qua trinh va thiet bi cong nghe vu thi phuong anh pt ck hs ck dong luc so dvck cuuduongthancong com

quá trình và thiết bị công nghệ,vũ thị phương anh,Trường Đại học BK Hà Nội Chương I Cơ sở chuyển khối 3 Tốc độ chuyển khối 3 7 Phương trình ck, hệ số ck • Quá trình chuyển khối gồm 2 qt cấp khối trong 2 pha và qt vận Đây là phần tham khảo cho sinh viên. anh chị em share đề làm tài liệu đọc tham khảo.

Trang 1

Chương I: Cơ sở chuyển khối

3 Tốc độ chuyển khối 3.7 Phương trình ck, hệ số ck

• Quá trình chuyển khối gồm: 2 q/t cấp khối trong 2 pha và q/t vận chuyển chất qua bề mặt phân pha.

•Tính toán q/t chuyển khối phức tạp do thực tế không thể đo được nồng độ chất phân bố ngay sát bề mặt phân pha → pt chuyển khối có dạng sau:

M = KyF(y – y*) (1.12)

M = KxF(x* - x) (1.12a)

y* và x* - nồng độ cân bằng của chất phân bố trong một pha, tương ứng với nồng độ của chất phân bố trong nhân pha kia; Ky và Kx – hệ số chuyển khối, được biểu thị qua nồng độ pha Φy và Φx.

Trang 2

• NX:

1) Động lực q/t phản ánh mức độ lệch của hệ sovới trạng thái cân bằng

2) Về ý nghĩa vật lý thì hệ số chuyển khối khác

hệ số cấp khối, nhưng được biểu thị qua cùngmột số đơn vị đo

3) y* và x* thực tế không tồn tại trong dòng pha.(tra cứu trong sổ tay)

Trang 3

• Nồng độ các pha và động lực của q/t ck thay đổikhi các pha chuyển động dọc theo bề mặt phânpha → trong pt chuyển khối đưa vào đại lượng

động lực trung bình (Δytb hay Δxtb) → các pt (1.12)

và (1.12a) có dạng:

Trang 4

•Dựa trên các pt (1.13) và (1.13a) để tính tóan

tb ck:

CBVC → x/đ M

x/đ Ky , Δytb (hay Kx , Δxtb

→ F → các k/th chính của tb ck

Trang 5

3 Tốc độ chuyển khối 3.8 Quan hệ hs chuyển khối-hs cấp

khối

• Để thiết lập quan hệ này giả thiết:

1) đối với qt chuyển khối :

+ ở biên giới phân pha đạt được cân bằng → trở lực đ/v q/t vận chuyển chất qua bề mặt phân pha bằng 0 → tính cộng được đối với trở lực của các pha;

+ sự phụ thuộc nồng độ trong các pha là cân bằng →

y * = mx ; x = y * / m (y * - nồng độ pha Φy cân bằng với nồng

độ x của pha Φx )

2) đối với qt cấp khối: nồng độ chất phân bố trong các pha ngay sát bề mặt phân pha (xbiên và ybiên) cân bằng với nhau → xbiên = ybiên / m

Trang 6

3 Tốc độ chuyển khối 3.8 Quan hệ hs chuyển khối-hs cấp khối

• Xét trường hợp : q/t ck ổn định; chất phân bố dịch chuyển từ pha Φy vào pha Φx ; động lực của q/t biểu diễn qua nồng độ của pha Φy

Hay đơn giản M = βxF(xbiên – x)

→ M = βxF(ybiên – y * )/m

yb – y * = Mm/βxF (A)

(A) + (B) → y – y * = (M/F).(1/βy + m/βx)

Trang 7

1) Vế trái của các pt (1.14) và (1.15) là trở lực tổng đối với q/t vận chuyển vật chất từ pha này vào pha kia, tức tổng trở lực đối với q/t chuyển khối, còn vế phải- tổng các trở lực đối với q/t cấp khối trong các pha Do đó các pt đó là các pt tính cộng được của trở lực các pha.

Trang 8

Trang 9

4) Ở một giá trị cố định của βx và βy thì độ lớn của Kđược xác định bởi độ nghiêng m của đường nồng độcân bằng → Trong một số trường hợp trở lực trongmột pha nào đó đ/v q/t khuếch tán có thể bỏ qua sovới trở lực trong pha khác:

- q/t hấp thụ chất khí dễ hòa tan: m rất nhỏ (ở trạngthái cân bằng nồng độ chất phân bố trong pha Φynhỏ hơn nhiều so với nồng độ của nó trong pha

Φx)→ m/βx rất nhỏ → Ky ≈ βy

- q/t hấp thụ chất khí khó hòa tan: m rất lớn, Kx ≈ βx

Trang 10

5) Các pt cộng trở lực nói trên được thiết lậptrong đ/k bỏ qua trở lực của bề mặt phân pha →

thực tế: thấy bề mặt phân pha trong một sốtrường hợp có trở lực đáng kể; cb trên bề mặtphân pha không thiết lập được → đưa thêm vào

pt cộng trở lực số hạng tính đến trở lực của bềmặt phân pha

Trang 11

• Hệ số cấp khối và chuyển khối thể tích:

•Bề mặt phân pha trong đa phần trường hợp khóxác định → hệ số cấp khối và chuyển khối x/đ theothể tích của t/b V, trong đó:

V = F/aTrong đó: a-bề mặt tiếp xúc pha riêng, m2/m3

Trang 12

Trang 13

NX:

1) Nếu trong tính toán sử dụng hệ số cấp khối (chuyển khối) thể tích thì không cần biết bề mặt tiếp xúc pha riêng a là đại lượng khó xác định Tuy nhiên khó phân tích q/t và kết quả n/c q/t ( bởi các yếu tố khác nhau thường ảnh hưởng khác nhau lên các thành phần cấu thành của

hệ số cấp khối (chuyển khối) thể tích).

2) Tính tóan theo các pt (1.16) và (1.17): xác định V của t/b chuyển khối và từ đó các kích thước chính của t/b

Trang 14

4 Động lực của các quá trình chuyển

khối 4.1 Động lực tb loga của các qt ck

• Độ lớn của động lực của q/t ck phụ thuộc vào:

- sự kết hợp hướng chuyển động của các dòngliên quan tới sự trộn và phân bố dòng (cùng chiều,ngược chiều, chéo chiều)

- sự tiếp xúc pha: liên tục (tháp đệm) hay theobậc (tháp đĩa)

Trang 15

4 Động lực của các quá trình chuyển khối

4.1 Động lực tb loga của các qt ck

• Thông thường nồng độ trong các pha thay đổi

trong q/t các pha chuyển động theo bề mặt tiếp

xúc pha → độ lớn của động lực của q/t ck cũng

thay đổi → trong pt chuyển khối có mặt động

Trang 17

• Xét qt ck:

- trong tháp có chuyển động ngược chiều của các pha

- vật chất dịch chuyển từ pha Φy vào pha Φx

- y * = f(x) là đường cong

- G=const, L=const, tức đường nồng độ làm việc

là thẳng;

- theo chiều cao của tháp

Kx = const, Ky = const

Trang 18

• qua một đơn vị bề mặt dF trong pha Φy nồng độgiảm một đại lượng dy, khối lượng chất phân bốgiảm một đại lượng dM (lượng này được chuyểnvào pha Φx):

•đối với một đơn vị bề mặt dF pt truyền chất có

dạng:

dM = -Gdy = Ky(y - y*)dF (D)

Trang 19

Trang 20

yc

Trang 21

Trang 22

khối 4.1 Động lực tb loga của các qt ck

• Khi y* = mx là đường thẳng thì động lực trung bìnhcủa q/t được xác định như trung bình logarit haytrung bình đại số của các động lực của q/t truyềnkhối tại đầu vào và đầu ra của t/b ck (SV xem cáchbiến đổi trong giáo trình):

