MH thiết bị truyền khối

Mô hình hóa thiết bị truyền nhiệt,Mô hình hóa thiết bị truyền nhiệt,Mô hình hóa thiết bị truyền nhiệt,Mô hình hóa thiết bị truyền nhiệt,Mô hình hóa thiết bị truyền nhiệt,Mô hình hóa thiết bị truyền nhiệt,Mô hình hóa thiết bị truyền nhiệt,Mô hình hóa thiết bị truyền nhiệt,Mô hình hóa thiết bị truyền nhiệt,Mô hình hóa thiết bị truyền nhiệt,Mô hình hóa thiết bị truyền nhiệt,Mô hình hóa thiết bị truyền nhiệt,Mô hình hóa thiết bị truyền nhiệt,Mô hình hóa thiết bị truyền nhiệt,Mô hình hóa thiết bị truyền nhiệt,Mô hình hóa thiết bị truyền nhiệt,Mô hình hóa thiết bị truyền nhiệt,Mô hình hóa thiết bị truyền nhiệt,Mô hình hóa thiết bị truyền nhiệt,Mô hình hóa thiết bị truyền nhiệt,Mô hình hóa thiết bị truyền nhiệt,

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA MƠ HÌNH HĨA–MƠ PHỎNG–TỐI ƯU HĨA TRONG CƠNG NGHỆ HĨA HỌC TS Nguyễn Đình Thọ Bộ mơn: Q trình thiết bị CN Hóa – Sinh học – Thực phẩm 190361 MƠ HÌNH TỐN CÁC Q TRÌNH & THIẾT BỊ CNHH trinhvandung190361 5.1 Mục đích mơ hình hố 5.2 Cơ sở tốn học 5.3 Mơ hình thiết ế bị thủy lực 5.4 Mơ hình thiết bị truyền nhiệt Mơ hình thiết bị truyền khối 5.6 5.7 Mơ hình thiết bị phản ứng 02.03.2018 21:45 Mơ hình hóa – Mơ – Tối ưu hóa MS: CH2051 190361 MƠ HÌNH TỐN CÁC Q TRÌNH & THIẾT BỊ CNHH Mơ hình tốn thiết bịị truyền y khối Một trình truyền khối phức tạp, bao gồm: -Cân Cân pha -Thủy động lực -Truyền nhiệt -Truyền ề khối: ố Cân ằ vật chất ấ Động lực động học truyền khối 02.03.2018 21:45 Mơ hình hóa – Mơ – Tối ưu hóa MS: CH2051 190361 MƠ HÌNH TỐN CÁC Q TRÌNH & THIẾT BỊ CNHH Mơ hình tốn thiết bịị truyền y khối d Gy   d Gx  Cân vật chất: dM    Gdy  Ldx Phương trình truyền khối: dM  KF tb Hệ số truyền nhiệt: K Y  1 Y 02.03.2018 21:45  m X Mơ hình hóa – Mơ – Tối ưu hóa MS: CH2051 190361 MƠ HÌNH TỐN CÁC Q TRÌNH & THIẾT BỊ CNHH Mơ hình tốn thiết bịị truyền y khối Động lực tương ứng động học truyền khối biểu diễn qua: q -Động lực trung bình -Số đơn vị truyền khối -Số ố đĩa lý thuyết ế 02.03.2018 21:45 Mơ hình hóa – Mơ – Tối ưu hóa MS: CH2051 190361 MƠ HÌNH TỐN CÁC Q TRÌNH & THIẾT BỊ CNHH 4.1 Mơ hình tốn cân bằngg pha p lỏngg – Tính tốn cân pha lỏng – chia thành: 1) Biết thành phần lỏng, áp suất, tính: y, tS 2) Biết ế thành phần ầ lỏng, nhiệt độ sơi, tính: y, P 3) Biết thành áp suất, tính: x, y 4) Biết thành phần hơi, nhiệt độ, độ tính: x Thành phần cần bằng: G fi i  Pyi i – hệ số fugat cấu tử i; fi – fugat cấu tử i; y, P – phần mol, áp suất hệ Hệ lý tưởng: t i = 02.03.2018 21:45 Mơ hình hóa – Mơ – Tối ưu hóa MS: CH2051 190361 MƠ HÌNH TỐN CÁC Q TRÌNH & THIẾT BỊ CNHH 4.1 Mơ hình tốn cân bằngg pha p lỏngg – pi0 Tí h hệ sốố hoạt Tính h t độ độ: K i   i P VTPR (Volume-Translated Peng-Robinson) PSRK (Predictive Soave-Redlich-Kwong) PSRK, SRK, PR, PR78, SRKBM, PRBM, PR78BM, LKP, BWRS (Benedict (Benedict-Webb-Rubin) Webb Rubin) LK (Lee-Kesler), LKP (Lee-Kesler-Plocker) (B di t W bb R bi St li Ni hi i) BWRS (Benedict-Webb-Rubin-Starling-Nishiumi) 02.03.2018 21:45 Mơ hình hóa – Mơ – Tối ưu hóa MS: CH2051 190361 MƠ HÌNH TỐN CÁC Q TRÌNH & THIẾT BỊ CNHH 4.1 Mơ hình tốn cân bằngg pha p lỏngg – 02.03.2018 21:45 Mơ hình hóa – Mơ – Tối ưu hóa MS: CH2051 190361 MƠ HÌNH TỐN CÁC Q TRÌNH & THIẾT BỊ CNHH 4.1 Mơ hình tốn cân bằngg pha p lỏngg – 02.03.2018 21:45 Mơ hình hóa – Mơ – Tối ưu hóa MS: CH2051 190361 MƠ HÌNH TỐN CÁC Q TRÌNH & THIẾT BỊ CNHH 4.1 Mơ hình tốn cân bằngg pha p lỏngg – Hằng số Tên chất Benzen А В С 15,9008 2788,51 -52,36 Clorua benzen 16 0676 16,0676 3295 12 3295,12 -55 -55,6 m-diclorua benzen 16,8173 4104,12 -43,15 I - NRTL, II - SRK, III – Wilson, IV – UNIQUAC, V – UNIFAC N  02.03.2018 21:45  i 1 TN i y y TT i yiTN N Mơ hình hóa – Mơ – Tối ưu hóa MS: CH2051 10 190361 MƠ HÌNH TỐN CÁC Q TRÌNH & THIẾT BỊ CNHH 4.3.2 Mơ hình tốn q q trình hấp p thụ ụ đa biến nhiệt ệ 3   K T  , 01  , 1227 T  , 10 T Mơ hình tốn học: H   *  Ka Y  Y dY dH  GTR   K a X *  X dX dH  L  *  K a X  X d H  dT  K a LC P M H 2O     02.03.2018 21:45 Mơ hình hóa – Mơ – Tối ưu hóa  MS: CH2051 26 190361 MƠ HÌNH TỐN CÁC Q TRÌNH & THIẾT BỊ CNHH 4.3.2 Mơ hình tốn q q trình hấp p thụ ụ đa biến nhiệt ệ Tính tốn với: L = 1,08 kmol/h GTR = 0,053 kmol/h CP = 4,19 kJ/kg.K q = 36200 J/kmol a2 = 5,9.10 1033 a1 =  0,1227 a0 = 3,01 01 Ka = 0,113 P = 101,33 , kPa Đường cân bằng: KH(T) = a0 + a1T + a2T2 02.03.2018 21:45 Mơ hình hóa – Mơ – Tối ưu hóa MS: CH2051 27 190361 MƠ HÌNH TỐN CÁC Q TRÌNH & THIẾT BỊ CNHH 4.3.2 Mơ hình tốn q q trình hấp p thụ ụ đa biến nhiệt ệ Kết giải hệ phương pháp Runge – Kutta Mathcad: 02.03.2018 21:45 Mơ hình hóa – Mơ – Tối ưu hóa MS: CH2051 28 190361 MƠ HÌNH TỐN CÁC Q TRÌNH & THIẾT BỊ CNHH 4.3.2 Mơ hình tốn q q trình hấp p thụ ụ đa biến nhiệt ệ Kết giải hệ phương pháp Runge – Kutta Mathcad: 3 2.5 2.5 H H 1.5 H 0.5 30 35 T 02.03.2018 21:45 1.5 0.5 20 25 40 45 50 0 0.0170.0330.050.0670.083 0.1 XNH3  0.005 YNH3 Mơ hình hóa – Mơ – Tối ưu hóa MS: CH2051 29 190361 MƠ HÌNH TỐN CÁC Q TRÌNH & THIẾT BỊ CNHH 4.3 Mơ hình tốn q trình chưngg cất Giả thiết: G = const, L = const Pha coi khí lý tưởng Lỏng đĩa: khuấy lý tưởng Hơi: đẩy lý tưởng Nhập liệu: n cấu tử F xF đĩa f D xD W xW 02.03.2018 21:45 Mơ hình hóa – Mơ – Tối ưu hóa MS: CH2051 30 190361 MƠ HÌNH TỐN CÁC Q TRÌNH & THIẾT BỊ CNHH 4.3 Mơ hình tốn q q trình chưngg cất Cân vật chất: Đối với đĩa j: Gj+1 + Lj1 = Gj + Lj Đĩa nhập liệu f: Gf+1 + Lf1 + F = Gf + Lf y1 y2 x0 x1 y3 x2 yj xj1 j yj+1 xj yf f yf+1 xf1 xf yN xN1 N yN+1 02.03.2018 21:45 Mơ hình hóa – Mơ – Tối ưu hóa MS: CH2051 xN 31 190361 MƠ HÌNH TỐN CÁC Q TRÌNH & THIẾT BỊ CNHH 4.3 Mơ hình tốn q trình chưngg cất Cân vật chất theo cấu tử: Đối với đĩa j: Gj+1yi,j+1 + Lj1xi, j–1 = Gjyi, j + Ljxi,j Đĩa nhập ập liệu ệ f: Gf+1yi,f+1 + Lf1xi,f–1 + Fxz = Gfyi,f + Lfxi,f y1 y2 x0 x1 y3 x2 yj xj1 j yj+1 xj yf f yf+1 xf1 xf yN xN1 N yN+1 02.03.2018 21:45 Mơ hình hóa – Mơ – Tối ưu hóa MS: CH2051 xN 32 4.3 Mơ hình tốn q q trình chưngg cất Cân nhiệt: Đối với đĩa j: Gj+1Hj+1 + Lj1hj–1 = GjHj + Ljhj Enthanpy lỏng hơi: n H j   yi , j H i 1 i, j n * i, j  yi , j   K i , j xi , j i 1 Mơ hình hóa – Mơ – Tối ưu hóa x1 y3 x2 yj xj1 xj f Cân ằ pha lỏng hơi: y 02.03.2018 21:45 yf i 1 i 1 yj+1 h j   xi , j hi0, j  xi, j  y2 x0 j n n y1 190361 MƠ HÌNH TỐN CÁC Q TRÌNH & THIẾT BỊ CNHH yf+1 xf1 xf yN xN1 N yN+1 MS: CH2051 xN 33 4.3 Mơ hình tốn q trình chưngg cất Hiệu suất đĩa: Ei , j  y y2 y  yi , j 1 y3 x2 yj xj1 * i, j  K i , j xi , j Ki, j  x0 yi , j  yi , j 1 Cân pha lỏng hơi: * i, j y1  x P T  i, j i, j i, j P j yj+1 Mơ hình hóa – Mơ – Tối ưu hóa x1 xj yf f yf+1 xf1 xf yN xN1 N yN+1 02.03.2018 21:45 190361 MƠ HÌNH TỐN CÁC QUÁ TRÌNH & THIẾT BỊ CNHH MS: CH2051 xN 34 4.3 Mơ hình tốn q q trình chưngg cất Số đĩa lý thuyết số hồi lưu: N xiD l ln ln  j ln i xiW ,    ln  i ,t ln  i ,t ln  j ,t  i / v xD  Rmin   i 1  i / v   n y2  i / v xiF   i 1  i / v   x2 yj xj1 xj yf f nặng nhiệt độ nhập liệu ε - Phần nhập liệu  = nhập liệu lỏng sôi x1 y3 yj+1 N Mơ hình hóa – Mơ – Tối ưu hóa x0 j i/v – Độ bay b h i tương t đối theo th cấu ấ tử i/khóa i/khó 02.03.2018 21:45 y1 190361 MƠ HÌNH TỐN CÁC Q TRÌNH & THIẾT BỊ CNHH yf+1 xf1 xf yN xN1 N yN+1 MS: CH2051 xN 35 4.3 Mơ hình tốn q q trình chưngg cất Số đĩa lý thuyết số hồi lưu: N xiD l ln ln  j ln i xiW ,    ln  i ,t ln  i ,t ln  j ,t  i / v xD  Rmin   i 1  i / v   n  i / v xiF   i 1  i / v   N y1 y2 190361 MƠ HÌNH TỐN CÁC Q TRÌNH & THIẾT BỊ CNHH x0 x1 y3 x2 yj xj1 j yj+1 xj yf f yf+1 xf1 xf i/v – Độ bay tương đối ố theo cấu ấ tử i/khóa nặng nhiệt độ nhập y xN1 N liệu ε - Phần ầ t o g nhập ập liệu ệu  = nhập ập liệu ệu lỏng ỏ g yN+1 02.03.2018 21:45 Mơ hình hóa – Mơ – Tối ưu hóa N MS: CH2051 xN 36 4.3 Mơ hình tốn q q trình chưngg cất Vị trí đĩa nhập liệu:  N1 W  xi , f x.kW  N  D  xi , D xk , f      , 206     y1 y2 190361 MƠ HÌNH TỐN CÁC Q TRÌNH & THIẾT BỊ CNHH x0 x1 y3 x2 yj xj1 j yj+1 Với: N1, N2 – số đĩa lý thuyết đoạn cất đoạn chưng yf i – Cấu ấ tử khóa nặng j – Cấu tử khóa nhẹ xj f yf+1 xf1 xf yN xN1 N yN+1 02.03.2018 21:45 Mơ hình hóa – Mơ – Tối ưu hóa MS: CH2051 xN 37 4.3 Mơ hình tốn q q trình chưngg cất Số đĩa lý thuyết số hồi lưu: N  xiD x jW lg   x x jD iW    i  lg      j   , y1 y2 xj1 j yf Vịị trí đĩa nhập ập liệu: ệ yf+1 02.03.2018 21:45 N1 W  xi , f x.kW    N  D  xi , D xk , F  xj f     , 206     Mơ hình hóa – Mơ – Tối ưu hóa x1 yj PK0 k  x2 yj+1 Pi i  PK x0 y3 Pj0 190361 MƠ HÌNH TỐN CÁC Q TRÌNH & THIẾT BỊ CNHH xf1 xf yN xN1 N yN+1 MS: CH2051 xN 38 4.3 Mơ hình tốn q q trình chưngg cất Số đĩa lý thuyết số hồi lưu: y1 y2 190361 MƠ HÌNH TỐN CÁC Q TRÌNH & THIẾT BỊ CNHH x0 x1 y3 x2 yj xj1 j yj+1 xj yf f yf+1 xf1 xf yN xN1 N yN+1 02.03.2018 21:45 Mơ hình hóa – Mơ – Tối ưu hóa MS: CH2051 xN 39 190361 MƠ HÌNH TỐN CÁC Q TRÌNH & THIẾT BỊ CNHH 4.3 Mơ hình tốn q q trình chưngg cất y1 y2 x0 x1 y3 x2 yj xj1 j yj+1 xj yf f yf+1 xf1 xf yN xN1 N yN+1 02.03.2018 21:45 xN Mơ hình hóa – Mơ – Tối ưu hóa MS: CH2051 40 ... & THIẾT BỊ CNHH trinhvandung190361 5.1 Mục đích mơ hình hố 5.2 Cơ sở tốn học 5.3 Mơ hình thiết ế bị thủy lực 5.4 Mơ hình thiết bị truyền nhiệt Mơ hình thiết bị truyền khối 5.6 5.7 Mơ hình thiết. .. HÌNH TỐN CÁC Q TRÌNH & THIẾT BỊ CNHH Mơ hình tốn thiết bị truyền y khối Động lực tương ứng động học truyền khối biểu diễn qua: q -Động lực trung bình -Số đơn vị truyền khối -Số ố đĩa lý thuyết... hình thiết bị phản ứng 02.03.2018 21:45 Mơ hình hóa – Mơ – Tối ưu hóa MS: CH2051 190361 MƠ HÌNH TỐN CÁC Q TRÌNH & THIẾT BỊ CNHH Mơ hình tốn thiết bị truyền y khối Một trình truyền khối phức tạp,