Mô hình hóa, mô phỏng và tối Ưu hóa trong công nghệ hóa học mô hình hóa các quá trình hấp phụ, hấp thụ , sấy

Lượng vật chất vào = Lượng vật chất bị hấp phụ + Lượng vật chất trong lỗ xốp + CÂN BẰNG VẬT CHẤT Lượng vật chất ra 1.Quá trình hấp phụ... CÂN BẰNG VẬT CHẤTThời gian sử dụng hiệu quả Phư

Trang 1

Mô hình hóa, mô phỏng và tối ưu hóa trong công nghệ hóa học

Nhóm 8 - Lớp L04

MÔ HÌNH HÓA CÁC QUÁ TRÌNH HẤP PHỤ,

HẤP THỤ , SẤY

Trang 2

Meet our team

Trang 3

Quá trình hấp thụ Quá trình hấp phụ

Quá trình sấy

NỘI DUNG

Trang 4

Vật lý

Hóa học

• Lực tương tác: Liên kết hóa

Trang 5

1.Quá trình hấp PHụ

Ứng dụng

• Xử lý nước và nước thải

• Lọc không khí, kiểm soát khí

thải

• Khử màu, khử mùi

• Xúc tác

Trang 6

1.Quá trình hấp PHụ

thường là các vật liệu rắn dạng hạt cấu trúc xốp và có diện tích bề mặt riêng lớn

Trang 7

Khuếch tán ngoài

Khuếch tán trong lỗ rỗng

• Hấp phụ vật lý: tạo liên kết yếu Van

der Waals, không có phản ứng hóa học

• Hấp phụ hóa học: tạo liên kết mạnh

hơn như ion, cộng hóa trị

Trang 8

1.2 LƯU ĐỒ PFD

1.Quá trình hấp phụ

Trang 9

F (X,Y,B) = 0 Biến đầu vào X

1.3 MÔ HÌNH HÓA QUÁ TRÌNH

Trang 10

F (X,Y,B) = 0

Tham số mô hình B

Tham số hóa lý

B1• Khối lượng riêng lưu chất ( )

• Khối lượng riêng vật liệu hấp phụ

( )

• Nhiệt hấp phụ (H)

Tham số kích thước B2• Diện tích bề mặt hấp phụ (S)

• Đường kính thiết bị (D)

• Kích thước hạt (d)

• Độ xốp ( )Tham số động học B3

• Hằng số tốc độ hấp phụ (k)

Trang 11

• Quá trình hấp phụ là đẳng nhiệt,

thuận nghịch

Trang 14

Trang 15

Phương trình động học bậc hai

Sau tích phân

Dạng tuyến tính của nó khi triển khai

sẽ là

Với

ĐỘNG HỌC HẤP PHỤ

Trang 16

ĐỘNG HỌC HẤP PHỤ

Trang 17

là hằng số hấp phụ Langmuir

Trang 21

ĐẲNG NHIỆT HẤP PHỤ

Trang 23

Lượng vật

chất vào =

Lượng vật chất bị hấp phụ

+

Lượng vật chất trong

lỗ xốp

+

CÂN BẰNG VẬT CHẤT

Lượng vật chất ra

Trang 24

CÂN BẰNG VẬT CHẤT

Thời gian sử dụng hiệu quả

Phương trình đẳng nhiệt hấp phụ

Phương trình động học hấp phụ

Thời gian hấp phụ

Chiều dày lớp

Trang 25

CÂN BẰNG NĂNG LƯỢNG

Sự tích tụ năng lượng

Trang 26

Cân bằng năng lượng giữa dòng lưu chất và thân thiết bị

(1 )

Trang 27

Cân bằng năng lượng giữa thân thiết bị và môi trường

là nhiệt độ môi trường ngoài ( K)

o p,w là nhiệt dung riêng vách (J/kg.K)

ou t

là hệ số truyền nhiệt bên ngoài (W/m .K) 2

ou t

là bán kính ngoài (m)

w là hệ số dẫn nhiệt vách (W/m.K)

là khối lượng riêng pha rắn/vách (kg/m ) 3

Trang 28

Kết hợp cả 2 phương trình cân bằng năng lượng

Xác định được Tw phục

vụ cho thiết kế thiết bị

Trang 29

1.4 BÀI TOÁN TỐI ƯU

Tối ưu hiệu suất hấp phụ qua các yếu tố ảnh hưởng như:

Trang 30

Chọn yếu

tố khảo sát

Xây dựng phương pháp thí nghiệm

Xác định giá trị tối

ưu

Trang 31

Trang 32

“Quá trình hấp thụ là quá trình trong đó một hỗn hợp khí được cho tiếp xúc với chất lỏng nhằm mục đích hòa tan chọn lựa một hay nhiều cấu tử của hỗn hợp khí”.

Trang 33

Thu hồi các cấu tử có giá trị trong pha khí

1 4 Tạo dung dịch sản phẩm

Làm sạch pha khí

2

Tách hỗn hợp thành các cấu tử riêng biệt

3

ỨNG DỤNG

2.Quá trình hấp THụ

Trang 34

2.2 LƯU ĐỒ

PFD

Trang 35

Dung dịch lỏng lý tưởng

Độ hòa tan của khí trong lỏng

Hệ hai cấu tử

Định luật Raoult

Dung dịch lỏng không lý tưởng Định luật

Henry

Hệ nhiều cấu tử

Nồng độ chất khí

hòa tan: là độ hòa

tan của một đơn

chất khí tiếp xúc

với dung môi

tương đối không

bay hơi ở nhiệt độ

và áp suất xác

định.