Δytb = [(yđ – yđ*) – (yc – yc*)] / {ln[(yđ – yđ*) / (yc – yc*)]}hay Δytb = (Δylớn – Δybé) / [2,3log (Δylớn / Δybé)] (1.22)

Δxtb = (Δxlớn – Δxbé) / [2,3log (Δxlớn / Δxbé)]

(1.22a)

Trang 23

Khi (Δylớn/Δybé) <=2 → Δytb=(Δylớn+Δybé)/2 (1.23) Khi (Δxlớn/Δybé) <=2 → Δxtb =(Δxlớn+Δxbé)/2 (1.23a)

Trang 24

4.2 Số đơn vị chuyển khối (SĐVCK)

Trang 25

→ Quan hệ giữa động lực trung bình của quá trình

chuyển khối và số đơn vị chuyển khối:

noy = (yđầu – ycuối )/ ∆ytb (1.25)

nox = (xcuối – xđầu )/ ∆xtb (1.25a)

→ số đơn vị chuyên khối bằng thay đổi của nồng độ làm

việc đối với 1 đơn vị động lực trung bình (có thể coi một đơn vị chuyển khối là một đoạn của thiết bị tđc mà trong

đó thay đổi nồng độ của một pha bằng động lực trung bình đối với đoạn tb đó);

Số đơn vị chuyển khối được sử dụng rộng rãi để tính chiều cao của tb ck khi bề mặt tiếp xúc pha khó xđ.

Trang 26

khối 4.2 Số đơn vị chuyển khối (SĐVCK)

•Biểu diễn hiệu suất của quá trình qua số đơn vị

chuyển khối:

Theo quan điểm của qt ck thì hiệu quả làm việccủa tb được đặc trưng bởi mức độ tách chất phân

bố khỏi pha cần tách

Trang 27

-Lg thực tế của chất phân bố tách được từ pha y:

M = G (yđ – yc) -Lg lớn nhất có thể của chất phân bố tách được từ pha y (hay được hấp thụ bởi pha x):

Trang 28

→ đn hiệu suất qt ck η: Là tỷ số giữa lượng thực tế

của chất phân bố dịch chuyển từ pha này vào phakia và lượng lớn nhất có thể dịch chuyển của chất

bố đó

NX: hiệu suất qt ck η là đặc tính quan trọng của tb ck

• trong trường hợp đơn giản y*

đ = mx – là đường thẳng

→ η = (yđ – yc) / (yđ – mx)

Trang 29

• Đối với qt ck có quan hệ giữa hiệu suất, động lực tb và SĐVCK :

Trang 30

NX: sử dụng các biểu thức (1.27-1.29) để so sánh

hiệu quả làm việc của tb ck với các dạng chuyển

động tương đối của các dòng pha - dạng hiệu quả

nhất khi:

1)Chiều cao làm việc của tb ck là nhỏ nhất (noy nhỏ

nhất) khi giá trị của A và η như nhau

hay2) hiệu suất của qt là lớn nhất (η lớn nhất) khi giátrị của A và noy như nhau

Thực tế: chuyển động ngược dòng của các pha là tốt

Trang 31

Chương I: Tìm hiểu thêm về ứng

nghiệm sử dụng không khí (22 O C, áp suất khí quyển)

Hỏi: 1) có thể có đồng dạng thủy lực hòan tòan giữa các

qt trong tb tn và tb sx trong các đk trên?

2) Để có được đồng dạng thủy lực hòan tòan giữa các qt trong tb tn và tb sx thì vận tốc chuyển động của không

khí trong tb tn phải là bao nhiêu?

Gợi ý: đk có được đồng dạng thủy lực hòan tòan (một

phần ): Re = idem; Fr = idem (Re = idem)

Định dạng
Số trang	31
Dung lượng	686,45 KB