CHÖÔNG 1 CA Ù C ÑÒNH LUA ÒNH LUAÄT VAØ PHÖÔNG THÖÙC KHUEÁCH TAÙN 1.1 Khueách taùn phaân töû vaø ñònh luaät Fick I Hai phöông thöùc khueách taùn: Khueách taùn phaân töû Khueách taùn ñoái löu Khueách taùn phaân töû laø gì? Ñöôïc ñaëc tröng baèng ñaïi löôïng naøo?CHÖÔNG 1 CA Ù C ÑÒNH LUA ÒNH LUAÄT VAØ PHÖÔNG THÖÙC KHUEÁCH TAÙN 1.1 Khueách taùn phaân töû vaø ñònh luaät Fick I Hai phöông thöùc khueách taùn: Khueách taùn phaân töû Khueách taùn ñoái löu Khueách taùn phaân töû laø gì? Ñöôïc ñaëc tröng baèng ñaïi löôïng naøo?
Trang 1BỘ MÔN: QT & TB CNHH KHOA: KỸ THUẬT HOÁ HỌC TRƯỜNG: ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP HCM
NGƯỜI SOẠN: PGS.TS Trịnh Văn Dũng
QT & TB TRUYỀN KHỐI
MMH: 605067
Trang 2CHƯƠNG 1
1.1 Khuếch tán phân tử và định luật Fick I
1.2 Khuếch tán đối lưu
1.3 Định luật Fick II
1.4 Cấp khối và hệ số cấp khối
1.5 Tính dòng một pha
Trang 3CHƯƠNG 1
1.1 Khuếch tán phân tử và định luật Fick I
Hai phương thức khuếch tán: Khuếch tán phân tử
Khuếch tán đối lưu Khuếch tán phân tử là gì?
Được đặc trưng bằng đại lượng nào?
Trang 4CHƯƠNG 1
1.1 Khuếch tán phân tử và định luật Fick I
Mật độ dòng xác định bằng định luật Fick I:
Mật độ dòng
Gradien nồng độ
A AB
A AB
A
d
dC D
Fd
dG s
Trang 5CHƯƠNG 1
1.1 Khuếch tán phân tử và định luật Fick I
Hệ số khuếch tán là gì?
Xác định như thế nào?
s
m m
m kmol
s m
kmol d
dC Fd
dG
AB
2 3
2
/ :
.
:
Trang 6CHƯƠNG 1
1.1 Khuếch tán phân tử và định luật Fick I
Hệ số khuếch tán là đại lượng vật lý, phụ thuộc vào:
Trang 7CHƯƠNG 1
1.1 Khuếch tán phân tử và định luật Fick I
Trong chất khí:
Chất k.tán N 2 NH 3 C6H 6 H 2 Hơi nước SO 2 CO 2 Dietyl ete O 2 CH 3OH SO 3 H 2S HCl C2H 5OH
D khí - KK.106,
m2/s 13,2 17,0 7,7 61,1 21,9 10,3 13,8 7,8 17,8 13,3 9,4 8,9 13,0 10,2Chất k.tán N 2 NH 3 H 2 O 2 CO 2, N 2O Cl2 H 2S HCl-12 0 C T M B AC
D khí - H2O.109,
m2/s - 200C 1,9 1,8 5,3 2,1 1,8 1,6 2,3 7,1 20,2 7,8 10,7
D khí - KK.106,
m2/s Chất k.tán
Trang 8CHƯƠNG 1
1.1 Khuếch tán phân tử và định luật Fick I
Trong chất khí:
T v
v
M
M D
B A
B A
AB
5 , 1 2
3 / 1 3
/ 1
10
35 ,
Trang 9CHƯƠNG 1
1.1 Khuếch tán phân tử và định luật Fick I
Trong chất khí:
5 , 1
1
2
2
1 1
P D
D
A = C x H y O n N m : V xV yV nV mV Z
N O
H C
Trang 10CHƯƠNG 1
1.1 Khuếch tán phân tử và định luật Fick I
Trong chất khí:
Nguyên tử B C Cl H S I N1 N2 NII OII Oan OeP OeD OeC OA O
v, cm3/ntử 27,0 14,8 24,6 3,7 25,6 37,0 10,5 12,0 15,6 7,4 7,4 9,1 9,9 11,0 12,0 8,3 Phân tử H 2 O 2 N 2 KK CO CO 2 SO 2 NO N 2 O NH 3 H 2 O H 2 S Cl 2 Br 2 I 2 COS
v, cm3/ntử 14,3 25,6 31,2 29,9 30,7 34,0 44,8 23,6 36,4 25,8 18,9 32,9 48,4 53,2 71,5 51,5
Trang 11CHƯƠNG 1
1.1 Khuếch tán phân tử và định luật Fick I
Trong chất lỏng:
Chất hòa tan amoniăc glyxerin sacaro ure KCl HNO3 CaCl2 H2SO4 HCl CuSO4 NaCl AgNO3 C2H5OH
Dct-H2O.105,
Trang 12CHƯƠNG 1
1.1 Khuếch tán phân tử và định luật Fick I
