chuyển khối ã Quá trình chuyển khối G y y* y* =mx x ’y y ’x ym y*m y* x* xm Lớp biên Bề mặt tiếp xúc pha x 450 Lớp biên x xm x ã Quá trình chuyển khối trình khuyếch tán vật chất từ tâm pha sang tâm pha khác qua bề mặt tiếp xúc pha 1.2.2.Động lực trình chuyển khối ã Quá trình chuyển khối G y y y* y* =mx x ’x ’y ym y*m y* x* xm x 450 x G(y) = yF(y-ym) (1.8) xm x G(x) = xF(xm-x) (1.9) Kmol/s Trong trình chuyển khối ổn định ta có: G(y) = G(x)= G (1.10) 1.2.2.Động lực trình chuyển khối ã Quá trình chuyển khối G y y y* y* =mx x ’y ’x ym y*m y* x* xm x 450 x • Ta cịng cã • suy xm x ym = y*m = mxm vµ y* = mx ym – y* = m(xm-x) (1.11) 1.2.2.Động lực trình chuyển khối ã Quá trình chuyÓn khèi   G’ y y y* y* =mx x ’y ’x ym y*m y* x* xm x 450 x • => • => xm (y - y*) - (ym - y) = m(xm - x) (y - y*) - G/yF = mG/xF x 1.2.2.§éng lùc trình chuyển khối ã Quá trình chuyển khối   G’ y y y* y* =mx x ’y ’x ym y*m y* x* xm x 450 x x xm G = F(y – y*)/(1/y + m/x) = KyF(y y*) (1.12) Kmol/s ã đặt Ky = 1/(1/y + m/x) (1.13) Kmol/m2s 1.2.2.Động lực trình chuyển khối ã Hệ số chuyển khối Là luợng vật chất chuyển từ pha sang pha khác qua đơn vị diện tích bề mặt tiếp xúc pha, đơn vị thời gian đơn vị động lùc chun khèi Ky lµ hƯ sè chun khèi tõ pha h¬i sang pha láng Ky = 1/(1/y + m/x) Kmol/m2s Kx lµ hƯ sè chun khèi tõ pha láng sang pha Kx = 1/(1/my + 1/x) Kmol/m2s 1.2.3.Động lực trung bình trình chuyển khối Zyc Zxđ Xét trình chuyển khối từ y sang x qua mét diƯn tÝch bỊ mỈt tiÕp xóc pha dF ta có phuơng trình chuyển khối tức y ỉx ỉy yđ Zy Zx x® yc Zxc Zy® y® y*® X® G = Gy(yd - yc) y® y*c thêi: dG = Kx(y – y*)dF xc => => Gy x*c xc x*® yd dy F K y yc y  y * F  G ( yd  yc )K y yd  yc dy y y* x 1.2.3.§éng lùc trung bình trình chuyển khối Zxđ Zyc y ỉx Øy xc y® Lượng chuyển khối tồn thiết bị thời điểm là: y® y*c Zx Zy x® yc Zxc Zy® y® y*® X® G  KyF ( yd  yc ) yd dy y y  y * c  y tb  ( yd  yc ) yd  yc G  K y Fytb dy y y* x*c xc x*đ x 1.2.3.Động lực trung bình trình chuyển khối Zxđ Zyc Xét trình chuyển khối từ y sang x qua mét diƯn tÝch bỊ mỈt tiÕp xóc pha dF ta có phơng trình y ỉx ỉy yđ Zx Zy x® yc Zxc Zy® y® y*® X® ( x d  xc ) xc y® y*c chun khèi tøc thêi: G  KxF xc dx x x *  x d xtb  G  K y Fxtb ( xc  xd ) xc dx x x *  x d x*c xc x*® x