1 Quá trình & Thiết bị Công nghệ Hoá học III QUÁ TRÌNH & THIẾT BỊ CHUYỂN KHỐI Chương 1: Các kiến thức cơ bản của quá trình chuyển khối Giảng viên: Nguyễn Minh Tân Bộ môn QT-TB CN Hóa học & Thực phẩm Trường Đại học Bách khoa Hà Nội nguyen.minhtan@gmail.com 2 V - lưu lượng pha y, m 3 /s. w o - vận tốc của pha y đi trong toàn bộ thiết bị, m/s. o w V .785,0 D = 10. Phương pháp tính toán thiết bị chuyển khối Chương 1: Các kiến thức cơ bản của quá trình chuyển khối Tính đường kính thiết bị: Phương pháp tính vận tốc w 0 sẽ được xét đến đối với từng loại thiết bị trong các trường hợp cụ thể 2 3 10. Phương pháp tính toán thiết bị chuyển khối Chương 1: Các kiến thức cơ bản của quá trình chuyển khối Tính chiều cao thiết bị Khi tính chiều cao thiết bị nghĩa là tính chiều cao mà trong đó, các pha tiếp xúc trực tiếp với nhau. Phương pháp tính theo phương trình chuyển khối: Xác định được bề mặt tiếp xúc pha. Thường được xác định đối với tháp đệm. F = σ. H. f •  f - tiết diện ngang của thiết bị, m 2 . •  σ - bề mặt riêng của đệm, m 2 /m 2 . 4 10. Phương pháp tính toán thiết bị chuyển khối Chương 1: Các kiến thức cơ bản của quá trình chuyển khối Tính chiều cao thiết bị Đối với thiết bị loại đệm Gọi thể tích làm việc là V m 3 và bề mặt riêng của đệm là σ m 2 /m 3 ta có bề mặt tiếp xúc F là : F = σ V , m 2 F = σ Hf , m 2 H = G k y σ f Δy tb , m H = G k x σ f Δx tb , m 3 5 10. Phương pháp tính toán thiết bị chuyển khối Chương 1: Các kiến thức cơ bản của quá trình chuyển khối Tính chiều cao thiết bị Phương pháp tính theo số bậc thay đổi nồng độ: Số bậc thay đổi nồng độ (hay còn gọi là số đĩa lý thuyết) được xác định bằng phương pháp đồ thị. Muốn vậy, phải biết đường nồng độ cân bằng: : y* = f(x) và đường nồng độ làm việc: y = Ax + B 6 Phương pháp tính theo số bậc thay đổi nồng độ: Chương 1: Các kiến thức cơ bản của quá trình chuyển khối Tính chiều cao thiết bị •  Xác định số bậc thay đổi nồng độ từ điểm (x đ , y c ) và điểm (y đ , x c ) là giới hạn đường làm việc của quá trình. •  Bậc thay đổi nồng độ trên đồ thị y-x là một khoảng thể tích của thiết bị trong đó tiến hành quá trình truyền chất sao cho nồng độ của cấu tử phân bố khi ra khỏi thể tích đó bằng nồng độ cân bằng đi vào thể tích tiếp theo của cấu tử đó. 4 7 Phương pháp tính theo số bậc thay đổi nồng độ: Chương 1: Các kiến thức cơ bản của quá trình chuyển khối Tính chiều cao thiết bị 8 •  Bậc thay đổi nồng độ còn được gọi là đĩa lý thuyết. •  Số đĩa thực tế của thiết bị được xác định: N tt = N lt /η –  η - là hiệu suất của đĩa. •  Hiệu suất đĩa phụ thuộc tính chất hoá lý của các cấu tử, điều kiện thuỷ động của các pha và cấu tạo của thiết bị. •  Thông thường, hiệu suất đĩa nămg trong khoảng 0,2 – 0,9, Có thể chọn hiệu suất đĩa 0,5 đến 0,6 cho nhiều trường hợp. 10. Phương pháp tính toán thiết bị chuyển khối Chương 1: Các kiến thức cơ bản của quá trình chuyển khối Tính chiều cao thiết bị 5 9 •  Chiều cao của thiết bị: –  Tháp đĩa: H = h. (N tt - 1) •  h - khoảng cách giữa hai ngăn, m –  Tháp đệm: H = h o .N tt •  h o - chiều cao tương đương một bậc thay đổi nồng độ. Xác định từ các công thức thực nghiệm. 