Truyền khối - chương 1
Chương KIẾN THỨC CƠ BẢN 1 ĐỊNH NGHĨA VÀ PHÂN LOẠI Quá trình di chuyển vật chất từ pha sang pha khác hai pha tiếp xúc trực tiếp với gọi trình truyền khối 1 ĐỊNH NGHĨA VÀ PHÂN LOẠI •Hấp thụ q trình hút khí (hơi) chất lỏng, vật chất từ pha khí vào lỏng •Chưng trình tách hỗn hợp lỏng thành cấu tử riêng biệt, vật chất từ pha lỏng vào pha ngược lại •Hấp phụ trình hút khí (hơi) chất rắn xốp, vật chất từ pha khí (lỏng) vào pha rắn 1 ĐỊNH NGHĨA VÀ PHÂN LOẠI •Trích ly q trình tách chất hịa tan chất lỏng hay chất rắn chất lỏng khác •Kết tinh trình tách chất rắn dung dịch vật chất từ pha lỏng vào pha rắn •Sấy khơ trình tách nước khỏi vật liệu ẩm vật chất từ pha rắn hay lỏng vào pha khí •Hịa tan q trình vật chất từ pha rắn sang lỏng 1.2 CÁCH BIỂU DIỄN THÀNH PHẦN PHA Phần khối lượng Pha lỏng Li x L Pha (khí) Gi y G Phần mol Pha lỏng Li x L Pha (khí) Gi y G Tỉ số khối lượng Pha lỏng X Li L Li Pha (khí) Y Gi G Gi Tỉ số mol Pha lỏng Li X L Li Pha (khí) Gi Y G Gi 1.3 CÂN BẰNG PHA 1.3.1 Khái niệm cân pha -Giả sử có hai pha x y tiếp xúc Cấu tử phân bố M -Tại thời điểm ban đầu, M có y -M di chuyển từ pha y vào x Quá trình khuếch tán thuận nghịch -Quá trình thực cân bằng, nghĩa tốc độ thuận nghịch 1.3 CÂN BẰNG PHA •Nguyên tắc cân bằng: -Tồn quan hệ cân nồng độ cấu tử hai pha nhiệt độ áp suất định -Khơng có khuếch tán tổng cộng hai pha -Khi chưa cân bằng,quá trình khuếch tán diễn theo hướng đưa hệ cân •Giới hạn truyền khối hai pha đạt cân trình truyền khối tổng quát dừng lại 10 1.3 CÂN BẰNG PHA Gọi xcb nồng độ cấu tử M pha x đạt đến cân bằng, có liên hệ sau: xcb = f(yM) Nếu y < ycb – vật chất chuyển từ pha x vào pha y Nếu y > ycb – vật chất chuyển từ pha y vào pha x 11 1.3.2 Các định luật cân pha •Định luật Henry: Đối với dung dịch lý tưởng áp suất riêng phần p khí chất lỏng tỷ lệ với phần mol x dung dịch p = H.x •Định luật Raoult: Áp suất riêng phần cấu tử dung dịch áp suất bão hoà cấu tử (ở nhiệt độ) nhân với phần mol cấu tử dung dịch p = Pbhi.x 12 1.4 Q TRÌNH KHUẾCH TÁN •Khi hai pha chuyển động tiếp xúc nhau, cản trở hai pha với nhau, hình thành hai lớp màng bề mặt phân chia pha •Trong màng vật chất di chuyển nhờ tiếp xúc phân tử tác dụng tương hỗ chúng khuếch tán phân tử • Trong nhân vật chất di chuyển nhờ xáo trộn phân tử dòng Trong nhân chuyển động xoáy khuếch tán đối lưu 13 1.4 Q TRÌNH KHUẾCH TÁN •Khuếch tán màng chậm so với khuếch tán đối lưu Vận tốc khuếch tán chung phụ thuộc vận tốc khuếch tán màng 14 1.5 ĐỘNG LỰC KHUẾCH TÁN •1.5.1 Động lực khuếch tán: •Khi nồng độ làm việc nồng độ cân khác xảy trình truyền khối •Động lực truyền khối (hay động lực khuếch tán) hiệu số nồng độ làm việc nồng độ cân •Theo y ta có: y = ycb – y hay y = y – ycb •Theo x ta có: x = xcb – x hay x = x – xcb 15 1.5 ĐỘNG LỰC KHUẾCH TÁN 16 1.5.2 Phương trình truyền khối động lực trung bình •Phương trình truyền khối: - Vận tốc trình tỷ lệ thuận với động lực tỉ lệ nghịch với trở lực - Phương trình truyền khối biểu diễn sau: G = kyF ytb = kxF xtb 17 •Động lực trung bình y1 y y tb y1 ln y Pha khí x1 x2 xtb x1 ln Pha lỏng x 18 1.6 PHƯƠNG PHÁP TÍNH THIẾT BỊ TRUYỀN KHỐI 1.6.1 Tính đường kính thiết bị 1.6.2 Tính chiều cao thiết bị •Tính chiều cao theo phương trình truyền khối •Tính chiều cao theo số bậc thay đổi nồng độ 19 ... = kxF xtb 17 •Động lực trung bình y1 y y tb y1 ln y Pha khí x1 x2 xtb x1 ln Pha lỏng x 18 1. 6 PHƯƠNG PHÁP TÍNH THIẾT BỊ TRUYỀN KHỐI 1. 6 .1 Tính đường kính thiết bị 1. 6.2 Tính... tán đối lưu 13 1. 4 Q TRÌNH KHUẾCH TÁN •Khuếch tán màng chậm so với khuếch tán đối lưu Vận tốc khuếch tán chung phụ thuộc vận tốc khuếch tán màng 14 1. 5 ĐỘNG LỰC KHUẾCH TÁN ? ?1. 5 .1 Động lực khuếch... có: y = ycb – y hay y = y – ycb •Theo x ta có: x = xcb – x hay x = x – xcb 15 1. 5 ĐỘNG LỰC KHUẾCH TÁN 16 1. 5.2 Phương trình truyền khối động lực trung bình •Phương trình truyền khối: - Vận