các định luật về cân bằng pha

Câu 1: Quy tắc pha Giss Các định luật cân pha , định luật Henry định luật Raoult Quy tắc pha Gibs cho phép biết hệ định thay đổi yếu tố mà cân pha hệ không bị phá hủy Gọi: C – số bậc tự Φ – số pha hệ K – Số cấu tử độc lập hệ n – Số yếu tố bên ảnh hưởng lên cân hệ →C=k-Φ+n Đối với trình chuyển khối, yếu tố bên ảnh hưởng lên cân hệ p t → n = C=k–Φ+2 Tùy theo số bậc tự mà hệ bậc (C = 0), C = 1, C = 2, C >  Các định luật cân pha o Định luật Henry: Áp suất riêng phần chất khí chất lỏng tỷ lệ thuận với nồng độ phần mol x dung dịch Mặt khác, nồng độ cân cấu tử I hỗn hợp khí áp suất chung P → Định luật Henry với chất khí Ứng dụng tính toán trình hấp thụ o Định luật Raoult: Áp suất riêng phần với cấu tử i dung dịch áp suất bão hòa cấu tử (ở nhiệt độ) nhân với nồng độ phần mol dung dịch – Áp suất riêng phần cấu tử i hỗn hợp - Áp suất bão hòa cấu tử i nhiệt độ – nồng độ cấu tử i dung dịch Mặt khác, → Theo định luật Dalton: Hay - Áp suất riêng phần cấu tử - độ bay tương đối cấu tử i hỗn hợp khí Câu 2: Phương trình cân vật liệu thiết bị truyền chất Xét cho nguyên tố bề mặt dF phương trình cân có dạng: Nếu biểu diễn toàn bề mặt F là: Nếu xét tiết diện có nồng độ X, Y thì: – lưu lượng – nồng độ phần mol tương đối pha – Nồng độ cuối nồng độ đầu pha , phần mol tương đối X, Y – nồng độ pha tiết diện Trong trường hợp cụ thể, đại lượng cho trước không đổi nên phương trình có dạng: → Phương trình nồng độ làm việc: – Động lực trình chuyển khối Câu 3:Biểu diễn trình bay đồ thị t – x , y cho hỗn hợp hai cấu tử lý tưởng Quan hệ x, y - t Nếu đạt nhiệt độ sôi (điểm C) băt đầu trình bay hơi, có thành phần Quá trình tiếp tục làm giảm thành phần cấu tử dễ bay pha lỏng nên nhiệt độ sôi tăng dần Ví dụ trạng thái (tại điểm E) thành phần pha lỏng pha Cuối đạt đến đường ngưng tụ (điểm H) ứng với nhiệt độ Nồng độ pha lỏng pha Qua biểu diễn trình cho thấy, trình bay hay ngưng tụ hỗn hợp cấu tử áp suất không đổi có quan hệ chặt chẽ với thay đổi nhiệt độ Câu 4: Sơ đồ nguyên tắc làm việc hệ thống chưng nước trực tiếp Quá trình chưng nước trực tiếp hợp lý dùng để tách cấu tử không tan nước khỏi tạp chất không bay hơi, trường hợp sản phẩm ngưng phân lớp cấu tử bay nước Sơ đồ: Sơ đồ chưng nước trực tiếp a) Chưng gián đoạn: 1- Nồi chưng; 2- Thiết bị ngưng tụ; b) Chưng liên tục, tháp chưng 3- Bình phân ly Nguyên tắc: Khi chưng nước trực tiếp, người ta phun lớp nước qua lớp chất lỏng phận phun Hơi nước bão hòa hay nhiệt Trong trình tiếp xúc nước lớp chất lỏng, cấu tử cần chưng khuếch tán vào Hỗn hợp nước cấu tử hỗn hợp ngưng tụ tách thành sản phẩm Ưu điểm: Giảm nhiệt độ sôi hỗn hợp, nghĩa chưng nhiệt độ thấp nhiệt độ sôi dòng cấu tử Điều có lợi với chất dễ bị phân hủy chất có nhiệt độ sôi cao Câu 5: Sơ đồ hệ thống chưng đơn giản liên tục ? Cân vật liệu ? Nếu độ bay tương đối cấu