Bài giảng quá trình và thiết bị truyền khối

Chương 1: kiến thức cơ bản• Định nghĩa và phân loại • Biểu diễn thành phần pha • Cân bằng pha - Quá trình khuếch tán • Động lực quá trình khuếch tán • Phương pháp tính thiết bị truyền kh

Trang 1

Quá trình & thiết bị

truyền khối

 Lý thuyết: 30 tiết

 Thực hành + bài tập: 90 tiết

 Hình thức kiểm tra: trắc nghiệm

 Thực hành: thí nghiệm, báo cáo: hệ số 2

Trang 2

Tài liệu tham khảo

• Võ Văn Bang, Vũ Bá Minh – Truyền khối – Trường đại học Bách Khoa thành phố Hồ Chí Minh, 2001

• Nguyễn Bin – Tính toán quá trình, thiết bị trong công nghệ hóa chất và thực phẩm Tập 2 – NXB khoa học kỹ thuật, 1999

Trang 3

• Đỗ Trọng Đài, Nguyễn Trọng Khuông, Trần Quang Thảo, Võ Thị Ngọc Tươi, Trần Xoa – Cơ sở quá trình và thiết bị công nghệ hóa học Tập 2 – NXB đại học và trung học

chuyên nghiệp, Hà Nội 1974

• Sổ tay quá trình và thiết bị công nghệ hóa học Tập 2 – NXB khoa học kỹ thuật, Hà

Nội, 1992

Trang 4

• Phạm Văn Bôn, Hoàng Minh Nam, Vũ Bá Minh – Quá trình và thiết bị công nghệ hóa học tập 10 – Ví dụ và bài tập – Trường đại học Bách Khoa TP Hồ Chí Minh, 2001

• R.E.Treybal – Mass transfer operations –

Mc Graw Hill, 1996

Trang 5

Nội dung chương trình

• Chương 1: Kiến thức cơ bản

Trang 6

Chương 1: kiến thức cơ bản

• Định nghĩa và phân loại

• Biểu diễn thành phần pha

• Cân bằng pha - Quá trình khuếch tán

• Động lực quá trình khuếch tán

• Phương pháp tính thiết bị truyền khối

Trang 7

Định nghĩa và phân loại

• Quá trình truyền khối là quá trình di chuyển vật chất giữa 2 pha, khi 2 pha tiếp xúc trực tiếp với nhau

• Quá trình truyền khối còn gọi quá trình

khuếch tán

Trang 8

• Hấp thụ (hấp thu): khí → lỏng

• Chưng: tách hỗn hợp lỏng thành cấu tử riêng biệt, lỏng → hơi

• Hấp phụ: khí, lỏng → rắn

• Trích ly: tách chất hòa tan trong lỏng, rắn bằng chất lỏng khác

Trang 9

• Kết tinh: tách chất rắn trong dung dịch, lỏng

→ rắn

• Hòa tan: rắn → lỏng, ngược kết tinh

• Sấy: tách nước ra khỏi vật liệu ẩm Rắn,

lỏng → khí

• Trao đổi ion: trao đổi các nhóm ion linh

động với ion trong dung dịch

Trang 10

Biểu diễn thành phần pha.

• Thành phần mol (phần mol): tỷ số giữa mol cấu tử A trên tổng mol hỗn hợp

Ký hiệu: xA (kmolA/kmol hỗn hợp)

• Thành phần phần khối lượng: tỷ số khối

lượng cấu tử A trên tổng khối lượng của

hỗn hợp

Ký hiệu:

Trang 11

• Thành phần tỷ số mol: tỷ số giữa mol cấu

tử A trên số mol cấu tử B

Ký hiệu: XA (kmolA/kmolB)

• Thành phần tỷ số khối lượng: tỷ số giữa

khối lượng cấu tử A trên khối lượng cấu tử B

Ký hiệu:

Trang 12

• Nồng độ mol: tỷ số giữa mol cấu tử A trên tổng thể tích của hỗn hợp

Ký hiệu: CA (kmolA/m3 hỗn hợp)

• Nồng độ khối lượng: tỷ số giữa khối lượng cấu tử A trên tổng thể tích hỗn hợp

Ký hiệu:

Trang 13

• Ngoài ra đối với hỗn hợp khí, trên cơ sở định luật Clapeyron và Dalton, phần mol bằng phần thể tích, hoặc phần áp suất

• Nghĩa là:

Trang 14

Pha lỏng Pha hơi (khí)

Trang 15

Pha lỏng Pha hơi (khí)

