Câc quá trình truyền khối và bài tập

Chương 1: Khái niệm cơ bản Định nghĩa và phân loại các quá trình truyền khối  Các biểu diễn thành phần pha  Cân bằng pha  Quá trình khuếch tán  Động lực khuếch tán  Phương pháp tín

GIỚI THIỆU MÔN HỌC Vị trí môn học

Thủy cơ

Truyền nhiệt

Truyền khối

Phản ứng

Chương 1: Khái niệm cơ bản

 Định nghĩa và phân loại các quá trình truyền khối

 Các biểu diễn thành phần pha

 Cân bằng pha

 Quá trình khuếch tán

 Động lực khuếch tán

 Phương pháp tính thiết bị truyền khối

Nội dung môn học

 Thiết bị truyền khối

Nội dung môn học

Chương 3: Quá trình chưng

 Định nghĩa và phân loại

 Cân bằng pha

 Chưng đơn giản

 Chưng bằng hơi nước trực tiếp

 Tài liệu học tập chính

 Bải giảng Quá trình thiết bị Truyền Khối

 Vũ Bá Minh - Kỹ Thuật Phản Ứng – ĐHBK Tp.HCM

 Tài liệu tham khảo

 Ngô Thị Nga – Kỹ Thuật Phản Ứng – NXB KHKT.

 Nguyễn Bin – Các Quá Trình Hóa Học – NXB KHKT.

 Robert H Perry, Don W Green, James O Maloney -

Perry's Chemical Engineers' Handbook (7th Edition) -

McGraw Hill

Tài liệu học tập

Tổng số tiết : 30 tiết

 Điểm quá trình : - điểm tiểu luận, điểm thường kỳ

- điểm giữa kỳ, điểm cuối kỳ Thông tin giảng viên : Ths Lê Nhất Thống Trung Tâm máy và Thiết bị

Email : Nhatthong75@yahoo.com

Tel : 0908402771 (gọi trước 21h) Hộp email chung : congnghiep.daihoc@yahoo.com

Password : tailieu123

 Các đề tiểu luận chính :

 Hấp thu

 Chưng cất

 Sấy

Sau khi chia nhóm xong đưa thầy danh sách

nhóm Sau 1 ngày lên hộp email chung của lớp nhận đề tài

Thời hạn nộp tiểu luận : vào buổi học cuối cùng Nộp qua email nhatthong75@yahoo.com

8

 KIẾN THỨC CƠ BẢN

 Quá trình di chuyển vật chất từ pha này

sang pha khác khi hai pha tiếp xúc trực tiếp với nhau gọi là quá trình truyền khối

10

 Hấp thu là quá trình hút khí (hơi) bằng chất lỏng, trong đó vật chất đi từ pha khí vào

lỏng.

 Chưng là quá trình tách các hỗn hợp lỏng

thành các cấu tử riêng biệt, vật chất đi từ

pha lỏng vào pha hơi và ngược lại

 Hấp phụ quá trình hút khí (hơi) bằng chất

rắn xốp, trong đó vật chất đi từ pha khí vào pha rắn.

 Trích ly là quá trình tách các chất hòa tan

trong chất lỏng hay chất rắn bằng chất lỏng

khác.

 Kết tinh là quá trình tách chất rắn trong dung dịch vật chất đi từ pha lỏng vào pha rắn.

 Sấy khô là quá trình tách nước ra khỏi vật liệu

ẩm vật chất đi từ pha rắn hay lỏng vào pha

khí.

 Hòa tan là quá trình vật chất đi từ pha rắn

 L,G: suất lượng mol pha lỏng, pha hơi,kmol/h

 L,G suất lượng khối lượng pha lỏng, pha hơi, kg/h

 i: cấu tử bất kỳ của hỗn hợp

y = i

 Pha lỏng Pha hơi (khí)

 Pha lỏng Pha hơi (khí)

i

i

L L

L X

G Y

−

=

 Pha lỏng Pha hơi (khí)

16

i

i

L L

L X

G Y

−

=

=

k k i

M x M

x x

k k

i

M x

M

x x

M y M

y y

k k

i M y

M

y y

−

=

y Y

+

=

1

PHA KHÍ

Bài tập

1.Trộn 50 kg NaOH vào trong 500kg nước Tính phần mol, phần khối lượng, tỉ số mol, tỉ số khối lượng của NaOH trong dung dịch

2.Hỗn hợp khí NH­3 với không khí NH3 chiếm 7% theo thể tích Tính phần mol, phần khối lượng, tỉ số mol, tỉ số khối lượng NH­3 trong không khí

3.Dung dịch NH4Cl với nước trong đó NH4Cl chiếm 45%

khối lượng Tính phần mol, phần khối lượng, tỉ số mol, tỉ số khối lượng của NH4Cl trong dung dịch