10. Phương pháp tính toán thiết bị chuyển khối Chương 1: Các kiến thức cơ bản của quá trình chuyển khối Tính chiều cao thiết bị 10 10. Phương pháp tính toán thiết bị chuyển khối Chương 1: Các kiến thức cơ bản của quá trình chuyển khối Tính chiều cao thiết bị 6 11 10. Phương pháp tính toán thiết bị chuyển khối Chương 1: Các kiến thức cơ bản của quá trình chuyển khối Tính chiều cao thiết bị Phương pháp tính theo số đơn vị truyền chất 12 10. Phương pháp tính toán thiết bị chuyển khối Chương 1: Các kiến thức cơ bản của quá trình chuyển khối Tính chiều cao thiết bị Phương pháp tính theo số đơn vị truyền chất 7 13 10. Phương pháp tính toán thiết bị chuyển khối Chương 1: Các kiến thức cơ bản của quá trình chuyển khối Tính chiều cao thiết bị Phương pháp tính theo số đơn vị truyền chất Đơn vị truyền chất: một đơn vị truyền chất (m y =1 ) tương ứng với một đoạn thiết bị mà trong đó thay đổi nồng độ làm việc bằng động lực trung bình trong đoạn đó. Cũng tương tự như pha khí, đối với pha lỏng: H = h x .m x 14 10. Phương pháp tính toán thiết bị chuyển khối Chương 1: Các kiến thức cơ bản của quá trình chuyển khối Tính chiều cao thiết bị Cách xác định số đơn vị truyền chất Khi đường cân bằng là đường cong số đơn vị truyền chất phải xác định bằng đồ thị tích phân. Diện tích gạch chéo dưới đường cong tích phân chính là số đơn vị truyền chất my. Khi đường cân bằng là đường thẳng, đối với quá trình hấp phụ : 8 15 10. Phương pháp tính toán thiết bị chuyển khối Chương 1: Các kiến thức cơ bản của quá trình chuyển khối Tính chiều cao thiết bị Cách xác định số đơn vị truyền chất Khi đường cân bằng là đường thẳng, đối với quá trình chưng luyện : Khi đường cân bằng là đường cong, đối với quá trình chưng luyện : 16 10. Phương pháp tính toán thiết bị chuyển khối Chương 1: Các kiến thức cơ bản của quá trình chuyển khối Tính chiều cao thiết bị Cách xác định số đơn vị truyền chất Chiều cao tương đương với một đơn vị chuyền chất: 9 17 Phương pháp vẽ đường cong động học. 10. Phương pháp tính toán thiết bị chuyển khối Chương 1: Các kiến thức cơ bản của quá trình chuyển khối Tính chiều cao thiết bị Phương pháp xác định chiều cao theo cách vẽ thêm đường cong động học để xác định số ngăn thực tế là một trong những phương pháp chính xác nhất đối với các tháp loại đĩa, vì phương pháp này có xét đến động học của quá trình truyền chất. Hệ số truyền chất ở đây tính cho 1m 2 bề mặt làm việc của tháp. Xét trường hợp chất lỏng không bị cuốn theo pha khí, khi đó đối với các thiết bị đường kính nhỏ hơn 1m có nồng độ trong pha lỏng x n thực tế không khác nhau trong toàn bộ thể tích của đĩa, còn pha hơi (khí) thay đổi từ y n+1 đến y n vì quá trình thực tế không đạt cân bằng 18 Phương pháp vẽ đường cong động học. 10. Phương pháp tính toán thiết bị chuyển khối Chương 1: Các kiến thức cơ bản của quá trình chuyển khối Tính chiều cao thiết bị 10 19 Phương pháp vẽ đường cong động học. 10. Phương pháp tính toán thiết bị chuyển khối Chương 1: Các kiến thức cơ bản của quá trình chuyển khối Tính chiều cao thiết bị 20 Phương pháp vẽ đường cong động học. 10. Phương pháp tính toán thiết bị chuyển khối Chương 1: Các kiến thức cơ bản của quá trình chuyển khối Tính chiều cao thiết bị A B A 1 x n y n+1 y n y* n C [...]... chuyển khối 11 Đồng dạng của quá trình chuyển khối Các chuẩn số đồng dạng thường gặp trong quá trình chuyển khối Nu! = βl D Chuẩn số Nuyxen của quá trình chuyển khối đặc trưng cho quá trình chuyển khối trên bề mặt biên giới 26 13 Chương 1: Các kiến thức cơ bản của quá trình chuyển khối 11 Đồng dạng của quá trình chuyển khối Các chuẩn số đồng dạng thường gặp trong quá trình chuyển khối Chuẩn số Pêcơle Chuẩn... gl 3 2 Gr = 2 ρ βΔt µ β - hệ số dãn nở thể tích , 1/ độ ; t - nhiệt độ 0C 29 Chương 1: Các kiến thức cơ bản của quá trình chuyển khối 11 Đồng dạng của quá trình chuyển khối Các chuẩn số đồng dạng thường gặp trong quá trình chuyển khối Có sự liên hệ giữa các chuẩn số như sau: " d l% Nu = f $ Re, Pr!, Fr, Gr, , ' d0 l0 & # i "d% "l% Nu! = A Re Pr! Gr Fr $ ' $ ' # d0 & # l0 & m n f k p Nếu như quá trình. .. được A1C1; A2C2: Qua từng giá trị của x xác định số đơn vị truyền chất theo công thức: myd = yn − yn +1 K