Bài giảng kỹ thuật thực phẩm 2 chương 4 ths trần văn hùng

 Quá trình di chuyển vật chất từ pha này sang phakhác khi hai pha tiếp xúc trực tiếp với nhau gọi là quá trình truyền khốihoặcquá trình khuếch tán  Tùy theo đặc trưng của sự di chuyển

1 Phân loại các quá trình truyền khối

2 Nguyên tắc thiết kế thiết bị truyền khối

 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 khốihoặcquá trình khuếch tán

 Tùy theo đặc trưng của sự di chuyển vật chất và

tính chất của hai pha có thể phân ra các quá trình

chuyển khối sau đây

QT Chưng luyện

QT Cô đặc

TVH Bài Giảng Hóa Công

7 of 32

chuyển từ pha lỏng vào pha

hơi và ngược lại

1

2

3 4

Chưng cất lôi cuốn hơi nước

1 Bình cấp hơi nước

2 Bình chứa nguyên liệu chưng cất

3 Lớp tinh dầu

4 Lớp nước.

1.2 HỖN HỢP KHÍ RẮNHấp phụ Sấy khô

1.6 LỰA CHỌN PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÁCH

o Cơ sở:

 Đặc điểm của cấu tử cần tách

 Đặc điểm của phương pháp phân tách

 Yêu cầu chất lượng sản phẩm

 Các chỉ tiêu kinh tế kĩ thuật khác

2 NGUYÊN TẮC THIẾT KẾ THIẾT BỊ TRUYỀN KHỐI

 Số đoạn lý thuyết(chiều cao tương đương)

 Thời gian tiếp xúc pha

 Năng suất

 Nhu cầu về năng lương

•G: lưu lượng mol của pha y (pha khí), kmol/h

•L: lưu lượng mok của pha x (pha lỏng), kmol/h

•G i : lưu lượng mol của cấu tử đang xét trong pha y, kmol/h

•L i : lưu lượng mol của cấu tử đang xét trong pha x, kmol/h

y: nồng độ phần mol của cấu tử đang xét trong pha y

x: nồng độ phần mol của cấu tử đang xét trong pha x

Y: nồng độ tỷ số mol của cấu tử đang xét trong pha y

X: nồng độ tỷ số mol của cấu tử đang xét trong pha X

Gọi

: lưu lượng k/lượng của pha y (pha khí), kmol/h

: lưu lượng k/lượng của pha x (pha lỏng), kmol/h

: lưu lượng k/lượng của cấu tử đang xét trong pha y, kmol/h

: lưu lượng k/lượng của cấu tử đang xét trong pha x, kmol/h

: nồng độ phần k/lượng của cấu tử đang xét trong pha y

: nồng độ phần k/lượng của cấu tử đang xét trong pha x

: nồng độ tỷ số k/lượng của cấu tử đang xét trong pha y

: nồng độ tỷ số k/lượng của cấu tử đang xét trong pha x

Nồng độ phần mol của cấu tử trong pha x, pha y

1 Các loại nồng độ thành phần

G

G y L

G Y

L L

L X

G Y

L L

L X









2 Quan hệ giữa các nồng độ thành phần pha

2 Quan hệ giữa các nồng độ thành phần pha

2 Quan hệ giữa các nồng độ thành phần pha

2.2 HỆ SỐ TRUYỀN KHỐI

- Hệ số truyền khối K là lượng vật chất truyền qua

1 đơn vị diện tích bề mặt tiếp xúc pha trong một

đơn vị thời gian khi sai biệt nồng độ là 1 đơn vị.

- Tốc độ truyền khối = HSTK * (Sai biệt nồng độ)

2.2.1 Cấu tử A truyền qua B đứng yên

).( A1 A2

B A

AB

M M

V V

P

T

) (

10 55 , 1

3 3

2

3 3







Hệ số khuếch tán trong pha khí

Trong đó: - MA, MB- Khối lượng phân tử của khí A và B,

kg/kmol.

-T - Nhiệt độ tuyệt đối của khí, 0 K.

- P - Áp suất chung của khí, at.

- VA, VB- Thể tích mol của khí A và B, cm 3 /mol.

[m 2 /h]

2.2.2 Cấu tử A và B truyền đẳng mol nghịch chiều

) (

D

A

B AB

V

T M

8 '.

10 4 , 7





 

- μ: Độ nhớt của dung môi ở 20 0 C, cP.

- ρ : Khối lượng riêng của dung môi ở 20 0 C, kg/m 3

2.3 HẤP THỤ

2.3.1.Khái niệm

a Định nghĩa

Hấp thụ là quá trình hút khí bằng chất lỏng,

khí được hút gọi là chất bị hấp thụ, chất lỏng

dùng để hút gọi là dung môi, hay còn gọi là

chất hấp thụ, khí không bị hấp thụ gọi là khí

trơ.

b Ý nghĩa

Quá trình hấp thụ đóng một vai trò quan

trọng trong sản xuất hóa học, nó được ứng

dụng để:

 Thu hồi các cấu tử quý

 Làm sạch khí

 Tách hỗn hợp thành cấu tử riêng

 Tạo thành sản phẩm cuối cùng

c Tính chất của dung môi

1. Có tính chất hòa tan chọn lọc nghĩa là chỉ hòa

tan tốt cấu tử cần tách ra và không hòa tan các

cấu tử còn lại hoặc chỉ hòa tan không đáng kể.

Đây là tính chất chủ yếu của dung môi

2. Độ nhớt dung môi bé Độ nhớt càng bé chất

lỏng chuyển động càng dễ trở lực sẽ nhỏ hơn và

hệ số chuyển khối sẽ lớn hơn.

c Tính chất của dung môi

hoàn nguyên dung môi

4. Nhiệt độ sôi khác xa với nhiệt độ sôi của

chất hòa tan như vậy sẽ dễ tách cấu tử

ra khỏi dung môi

5. Nhiệt độ đóng rắn thấp tránh được hiện

tượng đóng rắn làm tắc thiết bị

c Tính chất của dung môi

tránh được tắc thiết bị, và thu hồi cấu tử

đơn giản hơn

7. Ít bay hơi, mất mát ít

Gc; Yc

Lc; Xc

Lđ; Xđ

Gđ; Yđ

2.3.2 Cân bằng vật chất cho quá trình hấp thu

Gđ: lượng hỗn hợp khí đi vào thiết bị hấp thụ, kmol/h

Gc: lượng hỗn hợp khí đi ra thiết bị hấp thụ, kmol/h

Yđ: nồng độ của pha khí đi vào TB, kmol/kmol ktrơ

Yc: nồng độ của pha khí đi ra TB, kmol/kmol ktrơ

Ltr: lượng dung môi đi vào thiết bị, kmol/h

Xđ: nồng độ đầu của dung môi, kmol/kmol dung môi

Xc: nồng độ cuối của dung môi, kmol/kmol dung môi

Gtr: lượng khí trơ đi trong thiết bị kmol/h

Lượng khí trơ đi trong thiết bị:

) 1 ( ) 1 ( 1

1 1

1

c c đ đ

c c d đ

Y

G Y

c d tr tr

X X

Y Y G L

Lượng dung môi tối thiểu để hấp thụ được xác định khi

nồng độ cuối của dung môi đạt đến nồng độ cân bằng:

đ c

c đ tr tr

X X

Y Y G L







max min

Xcmax- nồng độ pha lỏng cân bằng ứng với nồng độ đầu

của pha khí Xcmax được xác định từ phương trình cân

bằng hoặc số liệu cân bằng ứng với Yđ

)4,11(

L

Viết phương trình cân bằng vật liệu đối với

khoảng thể tích thiết bị kể từ một tiết diện

bất kì nào đó với phần trên của thiết bị

)(

tr c tr

G

L Y X G

L



3 Số mâm lý thuyết

Trong điều kiện làm việc nhất định thì lượng khí bị hấp

thụ không đổi và xem hệ số truyền khối là không đổi

4 Sự liên hệ giữa lượng dung môi và kích thước TB

Như vậy bề mặt tiếp xúc chỉ thay đổi tương ứng với sự

thay đổi của Ytb sao cho tích số F.Ytb là không đổi

Ta có thể khảo sát sự thay đổi động lực trung bình Ytb

trên đồ thị Y-X Khi Yđ, Ycvà Xdcố định thì giá trị nồng

độ cuối của dung môi Xc quyết định động lực trung bình

4 Sự liên hệ giữa lượng dung môi và kích thước TB

Đường OA và OA4 là hai đường giới hạn Nếu chọn

lượng dung môi ít nhất thì thiết bị sẽ vô cùng cao nhưng

nếu chọn lượng dung môi lớn quá để cho bề mặt F nhỏ thì

sẽ không kinh tế hoặc là chẳng thu được gì vì nồng độ

dung dịch quá loãng

5 Ảnh hưởng của nhiệt độ và áp suất

Ảnh hưởng của nhiệt độ và áp suất lên quá trình hấp thụ (t 1 <t 2 <t 3 ; p 1 >p 2 >p 3 )

2.3.3 THIẾT BỊ HẤP THỤ

2.3.3.1 Sơ đồ hệ thống hấp thu

 Yêu cầu chung cho đệm:

•Diện tích bề mặt riêng lớn (a: m 2 /m 3 )

•Thể tích tự do lớn (Vtd: m 3 /m 3 )

•Khối lượng riêng bé

•Bền hóa học.

Tháp đệm

 Đệm vòng

Vòng Rasching Vòng Pall

kim loại

Vòng Pall nhựa

 Đệm vòng

Vòng yên

ngựa Berl

Vòng yên ngựaItalox - ceramic

Vòng yên ngựaItalox - plastic

Vât liệu polime Vât liệu kim loại

chiều cao tháp quá cao.

tầng, và có bộ phận phân phối ở

Tháp đĩa:

tạo khác nhau

pha trên mâm.

chất lỏng trên mâm.

Tháp đĩa:

Tháp đĩa (tháp mâm)

Tháp đĩa (tháp mâm)

Cấu tạo đĩa dài có ống chảy chuyền

Đĩa lưới không có ống chảy chuyền

Thiết bị hấp thu loại bề mặt kiểu vỏ và kiểu ống

Thiết bị hấp thụ loại màng kiểu vỏ và kiểu tấm

Sơ đồ hệ thống hấp thụ

CÂU HỎI ÔN TẬP

Câu 1: Thế nào tổn thất sau thu hoạch? Phân loại và

lấy ví dụ minh họa?

Câu 2: Tại sao nói tổn thất sau thu hoạch là mất mùa

trong nhà?

Câu 3: Nêu những biện pháp chính nhằm hạn chế

tổn thất sau thu hoạch?

BÀI TẬP

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1 Võ Văn Bang, Vũ Bá Minh.Truyền khối, Trường đại học Bách

Khoa thành phố Hồ Chí Minh, 2001

2 Nguyễn Bin Tính toán quá trình, thiết bị trong công nghệ hóa

chất và thực phẩm Tập 2, NXB khoa học kỹ thuật, 1999

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.