tử hỗn hợp lớn, người ta tiến hành chưng đơn giản, tức cho bốc lần liên tục Hỗn hợp đầu vào có nồng độ cấu tử dễ bay đun tới nhiệt độ sôi t vùng lỏng với nồng độ nồng độ Khi lượng D bay lên cân nhiệt động với lượng lỏng W Theo sơ đồ trên: Cân vật liệu Câu Sơ đồ hệ thống thiết bị chưng luyện liên tục P, W, Nguyên lý: Hơi nước đun sôi từ (1) đưa qua tháp chưng luyện phần tiếp tục đưa sang (3) để ngưng tụ thành chất lỏng tách lượng quay lại (2) hồi lưu Từ (3) chất lỏng chuyền đến (4) đun thành quay lại (2) để hồi lưu tiếp xúc lỏng qua đĩa Câu 7: Phương trình đường nồng độ làm việc đoạn chưng đoạn luyện tháp chưng luyện liên tục * Đoạn luyện Cân vật liệu vị trí đoạn luyện D0 = L0 + P D0.y = L0 x + P.x p Từ phương trình rút ra: L0 P y= x + x P + L0 P + L0 P (1) L0 =R P Gọi số hồi lưu, ta có: R y= x + x R +1 R +1 P (2) xP R B = A = y = Ax + B R +1 R +1 Hoặc với ; Phương trình (2) phương trình đường nồng độ làm việc đoạn luyện Nó có dạng α1 đường thẳng góc nghiêng hình: L R tgα1 = = R + D0 Cắt trục tung y điểm m: x ( y ) x =0 = R +P = m x P = yD y = xP Tại y = x có , tức qua điểm đường chéo Điều thể quan hệ nồng độ pha lỏng tiết diện đoạn luyện nồng độ pha tiết diện phụ thuộc vào số hồi lưu nồng độ sản phẩm đỉnh Trong trường hợp hồi lưu hoàn toàn lượng sản phẩm đỉnh thì: L0 = D0 , L0 = 1, α1 = 45o D0 R→∞ P = Có nghĩa không thu sản phẩm đỉnh đường làm việc trùng với đường chéo CÁCH XÁC ĐỊNH ĐỒ THỊ I-x - Trục tung nhiệt hàm I, trục hoành hàm ẩn x - Góc hai trục 135o Vậy đường đẳng I đường xiên // với trục hoành, các đường đẳng x đường thẳng đứng // với trục tung - Ngoài hai trục đồ thị có đường đẳng nhiệt độ t o= const, đường độ ẩm tương đối không đổi đường áp suất nước riêng phần - I= (1000 + 1,97.103.x)t – 2493.103.x - X= 0,622 ϕ pbh P − ϕ pbh Câu 18:cân vật liệu trính sấy Để thành lập phương trình cân vật liệu ta sử dụng kí hiệu: G1 lượng vật liệu vào máy sấy, kg/h G2 lượng vật liệu khỏi máy sấy, kg/h W1, W2 độ ẩm ban đầu ban cuối vật liệu ( tính theo kl chung ) % W lượng ẩm tách khỏi vật liệu trình sấy ( kg/h ) Phương trình cân vật liệu chung G1 - G2 = W 100 − W1 100 − W2 = G2 100 100 100 − W2 ⇒ G1 = G2 100-W1 Gk = G1 G2 = G1 100 − W1 100-W2 ( 9.20 ) Lượng vật liệu khô tuyệt đối : Thường mục đích thiết lập phương trình cân vật liệu dùng để xác định lượng vật liệu ẩm W bay trình sấy W=G1 − G2 Thay G2 từ 9.20 ta có ( 9.21) W = G1 W1 − W2 W − W2 = G2 100-W2 100-W1 ( 9.22 ) Câu 19:cân nhiệt lượng trình sấy Kí hiệu : Q lượng nhiệt tiêu hao chung cho máy sấy , W Qs nhiệt lượng tiêu hao Caloriphe , W Qb nhiệt lượng tiêu hao Caloriphe bổ sung , W q= Q W qb = qs = nhiệt lượng tiêu hao riêng cho máy sấy , J/kg ẩm Qb W Qs W nhiệt lượng tiêu hao riêng cho Caloriphe bổ sung , J/kg ẩm nhiệt lượng tiêu hao riêng cho Caloriphe , J/kg ẩm I , I1 , I , nhiệt hàm không khí trước vào Caloriphe chính, sau khỏi caloriphe (bắt đầu vào máy sấy)và sau khỏi máy sấy t0 , t1 , t2 , nhiệt độ không khí trước vào Caloriphe chính, sau khỏi Caloriphe ( bắt đầu vào máy sấy ) sau khỏi máy sấy, 0C Cvl , Cvc , C , nhiệt dung riêng vật liệu phận vận chuyển nước, J/kg.