Microsoft Word Ví d? và BT chuong 1 tt doc Baøi giaûng tóm tắt Quaù trình Hóa học và Hóa lý trong kỹ thuật môi trường DuMyLe Khoa Môi trường, ĐHBK Tp HCM 1 Các Ví dụ và Bài tập (tt) Chöông 1 CÔ SÔÛ QU[.]
Trang 1Các Ví dụ và Bài tập (tt)
Chương 1
CƠ SỞ QUÁ TRÌNH TRUYỀN KHỐI và PHÂN RIÊNG
Bài tập 7:
Cho tháp hấp thụ NH3 bằng nước ở áp suất khí quyển Nồng độ NH3 ban đầu 0,03 kmol/kmolkhí trơ Hiệu quả xử lý 90%, nước ở đầu ra chứa NH3 với nồng độ 0,02 kmol/kmolH2O Nhiệt độ làm việc của tháp không đổi nhờ áp dụng các biện pháp gia nhiệt
Dữ liệu về đường cân bằng được cho trong bảng sau:
X (kmolNH 3 /kmol H 2 O) Y (kmolNH 3 /kmol khí trơ)
0 0 0,005 0,0045 0,010 0,0102 0,0125 0,0138 0,015 0,0183 0,020 0,0273 0,023 0,0327 Hãy xác định số đơn vị truyền khối (noy):
a) Bằng phương pháp đồ thị
b) Bằng phương pháp lấy tích phân đồ thị
Giải:
Dựng đường cân bằng và đường làm việc trên giản đồ Y - X
- Điểm A (Yc, Xđ) Yc = 0,03 (1-0,9) = 0,003; Xđ = 0
- Điểm B (Yđ, Xc) Yđ = 0,03; Xc = 0,02
a) Phương pháp đồ thị: Từ đồ thị ta xác định được tất cả có 5,5 bậc truyền khối
noy = 5,5 bậc => lấy 6 bậc (nếu sử dụng thiết bị đệm)
Đường làm việc
Đường cân bằng
A
Y
Trang 2b) Phương pháp tích phân bằng đồ thị:
Lập bảng số liệu sau:
0 0 0,003 0,003 333
-0,005 0,0045 0,0097 -0,0052 192 S1
0,010 0,0102 0,0165 0,0063 159 S2
0,0125 0,0138 0,0200 0,0062 161 S3
0,015 0,0183 0,0234 0,0051 196 S4
*
1
y o
S =n
Y
c
1
d
Y
Δ 1
c
Y
Δ
Theo định nghĩa, số bậc truyền khối: = ∫d −
c
Y
Y
oy
Y Y
dY
Tích phân trên được xác định bằng diện tích hình thang cong giới hạn bởi đường cong cân bằng, trục hoành và 2 đường Yđ = 0,03 và Yc = 0,003
40 , 5
5 1
−
=
i i Y
Y
Y Y
dY n
d
c
(bậc)
1/(Y-Y*)
Yc Yd Y
1/ΔYd
1/ΔY c
Trang 3Bài tậpï 8:
Trong một tháp hấp thu để tách NH3 từ khơng khí bằng nước ở áp suất 1,0 atm và nhiệt độ làm việc là 25oC, người ta đo được nồng độ cấu tử bị hấp thụ trong hai pha ở hai đầu thiết
bị như sau:
Pha Y (kmol NH3/ kmol kk) 0,05 0,002
Pha X (kmol NH3/ kmol H2O) 0 0,02
Đường cân bằng cĩ dạng Y* = 1,25.X
a/ Hãy xác định số bậc truyền khối.
b/ Cho biết chiều cao của đơn vị truyền khối trong các pha: hY = 0,4 m và hX = 0,45 m.
Hãy xác định chiều cao thiết bị và lượng dung mơi cần thiết để tách 100 kg/h NH3.
Bài tập 9:
Một dịng khí chứa 3 % SO2 được xử lý qua tháp đệm sử dụng nước. Nhờ hấp thụ, 99% cấu
tử này bị loại khỏi dịng khí. Tháp làm việc ở 25oC và 1at. Dịng khí và dịng lỏng sử dụng cĩ lưu lượng lần lượt là 20 mol/h và 100 mol/h.
Phương trình đường cân bằng cĩ dạng: y* = 3,1 x ở 25oC.
Hệ số truyền chất được xác định như sau: =60m3h(Δx =1)
mol
x
β và =15m3h(Δy =1)
mol
y
a/ Tính số bậc truyền khối.
b/ Vận tốc tối ưu của pha khí trong tháp là: 3,5 m/s, khối lượng riêng của hỗn hợp khí 1,117kg/m3 và lưu lượng thể tích pha khí G = 5488 m3/h (điều kiện chuẩn) Phân tử lượng trung bình của hỗn hợp khí chọn bằng 28,94 Vận tốc pha khí đi trong tháp nhỏ hơn 30% so với vận tốc giới hạn Hãy xác định đường kính tháp
c/ Chiều cao tương đương của 1 bậc truyền khối là 1,68m. Hãy xác định chiều cao vùng làm việc của tháp.
d/ Xác định hệ số trở lực tổng quát của quá trình hấp thụ. Trong đĩ, trở lực trong pha khí chiếm bao nhiêu phần trăm? Hãy nhận xét quá trình trên.