y f = Δynd Gy 22 11 Chương 1: Các kiến thức cơ bản của quá trình chuyển khối 10 Phương pháp tính toán thiết bị chuyển khối Tính chiều cao thiết bị Phương pháp vẽ đường cong động học Trình tự các bước thực hiện - Xác định độ dài của đoạn BC với mỗi giá trị của x ta được C1B1: C2B2 nối các điểm B1,... trường chuyển động cưỡng bức (lúc này không kể đến ảnh hưởng của chuẩn số đồng dạng Gr và nếu không kể đến ảnh hưởng của lực khối lượng (bỏ qua chuẩn số đồng dạng Fr) thì ta có i "d% "l% Nu = A Re Pr! $ ' $ ' # d0 & # l0 & m k n 30 15 Chương 1: Các kiến thức cơ bản của quá trình chuyển khối 11 Đồng dạng của quá trình chuyển khối Các chuẩn số đồng dạng thường gặp trong quá trình chuyển khối Phương trình. .. điểm B1, B2, B3 ta được đường cong 3 gọi là đường cong động học - Vẽ các bậc giữa đường cong động học và đường làm việc ta được số đĩa thực của thiết bị Chiều cao của tháp xác định theo: H = h(Nt -1 ) 23 Chương 1: Các kiến thức cơ bản của quá trình chuyển khối 11 Đồng dạng của quá trình chuyển khối Mục đích - Phương pháp cơ bản nhất để xác định hệ số cấp chất βy , βx là tích phân phương trình khuếch... Pran chuẩn số Pran của quá trình truyền chất Nó đặc trưng cho tính chất vật lý của môi trường W.l Pe! µ ν Pr! = = D = = Re W.l ρ Dρ D µ 28 14 Chương 1: Các kiến thức cơ bản của quá trình chuyển khối 11 Đồng dạng của quá trình chuyển khối Các chuẩn số đồng dạng thường gặp trong quá trình chuyển khối Ngoài ra đối với các hệ không đồng dạng về hình học, ví dụ như đối với các thiết bị có quan hệ đường kính... ra từ phương trình vi phân khuyếch tán trong môi trường động ∂c ∂2 c Wx = D 2 ∂x ∂x W l = idem D chuẩn số Pêcơle và ký hiệu là Pe, nó đặc trưng cho truyền chất trong môi trường chuyển động W l D 27 Pe! = Chương 1: Các kiến thức cơ bản của quá trình chuyển khối 11 Đồng dạng của quá trình chuyển khối Các chuẩn số đồng dạng thường gặp trong quá trình chuyển khối Chuẩn số Pran và Reynold Quá trình truyền... phương trình thuỷ động lực học khi biết các điều kiện đầu và điều kiện biên - Việc giải phương trình này gặp nhiều khó khăn nên thông thường nhất là dùng thuyết đồng dạng để đưa các phương trình vi phân vế các phương trình chuẩn số, rồi từ đó đúc kết các số liệu thực nghiệm để ứng dụng cho tính toán 24 12 Chương 1: Các kiến thức cơ bản của quá trình chuyển khối 11 Đồng dạng của quá trình chuyển khối. .. ABA1 là một bậc thực tế 21 Chương 1: Các kiến thức cơ bản của quá trình chuyển khối 10 Phương pháp tính toán thiết bị chuyển khối Tính chiều cao thiết bị Phương pháp vẽ đường cong động học Trình tự các bước thực hiện Trên đồ thị vẽ đường cân bằng 1 và đường làm việc 2 ứng với điều kiện thích hợp (số hồi lưu thích hợp hoặc lượng dung môi tiêu hao riêng thích hợp) Lấy các giá trị x tuỳ ý (ví dụ 0 ,1; .. .Chương 1: Các kiến thức cơ bản của quá trình chuyển khối 10 Phương pháp tính toán thiết bị chuyển khối Tính chiều cao thiết bị Phương pháp vẽ đường cong động học y*n-nồng độ cân bằng của hơi ứng với xn trong lỏng ở trên đĩa; ynnồng độ của khí đi ra khỏi đĩa; yn+ 1- nồng độ của khí đi vào đĩa đó The image cannot be displayed Your computer . của quá trình chuyển khối Tính chiều cao thiết bị 6 11 10 . Phương pháp tính toán thiết bị chuyển khối Chương 1: Các kiến thức cơ bản của quá trình chuyển khối Tính chiều cao thiết bị Phương. pháp tính toán thiết bị chuyển khối Chương 1: Các kiến thức cơ bản của quá trình chuyển khối Tính chiều cao thiết bị 10 10 . Phương pháp tính toán thiết bị chuyển khối Chương 1: Các kiến thức. 1 Quá trình & Thiết bị Công nghệ Hoá học III QUÁ TRÌNH & THIẾT BỊ CHUYỂN KHỐI Chương 1: Các kiến thức cơ bản của quá trình chuyển khối Giảng viên: