1 các định luật và phương thức khuếch tán kho tài liệu học tiếng anh

QT & TB TRUYỀN KHỐI MMH: 605067 BỘ MÔN: QT & TB CNHH KHOA: KỸ THUẬT HOÁ HỌC TRƯỜNG: ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP HCM NGƯỜI SOẠN: PGS.TS Trịnh Văn Dũng 22/9/2013 Truywnf khối A MSMH: 605067 CHƯƠNG CÁC ĐỊNH LUẬT VÀ PHƯƠNG THỨC KHUẾCH CH TÁN 1.1 Khuếch tán phân tử đònh luật Fick I 1.2 Khuếch tán đối lưu 1.3 Đònh luật Fick II 1.4 Cấp khối hệ số cấp khối 1.5 Tính dòng pha 22/9/2013 Truywnf khối A MSMH: 605067 CHƯƠNG CÁC ĐỊNH LUẬT VÀ PHƯƠNG THỨC KHUẾCH CH TÁN 1.1 Khuếch tán phân tử đònh luật Fick I Hai phương thức khuếch tán: Khuếch tán phân tử Khuếch tán đối lưu Khuếch tán phân tử gì? Được đặc trưng đại lượng nào? 22/9/2013 Truywnf khối A MSMH: 605067 CHƯƠNG CÁC ĐỊNH LUẬT VÀ PHƯƠNG THỨC KHUẾCH CH TÁN 1.1 Khuếch tán phân tử đònh luật Fick I Mật độ dòng xác đònh đònh luật Fick I: dC A  kmol  dGA J MA      DAB   DAB gradCA d  m s  Fd Maät độ dòng Gradien nồng độ Hệ số tỷ lệ: DAB – hệ số khuếch tán phân tử 22/9/2013 Truywnf khối A MSMH: 605067 CHƯƠNG CÁC ĐỊNH LUẬT VÀ PHƯƠNG THỨC KHUẾCH CH TÁN 1.1 Khuếch tán phân tử đònh luật Fick I Hệ số khuếch tán gì? Xác đònh nào?  dG   dC   kmol   kmol / m   m  D     :       :   m   s   Fd    d   m s   A AB 22/9/2013 Â Truywnf khối A MSMH: 605067 CHƯƠNG CÁC ĐỊNH LUẬT VÀ PHƯƠNG THỨC KHUẾCH CH TÁN 1.1 Khuếch tán phân tử đònh luật Fick I Hệ số khuếch tán đại lượng vật lý, phụ thuộc vào: -Bản chất A, B -Điều kiện khuếch tán: T P -Được xác đònh bằng: thực nghiệm tính gần 22/9/2013 Truywnf khối A MSMH: 605067 CHƯƠNG CÁC ĐỊNH LUẬT VÀ PHƯƠNG THỨC KHUẾCH CH TÁN 1.1 Khuếch tán phân tử đònh luật Fick I Trong chất khí: Chấ t k.tá n Dkhí - KK.106, m /s Chấ t k.tá n Dkhí - H2O.109, m /s - 20 C 22/9/2013 N2 NH3 C6H6 H2 Hơi nướ c SO2 CO2 Dietyl ete O2 CH3OH SO3 H2S HCl C2H5OH 13,2 17,0 7,7 61,1 N2 NH3 1,9 1,8 H2 5,3 21,9 10,3 13,8 7,8 17,8 O2 CO2, N2O Cl2 H2S HCl-120C 2,1 1,8 1,6 Truywnf khối A 2,3 13,3 9,4 Chấ t k.tá n T Dkhí - KK.106, m /s MSMH: 605067 8,9 13,0 10,2 M B AC 7,1 20,2 7,8 10,7 CHƯƠNG CÁC ĐỊNH LUẬT VÀ PHƯƠNG THỨC KHUẾCH CH TÁN 1.1 Khuếch tán phân tử đònh luật Fick I Trong chất khí: ,35 10 D AB  v 3 1/ A 1  M A M B T 1, 1/ P  vB  Trong đó: MA, MB, g/mol; vA, vB, cm3/mol; T, K; P, atm; 22/9/2013 Truywnf khối A MSMH: 605067 CHƯƠNG CÁC ĐỊNH LUẬT VÀ PHƯƠNG THỨC KHUẾCH CH TÁN 1.1 Khuếch tán phân tử đònh luật Fick I Trong chất khí: P D D P 2 A = CxHyOnNm: 22/9/2013 T  T     1, V A  xVC  yV H  nVO  mV N  Z Truywnf khối A MSMH: 605067 CHƯƠNG CÁC ĐỊNH LUẬT VÀ PHƯƠNG THỨC KHUẾCH CH