độ G1 , G2 , Gvc , khối lượng vật liệu trước,sau sấy khối lượng phận vận chuyển vật liệu sấy t d , tc , nhiệt độ đầu cuối phận vận chuyển qm = Qm W nhiệt lượng mát riêng 1kg ẩm khỏi môi trường xung quanh J/kg ẩm Các dòng nhiệt lượng vào máy sấy • Do không khí , L , I0 G1 Cvl θ1 = G2 Cvl θ1 + W.C.θ1 • Do vật liệu • Do phận vận chuyển • Do Caloriphe • Do Caloriphe bổ sung Gvc Cvc td Qs Qbs Các dòng nhiệt lượng khỏi máy sấy Do không khí thải , Do vật liệu sấy Do phận vận chuyển L , I2 G2 Cvl θ Gvc,Cvc,tc Vậy ta có phương trình cân nhiệt L.I + G2 Cvl θ1 + W.C.θ1 + Gvc Cvc td + Qs + Qb = L.I + G2 Cvl θ + Gvc Cvc tc + Qm ⇔ Qs + Qb = L ( I − I ) + G2 Cvl ( θ − θ1 ) + Gvc Cvc ( td − tc ) + Qm − W.C.θ1 Chúng ta đặt Qvl = G2 Cvl ( θ − θ1 ) Qvc = Gvc Cvc ( td − tc ) Qs + Qb = L ( I − I ) + Qvl + Qvc + Qm − W.C.θ1 Vậy Nhiệt lượng tiêu hao riêng tính cho 1kg ẩm bay cho máy sấy: q= Q Qs + Qb L ( I − I ) Qvl Qvc Qm = = + + + − C.θ1 W W W W W W Ta có q = qs + qb = l ( I − I ) + qvl + qvc + qm − C.θ1 ⇔ q = qs + qb = ⇔ q = qs + qb = ( I2 − I0 ) x2 − x0 ( I2 − I0 ) x2 − x0   l = ÷ x2 − x0   + qvl + qvc + qm − C.θ1 + ∑ q − C.θ1 ( qvl + qvc + qm = ∑ q) Nhiệt lượng tiêu hao Caloriphe chính: qs = ⇔ qs = ( I − I0 ) x2 − x0 ( I − I0 ) x2 − x0 + ∑ q − qb − C.θ1aa −∆ ( ∆ = q +C.θ − ∑ q ) b ⇔ qs = l ( I − I ) − ∆ Vậy ý nghĩa Δ tổng nhiệt lượng bổ sung trừ tổng nhiệt lượng mát chung Nhiệt lượng tiêu hao Caloriphe tính theo phương trình: q s = l ( I1 − I ) qs = l ( I1 − I ) = l ( I − I ) − ∆ ⇒ I = I1 + ∆ l Câu 20:cách biểu diễn qua trình sấy máy sấy lý thuyết lên đồ thị I-x Lượng khí tiêu tốn riêng l= 1 = = x2 − x0 x2 − x1 CD.mx Lượng nhiệt tiêu tốn riêng Caloriphe qs = qs = ( I − I0 ) x2 − x0 = ( I1 − I ) x1 − x0 mI AB AB =M mx CD CD Trạng thái không khí ban đầu A xác định thông số X 0, ϕ ,t ,I Từ A kẻ đường thẳng đứng cắt t1=const 0 Điểm B(t1,x1=x0) đặc trưng cho trạng thái không khí nóng trước vào phòng sấy Đoạn AB đặc trưng cho trình biến đổitrạng thái không khí Từ B(x1=x0,t1,I1, khỏi phòng sấy Điểm C(t2,I2, ϕ ϕ ) kẻ đường I1=const tới cắt t2=const nhiệt độ không khí ,x2) đặc trưng cho trạng thái không khí khỏi phòng sấy Đoạn BC biểu diễn trình biến đổi trạng thái phòng sấy Câu 21: Cách biểu diễn trình sấy máy sấy thực tế lên đồ thị I - x Trạng thái không khí ban đầu A xác định thông số X0, ϕ ,t ,I0 Từ A kẻ đường thẳng đứng cắt t1=const 0 Điểm B(t1,x1=x0) đặc trưng cho trạng thái không khí nóng trước vào phòng sấy Trên đường I1 = const, ta lấy điểm e vẽ lên phía đoạn eE ∆>0 ∆ nhiệt độ t1 nhiệt độ vật liệu sấy cho phép vào phòng sấy 2,được cung cấp nhiệt them caloriphe bổ sung Đường ADC biểu diễn trình sấy có bổ sung nhiệt phòng sấy Ta tính Ửu điểm : Giảm nhiệt độ tác nhân sấy trước vào phòng sấy ,thích hợp với vật liệu không cho phép sấy nhiệt độ cao Câu 23: Phương thức sấy có đốt nóng buồng sấy ? Biểu diễn đồ thị I – x Sơ đồ hệ thống thiết bị Biểu diễn đồ thị I-x Mỗi đường gấp khúc biểu diển trình sấy lý thuyết phòng sấy Muốn xác định trình sấy thực tế ta phải xác định đại lượng ∆ phóng sấy Ta tính l= C1 D.M x AB ' + C ' B '' + C '' B ''' q= M I CD.M X Nối dài ta thu điểm B, thu q= AB M CD Ý nghĩa: không nóng cục Tránh nhiệt độ cao Ưu điểm: không giảm nhanh nhiệt độ phòng sấy đảm bảo cho độ sấy điều hòa hơn, không cho sấy nhiệt độ cao, biến thiên nhiệt độ phòng sấy lớn Câu 24: Phương thức sấy có tuần hoàn phần khí thải ? Biểu diễn đồ thị I – x Khi sấy theo phương thức phần không khí thải quay trộn lẫn với không khí ban đầu A( x0 , ϕ0 , t0 , I ) trước vao caloriphe Biểu diễn đồ thị I-x Giả sữ thu điểm M: M xđ = qt đòn bẩy A trạng thái đầu C trạng thái cuối.Nối A-C M thuộc đoạn AC Đường t1’ qua B’ trạng thái không khí trước vào phòng sấy M đặc trưng cho trạng thái kkk MB’ trình đun nóng caloriphe B’C trình thay đổi trạng thái kkk phòng Khi AMCB’ đường biểu diễn l= CD ' M x q= MB ' M CD ' Kẻ ta thu điểm B q= AB M CD Ưu điểm phương pháp + thu lợi nhiệt + hàm ẩm M cao A +nhiệt độ sấy t1’ thấp với sấy không tuần hoàn Quá trình sấy độ ẩm tb tác nhân sấy lớn hàm ẩm ban đầu lớn Thích hợp sấy vật liệu dễ bị biến dạng sấy trì đc hàm ẩm cao (sấy đồ gốm sứ ) [...]... M và một phần L Pha R gồm hầu hết L, EE′ một phần G và M Nồng độ của cấu tử cần tách trong pha E là lớn hơn trong RR′ pha raphinat là Tìm cách tách raphinat R ra khỏi dung dịch trích E (thường bằng phương pháp gạn), rồi thêm dung môi thứ G vào R, ta được một hệ ba cấu tử mới có thành phần ở N1 Cũng như trên hỗn hợp N1 là hỗn hợp không đồng nhất sẽ phân thành hai pha (hai lớp): pha raphinat R1 và pha. .. và đưòng cân bằng Qua điểm P và R1 ta kẻ một đoạn thẳng kéo dài cắt nhánh phải của đường cân bằng, đó chính là điểm E2 Theo số liệu đường cân bằng ta vẽ được đường liên hợp E2R2 đó chính là bậc trích ly lý thuyết thứ hai Nối P với R2 kéo dài cắt nhánh phải của đường cân bằng tại điểm E3 Cứ vẽ như vậy cho đến khi thu được raphinat bậc cuối cùng có thành phần cấu tử phân bố nhỏ hơn hoặc bằng thành phần. .. tan vào nhau), kg/h Từ đồ thị thình trên ta thấy rằng phương trình cân bằng vật liệu có thể xem như quá trình trộn lẫn hỗn hợp đầu F với dung môi có thành phần S được một hỗn hợp ở N Hỗn hợp có thành phần ở N không hòa tan vào nhau và phân thành hai lớp: raphinat R và dung dịch trích E ở trạng thái cân bằng Từ hình vẽ theo quy tắc đòn bẩy ta có: S FN = F SN S=F hay FN SN Tương tự đối với raphinat R và. .. dòng Nguyên tắc làm việc như sau: hỗn hợp đầu F dẫn vào thiết bị trích ly 1 được trộn lẫn với một lượng dung môi thứ GI cho đên khi đạt cân bằng Tách pha trích Ei ra còn raphinat bậc 1: R1 dẫn vào thiết bị trích ly 2, được trộn lẫn với một lượng dung môi thứ G2 mới cho đến khi đạt cân bằng, tách pha trích E2 ra còn raphinat bậc 2: R2 lại dẫn vào làm nguyên liệu đầu ở thiết bị trích ly 3 và quá trình... RN Trong đó là các đoạn thẳng đo được trên hình 4.6 cùng thứ nguyên chiều dài Câu 14: cách xác định đường chuẩn trên đồ thị tam giác? Vùng trong đường cong là dị thể 2 điểm trong vùng dị thể phân làm 2 pha R và E tuân theo quy tắc đòn bẩy Từ R1 ,R2,R3 kẻ đường thẳng // MG Từ E1,E2,E3 kẻ đường thẳng //ML Khi đó tập hợp các điểm giao là đường chuẩn như hình vẽ Đường này cắt đường cân bằng tại điểm tới... dạng của rãnh trên chóp không ảnh hưởng mấy đến quá trình chuyển khối Chóp được lắp vào đĩa bằng nhiều cách Câu 13) Nguyên tắc trích ly biểu diễn trên đồ thị tam giác ? Cân bằng vật liệu của quá trình trích ly *Nguyên tắc trích ly: Hỗn hợp hai cấu tử L và M hoàn toàn tan lẫn vào nhau, ta có thể tách chúng ra khỏi nhau bằng phương pháp trích ly nếu chọn được dung môi thứ G thích hợp Trên đồ thị tam giác... ươt dùng ẩm kế CÁCH XÁC ĐỊNH ĐỒ THỊ I-x - Trục tung là nhiệt hàm I, trục hoành là hàm ẩn x - Góc giữa hai trục chính là 135 o Vậy các đường đẳng I là các đường xiên // với trục hoành, các các đường đẳng x là các đường thẳng đứng // với trục tung - Ngoài hai trục chính này trên đồ thị còn có các đường đẳng nhiệt độ t o= const, đường độ ẩm tương đối không đổi và đường áp suất hơi nước riêng phần - I= (1000... 1,97.1 03. x)t – 24 93. 1 03. x - X= 0,622 ϕ pbh P − ϕ pbh Câu 18 :cân bằng vật liệu trong quá trính sấy Để thành lập phương trình cân bằng vật liệu ta sử dụng các kí hiệu: G1 lượng vật liệu đi vào máy sấy, kg/h G2 lượng vật liệu đi ra khỏi máy sấy, kg/h W1, W2 độ ẩm ban đầu ban cuối của vật liệu ( tính theo kl chung ) % W lượng ẩm tách ra khỏi vật liệu trong quá trình sấy ( kg/h ) Phương trình cân bằng vật... hợp đầu được đưa vào đáy tháp theo từng mẻ Hỗn hợp đáy được đun nóng bằng hơi gián tiếp đến nhiệt độ sôi và sau đó giữ cho sôi đều đặn Hơi tạo thành vào tháp Quá trình xảy ra ở trong tháp giống như đoạn luyện trong tháp chưng luyện liên tục Hơi từ đĩa trên cùng đi vào thiết bị ngưng tụ ở đó một phần lỏng được hồi lưu về tháp ở đĩa trên cùng, phần còn lại đi vào thiết bị làm lạnh để vào thùng chứa sản... được đưa vào ở tháp 1 đến tháp 2 khí trở được đưa ra ngoài Chất lỏng ở bể chứa 2 được bơm 3 chuyển sang thiết bị đun nóng số 5 sau đó đưua sang tháp nhả 6, khí được đưa ra ngoài, dung môi lấy ra ở tháp đáy, chuyển vào bể chứa 2 được bơm 3 chuyển sang thiết bị đun nóng 5 và chuyền lên thiết bị làm lạnh 4 chuyển vào tháp số 2 nó phụ thuộc vào vòi đưa vào bình chứa 2 được bơm 3 bơm trở lại tháp 2, 1 phần