Trang 16

• L,G: suất lượng mol pha lỏng, hơi (kmol/h)

• : suất lượng khối lượng pha lỏng, hơi

Trang 17

Cân bằng pha – khuếch tán

 Quá trình khuếch tán: thuận nghịch

Trang 18

 Cân bằng động : thuận = nghịch

Quá trình đạt cân bằng

Xcb = f(y)

 Tại cân bằng nồng độ hai pha không bằng nhau

Trang 19

• Tại điều kiện t,P xác định, tồn tại mối quan

hệ cân bằng giữa nồng độ cấu tử hai pha,

và được biểu diễn bởi đường cân bằng

• Chưa đạt cân bằng: xảy ra khuếch tán Nếu có đủ thời gian → đạt cân bằng

• Đạt cân bằng: không còn khuếch tán tổng cộng giữa hai pha

Trang 20

• Định luật Henry: với dung dịch lý tưởng, áp suất riêng phần (p) của hơi trên dung dịch

tỷ lệ với phần mol (x) của chất tan trong dung dịch:

p*A = H.xA

• H: hằng số Henry, có đơn vị của áp suất

• H tăng khi nhiệt độ tăng

Trang 21

• Định luật Raoult: áp suất riêng phần (p) của một cấu tử trên dung dịch bằng áp suất hơi bão hòa cấu tử đó (ở cùng nhiệt độ) nhân với phần mol (x) của cấu tử đó trong dung dịch

P*A = PbhA.xA

Trang 22

• Theo Dalton: p = P.y

• Khi quá trình đạt cân bằng: ycb = y*

Trang 23

Động lực quá trình truyền khối

• Động lực QTTK giữa hai pha là hiệu số giữa nồng độ làm việc (hiện tại) và nồng độ cân bằng ở trong cùng một pha

• Nếu y > y* → Δy = y – y*y = y – y*

↔ Δy = y – y*x = x* – x

• Vật chất di chuyển từ pha y sang pha x, hay vật chất di chuyển từ pha khí sang pha lỏng

Trang 24

• Khi đó: đường làm việc nằm trên đường cân bằng

Trang 25

• Nếu y < y* → Δy = y – y*y = y* – y

↔ Δy = y – y*x = x – x*

• Vật chất di chuyển từ pha x sang pha y, hay vật chất di chuyển từ pha lỏng sang pha hơi

Trang 26

• Khi đó: đường làm việc nằm dưới đường cân bằng

yy*

ΔyyΔyx

Đường làm việcĐường cân bằng

y* = f(x)

Trang 27

• Nếu y = y* → Δy = y – y*y = y* – y = 0

→ x = x* → Δy = y – y*x = x – x* = 0

• Lúc này quá trình đạt cân bằng

Trang 28

• Khi đó: đường làm việc cắt đường cân bằng

y = y*

x = x*

Đường làm việc

Đường cân bằngy* = f(x)

Trang 29

• Giả thiết: vật chất di chuyển từ pha y sang pha x

H(m)

Trang 30

• Động lực trung bình tính cho pha y

• Động lực trung bình tính cho pha x

Trang 31

Phương trình truyền khối

• Vận tốc của quá trình nào cũng tỷ lệ với động lực và tỷ lệ nghịch với trở lực Phương trình truyền khối:

G = kx.F.Δy = y – y*xtb. = ky.F.Δy = y – y*ytb.

• kx,ky: hệ số truyền khối tính theo nồng độ pha x, pha y

• : thời gian truyền khối

Trang 32

Phương pháp tính TBTK

• Tính đường kính thiết bị truyền khối

• Trong đó:

V: lưu lượng dòng hơi (khí), m3/s

ω0: vận tốc dòng hơi (khí) đi qua toàn bộ tiết diện thiết bị, m/s

Trang 33

• Tính chiều cao tháp đệm:

• Mặt khác: F = .H.f , m2

• Trong đó: : bề mặt riêng của đệm, m2/m3

f : tiết diện ngang của thiết bị, m2

Trang 34

• Tính chiều cao: số bậc thay đổi nồng độ.

• Số bậc thay đổi nồng độ: số đĩa lý thuyết → được xác định bằng phương pháp đồ thị

• Xác định số đĩa thực tế:

• : hệ số hiệu chỉnh(hiệu số ngăn), 0,2 – 0,9

Trang 36

Click icon to add picture

Định dạng
Số trang	36
Dung lượng	623,71 KB
File đính kèm	Thiết Bị Truyền khối.rar (3 MB)