TÁN 1.1 Khuếch tán phân tử đònh luật Fick I Trong chất khí: Nguyên tử B C Cl H S I N1 N2 NII OII Oan OeP OeD OeC OA O v, cm3/ntử 27,0 14,8 24,6 3,7 25,6 37,0 10,5 12,0 15,6 7,4 7,4 9,1 9,9 11,0 12,0 8,3 Phân tử H2 O2 N2 KK CO CO2 SO2 NO N2O NH3 H2O H2S Cl2 Br2 I2 COS v, cm3/ntử 14,3 25,6 31,2 29,9 30,7 34,0 44,8 23,6 36,4 25,8 18,9 32,9 48,4 53,2 71,5 51,5 22/9/2013 Truywnf khối A MSMH: 605067 10 CHƯƠNG CÁC ĐỊNH LUẬT VÀ PHƯƠNG THỨC KHUẾCH CH TÁN 1.1 Khuếch tán phân tử đònh luật Fick I Trong chất rắn: Trong gel M > 10000 (Polson): 22/9/2013 Truywnf khối A 9,4.1010T DAB  0,33 M A MSMH: 605067 17 CHƯƠNG CÁC ĐỊNH LUẬT VÀ PHƯƠNG THỨC KHUẾCH CH TÁN 1.1 Khuếch tán phân tử đònh luật Fick I Trong hỗn hợp nhiều cấu tử: Hỗn hợp khí: Hỗn hợp lỏng: Dihh   yi k yi  j i Dij  k y i  j  i Dij 1/ 1/ Dihh  hh   xi Dij  j j i Trong đó: ; Dij; xi, yi; y0i; i; i, j – số; 22/9/2013 Truywnf khối A MSMH: 605067 18 CHƯƠNG CÁC ĐỊNH LUẬT VÀ PHƯƠNG THỨC KHUẾCH CH TÁN 1.2 Khuếch tán đối lưu: Khuếch tán đối lưu gì? Sự di chuyển vật chất nhờ chuyển động môi trường Khuếch tán đối lưu thường lớn; xảy có ngoại lực; ln kèm theo khuếch tán phân tử; nhằm san nồng độ; 22/9/2013 Truywnf khối A MSMH: 605067 19 CHƯƠNG CÁC ĐỊNH LUẬT VÀ PHƯƠNG THỨC KHUẾCH CH TÁN 1.2 Khuếch tán đối lưu: Khuếch tán đối lưu gì? Xác đònh cách nào: J AX   D X dC A d  WC A Trong đó: DX – hệ số khuếch tán xoáy: DX = f(Re) 22/9/2013 Truywnf khối A MSMH: 605067 20 CHƯƠNG CÁC ĐỊNH LUẬT VÀ PHƯƠNG THỨC KHUẾCH CH TÁN 1.2 Khuếch tán đối lưu: Mật độ dòng khếch tán tổng:  J A  J AM  J AX   DAB  DX  CA   DAB CA  WC A  Trong môi trường đứng yên (W = 0): J A  J AM  J AX   D AB 22/9/2013 Truywnf khối A C A MSMH: 605067  21 CHƯƠNG CÁC ĐỊNH LUẬT VÀ PHƯƠNG THỨC KHUẾCH CH TÁN 1.3 Đònh luật Fick II: • Xét nguyên tố thể tích dV = dxdydz • z tọa độ 0xyz Lập cân vật chất: • • - theo ba phương x, y, z; dz Mx dx - xảy khuếch tán: phân tử; • đối lưu; 22/9/2013 Truywnf khối A • dy Mx+dx x y MSMH: 605067 22 CHƯƠNG CÁC ĐỊNH LUẬT VÀ PHƯƠNG THỨC KHUẾCH CH TÁN 1.3 Đònh luật Fick II: C   w gradC  D  C C Trong mơi trường đứng n: Khi q trình ổn định:   D C w gradC  D C Khi ổn định môi trường đứng yên:quá trình ổn định:  C  22/9/2013  2C x   2C y Truywnf khối A   2C z 0 MSMH: 605067 23 CHƯƠNG CÁC ĐỊNH LUẬT VÀ PHƯƠNG THỨC KHUẾCH CH TÁN 1.4 Cấp khối vàø hệ số cấp khối: Cấp khối gì? y dGi    dFd y* y ybm x F x bm x x*  y x 22/9/2013 Truywnf khối A MSMH: 605067 24 CHƯƠNG CÁC ĐỊNH LUẬT VÀ PHƯƠNG THỨC KHUẾCH CH TÁN 1.4 Cấp khối vàø hệ số cấp khối: Hệ số cấp khối gì? y dG i   dFd   y* y ybm x F x bm x