4.Dung dịch NaCl với nước trong đó NaCl chiếm 45% mol Tính phần mol, phần khối lượng, tỉ số mol, tỉ số khối lượng của NaCl trong dung dịch

 Khái niệm về cân bằng pha

 Gọi xcb là nồng độ cấu tử M trong pha Φx đạt đến cân bằng có liên hệ như sau:

Chương 1

1.3.1.Khái niệm

Chương 1

Tại mỗi điều kiện xác định sẽ tồn tại một mối quan hệ cân bằng giữa nồng độ của cấu tử trong hai pha và được biểu diễn bằng đường cân bằng

Khi cân bằng thì sự khuếch tán tổng cộng của hai pha bằng 0

Khi chưa cân bằng, sẽ xảy ra quá trình khuếch tán của cấu tử giữa hai pha để đưa hệ về trạng thái cân bằng

⇒ Giới hạn của quá trình truyền khối là khi hệ đạt trạng thái cân bằng

Chương 1

Chiều khuếch tán của cấu tử sẽ tuân theo quy luật:

Nếu như y < ycb – vật chất chuyển từ pha Φx vào pha

Φy

Nếu như y > ycb – vật chất chuyển từ pha Φy vào pha

Φx

Định luật Henry: Đối với dung dịch lý tưởng áp

suất riêng phần p của khí trên chất lỏng tỷ lệ với

phần mol x của nó trong dung dịch

p = H.x

Chương 1

Định luật Raoult: Áp suất riêng phần của một cấu

tử trên dung dịch bằng áp suất hơi bão hòa của cấu

tử đó (ở cùng nhiệt độ) nhân với nồng độ phần mol của cấu tử đó trong dung dịch

p = P x

1.3.2 Các định luật về cân bằng pha

Khuếch tán đối lưu

 Xảy ra trong nhân pha ở chế độ chuyển động xoáy

 Xảy ra là nhờ sự xáo trộn của các phân tử trong dòng Khuếch tán phân tử quyết định tốc độ cho cả quá trình khuếch tán

 Nếu tính theo pha Φy

∆ y = y* – y hay ∆ y = y – y*

 Nếu tính theo pha Φx

∆ x = x* – x hay ∆ x = x – x*

Chương 1

∆ y

∆ x

1.4.2 Cân bằng vật liệu và động lực quá trình

 Phương trình truyền khối

 Vận tốc của một quá trình nào cũng tỷ lệ thuận với động lực và tỷ lệ nghịch với trở lực Trong quá trình truyền khối động lực là hiệu số nồng độ và trở lực là sự cản trở chất khuếch tán chuyển động qua lưu thể

1.4.2 Cân bằng vật liệu và động lực quá trình

Dựa theo định luật phân bố và tính toán ta có phương trình truyền khối:

G = kyF τ∆ ytb Hoặc G = kxF τ∆ xtb

Trong đó: ky và kx là hệ số truyền khối trong pha y và pha x

x y

1 1

1

+

=

1.4.2 Cân bằng vật liệu và động lực quá trình

 Động lực trung bình

 Động lực của quá trình thay đồi từ đầu đến cuối nên khi tính toán phải dùng động lực trung bình Khi đường cân bằng là đường cong thì tính theo động lực trung bình tích phân Khi đường cân bằng là đường thẳng thì tính theo động lực trung bình logarit

1.7 Cân bằng vật liệu và động lực quá trình

 Động lực trung bình tích phân

 Dựa vào phương trình truyền khối và phương trình cân bằng vật liệu, động lực trung bình tích phân được xác định theo công thức:

y y

dy

y y

y

1.4.2 Cân bằng vật liệu và động lực quá trình

 Động lực trung bình logarit

 Dựa vào phương trình truyền khối khi đường cân bằng là đường thẳng và phương trình cân bằng vật liệu, động lực trung bình logarit ta xác định theo công thức:

2 1

2 1

ln

y y

2 1

ln

x x

1.5 Phương pháp tính thiết bị truyền khối

 Tính thiết bị truyền khối gồm tính kích thước thiết bị (đường kính, chiều cao và các kích thước khác), tính trở lực, công suất của bơm, quạt cần thiết,…

 I Tính đường kính thiết bị

 II Tính chiều cao thiết bị

 Là phần chiều cao làm việc của tháp, kích thước phần trên và dưới tùy thuộc những bộ phận được lắp

ở đó

0

785 ,

0 ω

V

D =

1.8 Phương pháp tính thiết bị truyền khối

Tính chiều cao theo phương trình truyền khối

Tính chiều cao theo số bậc thay đổi nồng độ

Tính chiều cao theo số đơn vị truyền khối

Tính chiều cao theo cách vẽ đường cong động học