Tại điều kiện xác định, độ hòa tan cân bằng của mỗi chất khí sẽ độc lập với các chất khí còn lại

CƠ SỞ LÝ THUYẾT

Trang 37

F (X,Y,B) = 0 Biến đầu vào X

• Nhiệt độ đầu vào

• Áp suất đầu vào

Trang 38

Thông số hóa lý (B1)

• Hệ số Henry

• Nhiệt dung riêng

• Nhiệt hóa hơi

• Hệ số truyền khối

Trang 39

• Chế độ công nghệ: ngược chiều

• Khí trơ không bị hòa tan

• Dung môi không bay hơi

• Không xảy ra phản ứng

• Tiếp xúc pha liên tục

• Khuấy lý tưởng trên mỗi bậc truyền

Trang 41

• Đường làm việc có hệ số góc âm

Trang 42

PHƯƠNG TRÌNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT

Cân bằng vật chất

Phương trình truyền khối

;Đường đẳng nhiệt hấp thụ

Trang 43

Diện tích tiếp xúc pha

Thay vào phương trình

truyền khối

Lấy tích phân

ra chiều cao của thiết bị

Nhân thêm trung bình

logarit của (1-yi) và (1-y)

Trang 44

CHIỀU CAO THIẾT BỊ

Chiều cao đơn vị truyền

khối tổng quát

Số đơn vị truyền khối tổng

quát

Trang 45

SỐ ĐƠN VỊ TRUYỀN KHỐI TỔNG QUÁT

Hỗn hợp có nồng độ loãng

Trang 46

SỐ ĐƠN VỊ TRUYỀN KHỐI TỔNG QUÁT

Tích phân đồ thị

Trang 47

PHƯƠNG TRÌNH CÂN BẰNG NĂNG LƯỢNG

Trang 49

Quá trình không đẳng nhiệt

Trang 50

Trang 51

Trang 52

Giả thiết:

• Quá trình ổn định

• Nồng độ loãng

• Nhiệt lượng thoát ra môi trường không đáng kể

• Nhiệt lượng thay đổi chỉ làm thay đổi nhiệt độ

chất lỏng

Trang 53

Nhiệt độ cuối

của pha lỏng

Trang 55

3 Quá trình SẤY

Trang 56

3 Quá trình SẤY

Trang 57

3.2 lưu đồ PFD

3 Quá trình SẤY

Trang 58

3 Quá trình SẤY

Trang 59

ĐỘNG HỌC QUÁ

TRÌNH

Đường cong tốc độ sấy

• Mô tả sự thay đổi của tốc độ bay hơi nước (dung môi) trong quá trình sấy theo thời gian

• Vật liệu sấy khác nhau sẽ có đường cong tốc độ sấy khác nhau

3 Quá trình SẤY

Trang 60

3 Quá trình SẤY

3.3 Mô hình hóa quá trình

Trang 61

HỆ GIẢ THIẾT

Chế độ chảy

Tính chất hóa lý Bản chất quá trình Cấu trúc thiết bị

đẩy lý tưởng

• Khối lượng riêng và

nhiệt dung riêng

TNS, VLS không đổi

trong suốt quá trình

• TNS là không khí ngoài trời

• Sấy lý thuyết, liên tục

• Tốc độ TNS ổn định, không thất thoát TNS

• Không có sự biến đổi hóa học TNS và VLS, không có tương tác hóa học giữa chúng.

• Nhiệt độ vật liệu đồng nhất trong suốt quá trình sấy

3 Quá trình SẤY

Trang 62

Khối lượng vật liệu khô tuyệt

thiết

3 Quá trình SẤY

Trang 63

Cân bằng năng lượng

3 Quá trình SẤY

Trang 64

3 Quá trình SẤY

Trang 65

hoặ

c

3 Quá trình SẤY

Trang 66

Nhiệt tiêu hao riêng cho toàn máy

sấy

3 Quá trình SẤY

Trang 67

Mục tiêu

Chi phíChất lượngThời gian sấy

NĂNG LƯỢNG

ràng buộc

Nhiệt độ sấy

Độ ẩm Thiết bị

3 Quá trình SẤY

3.4 BÀI TOÁN TỐI ƯU

Trang 68

2.Trần Xoa và các tác giả, Sổ tay quá trình – thiết bị trong công nghệ hóa chất, tập 2, NXB KHKT, 1999.

3.Trần Văn Phú, Tính toán và thiết kế hệ thống sấy, NXB Giáo dục, 2002.

4.EL-NAAS, Muftah H.; ALHAIJA, Manal A Modelling of adsorption processes Mathematical Modelling,

2011, 579-600.

5.AYAWEI, Nimibofa; EBELEGI, Augustus Newton;

WANKASI, Donbebe Modelling and interpretation of adsorption isotherms Journal of chemistry, 2017,

2017.1: 3039817.

Tiêu đề	Mô Hình Hóa, Mô Phỏng Và Tối Ưu Hóa Trong Công Nghệ Hóa Học Mô Hình Hóa Các Quá Trình Hấp Phụ, Hấp Thụ, Sấy
Tác giả	Bùi Bích Nga, Huỳnh Tuấn Kiệt, Phạm Đình Quốc, Mai Thành Bá Trí, Trần Tuấn Anh, Bùi Thị Ánh Ngọc
Trường học	Trường Đại Học Công Nghiệp Thực Phẩm Thành Phố Hồ Chí Minh
Chuyên ngành	Công Nghệ Hóa Học
Thể loại	Đồ Án Tốt Nghiệp
Thành phố	Thành Phố Hồ Chí Minh

Định dạng
Số trang	69
Dung lượng	16,77 MB