x*  y x 22/9/2013 Truywnf khối A MSMH: 605067 25 CHƯƠNG CÁC ĐỊNH LUẬT VÀ PHƯƠNG THỨC KHUẾCH CH TÁN 1.4 Cấp khối vàø hệ số cấp khối: Xác đònh hệ số cấp khối: β Sh   A Rem Scn D G  F C  D D  β  Sh  A Rem Scn   Xaùc đònh theo lý thuyết: thuyết màng thuyết thẩm thấu thuyết lớp biên khuếch tán thuyết thiết lập bề mặt thuyết xoáy đảo bề mặt phân pha 22/9/2013 Truywnf khối A MSMH: 605067 26 CHƯƠNG CÁC ĐỊNH LUẬT VÀ PHƯƠNG THỨC KHUẾCH CH TÁN 1.4 Cấp khối vàø hệ số cấp khối: Xác đònh hệ số cấp khối: Xác đònh theo tương tự: truyền điện truyền nhiệt truyền động lượng 22/9/2013 Truywnf khối A MSMH: 605067 27 CHƯƠNG CÁC ĐỊNH LUẬT VÀ PHƯƠNG THỨC KHUẾCH CH TÁN No Tên gọi Ký hiệu Sherwood Sh Reynold Re Schmit Sc Peclet Pe' Fourier Fo' Bio 22/9/2013 Bi' Biểu thức  Tỷ số dòng cấp D dòng dẫn w w Tỷ số lực quán tính    lực ma sát   Tỷ số trường tốc độ  D D trường nồng độ w Tỷ số dòng đối lưu  ReSc D dòng dẫn D 2 2 D1 Tỷ số dòng cấp dòng dẫn Truywnf khối A Ýnghóa Ghi Đặc trưng cho cho cấp khối Còn gọi chuẩn bề mặt phân pha số Nu' Đặc trưng cho cho chế độ thủy động lực dòng pha Đặc trưng cho tính chất vật lý Còn gọi chuẩn dòng pha số Pr' Đặc trưng cho khuấy trộn Gọi chuẩn số dòng pha Peclet TK Đặc trưng cho tính không ổn Còn gọi chuẩn đònh trình số Fo TK Đặc trưng cho trình vận Còn gọi Bio chuyển qua bề mặt phân pha truyền khối MSMH: 605067 28 CHƯƠNG CÁC ĐỊNH LUẬT VÀ PHƯƠNG THỨC KHUẾCH CH TÁN 1.5 Tính dòng pha: a) Tính tốc độ hoà tan: dM *    C  C  f d   0  0 d 0    * * 0 ShDC DC b) Tính thiết bò bốc hơi: 22/9/2013 Truywnf khối A MSMH: 605067 29 CHƯƠNG CÁC ĐỊNH LUẬT VÀ PHƯƠNG THỨC KHUẾCH CH TÁN 1.5 Tính dòng pha: a) Tính tốc độ hoà tan: b) Tính thiết bò bốc hơi: 22/9/2013 Truywnf khối A MSMH: 605067 30 CHƯƠNG CÁC ĐỊNH LUẬT VÀ PHƯƠNG THỨC KHUẾCH CH TÁN 1.5 Tính dòng pha: a) Tính tốc độ hoà tan: b) Tính thiết bò bốc hơi: M  L C R  C V     p bm  p  f    p bm  p  H 22/9/2013 Truywnf khối A MSMH: 605067 31 ... Dct-H2O .10 5, cm /s 22/9/2 013 12 10 18 ,5 1, 64 0,63 1, 18 20 25 19 ,5 1, 20 1, 95 2,4 Truywnf khối A 18 19 ,2 17 15 12 0,79 1, 53 2,56 0,45 1, 09 1, 19 MSMH: 605067 11 0,84 11 CHƯƠNG CÁC ĐỊNH LUẬT VÀ PHƯƠNG THỨC... MSMH: 605067 CHƯƠNG CÁC ĐỊNH LUẬT VÀ PHƯƠNG THỨC KHUẾCH CH TÁN 1. 1 Khuếch tán phân tử đònh luật Fick I Hai phương thức khuếch tán: Khuếch tán phân tử Khuếch tán đối lưu Khuếch tán phân tử gì? Được... liên hợp 1, 00 22/9/2 013 1, 24 1, 19 1, 27 4,70 Truywnf khối A 2,00 2,00 MSMH: 605067 1, 15 1, 00 14 CHƯƠNG CÁC ĐỊNH LUẬT VÀ PHƯƠNG THỨC KHUẾCH CH TÁN 1. 1 Khuếch tán phân tử đònh luật Fick I Trong chất