CÔ ĐẶC_ TRUYỀN NHIỆT

Định nghĩaCô đặc là phương pháp được dùng để làm tăng nồng độ dung dịch bằng cách tách một phần dung môi ở nhiệt độ sôi Dung môi là chất lỏng để hòa tan chất rắn, dung môi thường gặp n

Trang 1

Chương 3: CÔ ĐẶC

Phương pháp và thiết bị làm tăng nồng độ dung dịch

1

3.1 Khái niệm chung

3.1.1 Định nghĩa

3.1.2 Một số tính chất vật lý của dung dịch liên quan đến quá trình cô đặc

3.2 Cô đặc một nồi

3.2.1 Cân bằng vật liệu

3.2.2 Cân bằng nhiệt lượng

3.2.3 Bề mặt đun nóng

3.2.4 Nhiệt độ sôi của dung dịch và tổn thất nhiệt độ

2

Trang 2

3.3 Cô đặc nhiều nồi

3.3.1 Sơ đồ hệ thống cô đặc nhiều nồi

3.3.2 Cân bằng vật liệu trong cô đặc nhiều nồi

3.3.3 Cân bằng nhiệt lượng

3.3.4 Phương pháp phân phối hiệu số nhiệt độ có ích giữa các nồi trong cô đặc nhiều nồi

3.3.5 Số nồi thích hợp trong hệ thống cô đặc nhiều nồi

3.4 Cấu tạo thiết bị cô đặc

3.4.1 Thiết bị cô đặc có ống tuần hoàn ở tâm

3.4.2 Thiết bị cô đặc phòng đốt treo

3.4.3 Thiết bị cô đặc phòng đốt ngoài

3.4.4 Thiết bị cô đặc tuần hoàn cưỡng bức

3.4.5 Thiết bị cô đặc loại màng

3.4.6 Thiết bị cô đặc có vành dẫn chất lỏng

3.4.7 Thiết bị cô đặc loại rôto

3.5 Ứng dụng bơm nhiệt trong quá trình cô đặc

3

3.1 Khái niệm chung

Trang 3

3.1.1 Định nghĩa

Cô đặc là phương pháp được dùng để làm tăng nồng độ dung dịch bằng cách tách

một phần dung môi ở nhiệt độ sôi

Dung môi là chất lỏng để hòa tan chất rắn, dung môi thường gặp nhất là nước

Trong quá trình cô đặc, hơi của dung môi tạo ra gọi là hơi thứ, tương đối tinh

khiết nên có thể lấy lại bằng thiết bị ngưng tụ hoặc thải bỏ ra ngoài trời

Quá trình hóa hơi dung môi có thể là quá trình bay hơi trên bề mặt dung dịch

(tốc độ bay hơi chậm) hoặc là quá trình sôi (bốc hơi) xảy ra trong toàn bộ dung

dịch

Nhiệt lượng cần cung cấp cho quá trình bốc hơi dung môi thường lấy từ quá trình

ngưng tụ hơi nước (gọi là hơi đốt) hoặc từ nước nóng, dầu nóng, điện, khí,

5

3.1.1 Định nghĩa

Mục đích của quá trình cô đặc

o Làm tăng nồng độ của chất hòa tan trong dung dịch.

o Tách chất rắn hòa tan ở dạng rắn (kết tinh).

o Tách dung môi ở dạng nguyên chất (nước cất).

Các phương pháp cô đặc

o Theo áp suất

 Cô đặc ở áp suất thường

 Cô đặc ở áp suất chân không

 Cô đặc ở áp suất dư

o Theo số nồi cô đặc

 Cô đặc một nồi

 Cô đặc nhiều nồi

o Theo sự hoạt động

 Cô đặc gián đoạn

 Cô đặc liên tục

6

Trang 4

3.1.2 Một số tính chất của dung dịch liên quan đến quá trình cô đặc

3.1.2.1 Nhiệt hòa tan

oKhi hòa tan một số chất rắn vào trong một dung môi có 2 quá trình xảy ra:

