Chương 3 Khuếch tán đối lưu Hệ số truyền khối

3/4/2013 Chương Khuếch tán đối lưu Hệ số truyền khối Khuếch tán đối lưu - convection Khái niệm: Trong pha có dịch chuyển vật chất phần tử chuyển động → đạt đến cân nồng độ pha ầ tử > phân tử vềề kích thước Phần Ý nghĩa: Khuếch tán đối lưu bao gồm khuếch tán phần tử 3/4/2013 Khuếch tán đối lưu Truyền khối Cân Khuếch tán đối lưu Vận tốc truyền khối = (Hệ số truyền khối) (Sai biệt nồng độ) ố truyền ề khối khố = k F (CA - CAS), ) mol/s l/ Vận tốc k: hệ số truyền khối, m/s Thơng lượng khuếch tán [mol/m2.s] NA = -DAB ((∂CA/∂z))z =0 = kL ((CA – CAS) [mol/m2.s] kL: hệ số truyền khối mol/[s.m2.(mol/m3)] =[m/s] 3/4/2013 Hệ số truyền khối pha pha khí Nồng độ → hệ số truyền khối Áp suất riêng phần: p = [at, Pa, mmHg] thơ ø gian ápsuat] suất] → kG = [mol/diệnttí ch ch.th igian.á Phần mol y = [phần mol] → ky = [mol/diệntí ch.thơ ø igian.phầnmol] Nồng đ ộmol: C = [mol/m3] →kC = [mol/diệ [ l/di äntí ch.thơ h thơ ø igian.(mol/thể i ( l/th åtí ch)] h)] Hệ số truyền khối pha - Trong pha lỏng Nồng độ Phần mol: x = [phần mol ] ΔxA NA = kx.Δx → kx = [mol/diệntích.thờigian.phầnmol] Nồng độ mol: C= [mol/m3] NA = kL.ΔCA → kL = [mol/diệntích.thờigian.mol/thểtích] ể = (chiều dài/thời gian) 3/4/2013 Hệ số truyền khối pha Tốc độ truyền khối Bài tốn: Một lớp màng chất lỏng chảy xuống trạng thái chảy tầng qua mặt phẳng thẳng đứng tiếp xúc với khí A hòa tan vào chất lỏng Chất lỏng có nồng độ A đồng đỉnh, CAo Tại bề mặt chất lỏng, nồng độ chất khí hòa tan CAi, cân với áp suất A pha khí CAi > CAo nên chất khí hòa tan vào chất lỏng Xác định hệ số truyền khối để tính lượng khí hòa tan vào chất lỏng sau lớp phim lỏng chuyển động khoảng L 3/4/2013 Tốc độ truyền khối 9Phương trình liên tục cấu tử A 9Phương trình Navier - Stokes Điều kiện ệ giả g thiết Khơng có phản ứng hố học (khơng có nguồn sinh chất xét) Truyền khối theo phương x, y khơng đáng kểể so với phương z Trạng thái ổn định D, ρ μ… khơng đổi theo thời gian Tốc độ truyền khối 3/4/2013 Hệ số truyền khối Phụ thuộc đại lượng vật lý điều kiện thuỷ động hệ xét Bốn phương p g pháp p p xác định hệ số truyền y khối là: 1- Phân tích thứ ngun kết hợp với thực nghiệm 2- Phân tích xác lớp - biên 3- Tương tự truyền moment, truyền nhiệt truyền khối 4- Phân tích gần lớp – biên Phân tích thứ ngun kết hợp với thực nghiệm Xét dòng chảy ống tròn kín đối lưu cưỡng Vật chất truyền tường ống dòng lưu chất động lực nồng độ Biến số Đường kính ống ố Khối lượng riêng lưu chất Độ nhớt lưu chất Vận tốc lưu chất Hệ số khuếch tán lưu chất Hệ số truyền khối Ký hiệu D ρ μ V DAB kG Thứ ngun L M/L3 M/Lt L/t L2/t L/t Theo Định lý Pi: - Ba biến số sở DAB, ρ D - Ba nhóm số vơ thứ ngun π1, π2, π3 3/4/2013 Phân tích thứ ngun kết hợp với thực nghiệm ; a π1 = DAB ρb Dc kc = ( d π2 = DAB ρe D f v g π = D AB ρ h D iμ L2 a M b L ) ( ) ( L )c ( ) t t L Cân thứ ngun: L: = 2a – 3b + c + 1; t: = –a – M: = b a = –1; π1 = kC D/DAB b = 0;; Chuẩn số Sherwood c=1 Sh = kC D DAB Phân tích thứ ngun kết hợp với thực nghiệm ; π = Sh = π = Sc = − kC D Chuẩn số Sherwood DAB μ ρDAB Chuẩn số Schmidt π Dυρ = = Re Chuẩn số Reynolds π3 μ Sh=f(Re, Sc) Nu=f(Re, Pr) ? 3/4/2013 Truyền vận ; Phương trình chuẩn số ; Sh=f(Re, Sc, Gr,Pe) 3/4/2013 Phương trình chuẩn số ; Phương trình chuẩn số ; Dòng chảy ống Schmidt cao (từ 430 đến 10.000) Dòngg chảyy q qua hạt đơn hình cầu Sh = 2, (1 + 0, 276 Re1 / Sc1 / ) 3/4/2013 Phương trình chuẩn số ; Cho khơng khí khơ 40oC, atm thổi qua lớp hạt Naphtalen với vận tốc 2,5m/s Tính tốc độ thăng hoa Naphtalen trường hợp nói hạt có đường kính 10mm, độ xốp 0,4; áp suất riêng phần Naphtalen bề mặt hạt đk nói 110mmHg Độ nhớt khơng khí v=16,96.10-6 m2/s 10 ... truyền khối Ký hiệu D ρ μ V DAB kG Thứ ngun L M/L3 M/Lt L/t L2/t L/t Theo Định lý Pi: - Ba biến số sở DAB, ρ D - Ba nhóm số vơ thứ ngun π1, π2, 3 3/4/20 13 Phân tích thứ ngun kết hợp với thực nghiệm... Reynolds 3 μ Sh=f(Re, Sc) Nu=f(Re, Pr) ? 3/ 4/20 13 Truyền vận ; Phương trình chuẩn số ; Sh=f(Re, Sc, Gr,Pe) 3/ 4/20 13 Phương trình chuẩn số ; Phương trình chuẩn số ; Dòng chảy ống Schmidt cao (từ 430 ... 1- Phân tích thứ ngun kết hợp với thực nghiệm 2- Phân tích xác lớp - biên 3- Tương tự truyền moment, truyền nhiệt truyền khối 4- Phân tích gần lớp – biên Phân tích thứ ngun kết hợp với thực nghiệm