 Thu nhiệt: mạng lưới tinh thể của chất tan bị phá hủy

 Tỏa nhiệt: tạo thành liên kết giữa các phân tử chất tan với các phân tử của

dung môi, gọi là quá trịnh solvat hóa (nếu dung môi là nước thì gọi là hydrat

hóa)

oNhiệt hòa tan là tổng của 2 lượng nhiệt này

oCó thể âm hoặc dương

oKhi tính toán quá trình cô đặc, chúng ta cần phải biết nhiệt hòa tan để thêm

hoặc bớt nhiệt

oCác giá trị nhiệt hòa tan thường được cho trong sổ tay hóa lý

7

3.1.2 Một số tính chất của dung dịch liên quan đến quá trịnh cô đặc

3.1.2.2 Nhiệt độ sôi của dung dịch

oNhiệt độ sôi của dung dịch là một đại lượng phụ thuộc vào tính chất của dung

môi và chất hòa tan, đặc biệt là nồng độ chất tan

oKhi nước sạch sôi, nhiệt độ của hơi bão hòa tạo ra có thể coi bằng nhiệt độ sôi

của nước

oNgược lại, khi dung dịch sôi thì nhiệt độ sôi của dung dịch luôn lớn hơn nhiệt

độ của hơi thứ bão hòa (hơi dung môi) và sự sai khác này càng lớn khi nồng độ

dung dịch càng cao

 Ví dụ: nhiệt độ sôi của dung dịch NH4NO3ở áp suất khí quyển là 120oC, nhiệt

độ hơi thứ ở áp suất đó là 100oC

Trang 5

oVậy nếu cùng nhiệt độ nguồn nóng cấp nhiệt, cùng áp suất tạo hơi, độ chênh

lệch nhiệt độ trong thiết bị sinh hơi sẽ lớn hơn độ chênh nhiệt độ trong thiết bị

cô đặc và lượng hơi tạo ra trong thiết bị cô đặc sẽ

oHiệu số giữa nhiệt độ sôi của dung dịch và nhiệt độ hơi thứ bão hòa tạo ra gọi là

độ giáng nhiệt độ lý hóa tăng lên cùng với sự tăng của nồng độ (độ tăng phí

điểm của dung dịch)

∆

oĐộ giáng nhiệt độ lý hóa có giá trị khác nhau với các dung dịch khác nhau, còn

cùng một dung dịch, độ giáng nhiệt độ lý hóa tăng lên cùng với sự tăng của nồng

độ

9

oCó thể tính gần đúng ‘ theo công thức của Tisencô

∆ ∆

 ∆ _là tổn thất nhiệt độ sôi của dung dịch lớn hơn nhiệt độ sôi của dung môi ở

áp suất khí quyển (760mmHg)

 f_là hệ số hiệu chỉnh khi áp suất cô đặc khác áp suất khí quyển

16,2

 T_nhiệt độ sôi của dung môi ở áp suất cô đặc (K)

 r_nhiệt hóa hơi của dung môi ở áp suất cô đặc (J/kg)

oNếu dung môi là nước nguyên chất, hệ số f có thể tra trong bảng VI.1 trong

quyển Sổ tay QTTB tập 2

10

Trang 6

Phương pháp xác định nhiệt độ sôi của dung dịch

oPhương pháp trực tiếp theo công thức Clapeyron

273

 p" dm_mmHg

 A, B là các hằng số đặc trưng của từng hóa chất (tra sổ tay hóa lý)

 Từ đấy sẽ xác định được t sdm

11

oPhương pháp nội suy Babô

 Phương pháp này dựa trên tỉ số áp suất hơi của hai chất ở cùng một nhiệt độ

thì không đổi (trong đó có một chất được dùng làm chất ‘’chìa khóa’’ so sánh):

p A_áp suất hơi của chất đang xét

p B_áp suất hơi của chất ‘’chìa khóa’’ đang xét

t, t 1_nhiệt độ (oC)

 Muốn sử dụng phương pháp này chỉ cần biết một giá trị p tại một giá trị nhiệt

độ t nhất định của chất đang xét là đủ (thường là xét ở điều kiện khí quyển)

Trang 7

oVí dụ: Hãy dùng quy tắc Babô để xác định độ tăng điểm sôi của dung dịch CaCl2

25% khối lượng trong nước ở áp suất tuyệt đối 0,36at

 Hướng dẫn giải:

Xác định nhiệt độ sôi của dung dịch ở áp suất khí quyển t

Xác định áp suất của hơi nước bão hòa ở nhiệt độ t

Lập tỷ số áp suất ở cùng nhiệt độ t

Tỷ số áp suất ở nhiệt độ t1cũng bằng tỷ số áp suất ở nhiệt độ t

Từ đó suy ra được áp suất của hơi nước bão hòa ở nhiệt độ t1

Từ áp suất hơi nước bão hòa sẽ tra được nhiệt độ t1

Xác định độ tăng điểm sôi

13

Định dạng
Số trang	7
Dung lượng	160,5 KB