Trong chất lỏng:
1/3 1/3 2
2 1 1 10
B A
B A
AB
v v
AB
M
M D
Trang 13CHƯƠNG 1
1.1 Khuếch tán phân tử và định luật Fick I
Trong chất lỏng:
Trang 14CHƯƠNG 1
1.1 Khuếch tán phân tử và định luật Fick I
Trong chất lỏng:
Các khí C2H5OH CH3OH CH3COOH H2O C2H5OH CH3OH C3H6O Lỏng không
liên hợp 1,00 1,24 1,19 1,27 4,70 2,00 2,00 1,15 1,00
Hệ số A, trong dung môi nước Hệ số B
Trang 15CHƯƠNG 1
1.1 Khuếch tán phân tử và định luật Fick I
Trong chất lỏng:
6 , 0
8
10
4 ,
7
A
B AB
v
T
M D
Trang 16CHƯƠNG 1
1.1 Khuếch tán phân tử và định luật Fick I
Trong chất rắn:
D AB ~ 10 10 cm 2 /s chia làm ba loại: rắn
rắn xốp rắn keo
•Nên khuếch tán phụ thuộc: kích thước;
• sự lương tác giữa chúng;
Trang 17CHƯƠNG 1
1.1 Khuếch tán phân tử và định luật Fick I
Trong chất rắn:
Trong gel M > 10000 (Polson): 0,33
10
10.4,9
A
AB
M
T D
Trang 18CHƯƠNG 1
1.1 Khuếch tán phân tử và định luật Fick I
Trong hỗn hợp nhiều cấu tử:
i
j
ij D
i y
i
y ihh
D
0
1 1
i
j x i D ij j hh
ihh
D 1/2 1/2
Trang 19CHƯƠNG 1
1.2 Khuếch tán đối lưu:
Khuếch tán đối lưu là gì?
Sự di chuyển của vật chất
nhờ chuyển động của môi trường Khuếch tán đối lưu thường khá lớn;
xảy ra khi có ngoại lực;
luơn kèm theo khuếch tán phân tử;
nhằm san bằng nồng độ;
Trang 20CHƯƠNG 1
1.2 Khuếch tán đối lưu:
Khuếch tán đối lưu là gì?
Xác định bằng cách nào:
A
WC d
A
dC X
D AX
Trong đó: D X – hệ số khuếch tán xoáy: D X = f(Re).
Trang 21CHƯƠNG 1
1.2 Khuếch tán đối lưu:
Mật độ dòng khếch tán tổng:
A WC A
C AB
D A
C X
D AB
D AX
J AM
J A
Trang 22CHƯƠNG 1
1.3 Định luật Fick II:
Xét một nguyên tố thể tích dV = dxdydz
tọa độ 0xyz
Lập cân bằng vật chất:
- theo ba phương x, y, z;
- xảy ra bằng cả khuếch tán: phân tử;
đối lưu;
Trang 23CHƯƠNG 1
1.3 Định luật Fick II: w gradC D 2 C
Khi quá trình ổn định: w gradC D 2 C
Khi ổn định trong mơi trường đứng yên:quá trình ổn định:
22
2
Trang 24CHƯƠNG 1
1.4 Cấp khối vàø hệ số cấp khối:
Cấp khối là gì?
Trang 25CHƯƠNG 1
1.4 Cấp khối vàø hệ số cấp khối:
Trang 26CHƯƠNG 1
1.4 Cấp khối vàø hệ số cấp khối:
Xác định hệ số cấp khối:
G
Xác định theo lý thuyết: thuyết màng
thuyết thẩm thấu thuyết lớp biên khuếch tán thuyết thiết lập bề mặt mới
n m
n
Re
A D
Trang 27CHƯƠNG 1
1.4 Cấp khối vàø hệ số cấp khối:
Xác định hệ số cấp khối:
Xác định theo sự tương tự: truyền điện
truyền nhiệt truyền động lượng
Trang 28CHƯƠNG 1
No Tên gọi Ký
hiệu Ý nghĩa Ghi chú
1 Sherwood Sh Tỷ số giữa dòng cấp và
dòng dẫn
Đặc trưng cho cho cấp khối ở
bề mặt phân pha
Còn gọi là chuẩn
3 Schmit Sc Tỷ số trường tốc độ và
trường nồng độ
Đặc trưng cho tính chất vật lý
của dòng pha
Còn gọi là chuẩn
số Pr'
4 Peclet Pe' Tỷ số giữa dòng đối lưu và
dòng dẫn
Đặc trưng cho sự khuấy trộn
của dòng pha
Gọi là chuẩn số Peclet TK
5 Fourier Fo' Đặc trưng cho tính không ổn
định của quá trình
Còn gọi là chuẩn số Fo TK Tỷ số dòng cấp ngoài và Đặc trưng cho quá trình vận Còn gọi là Bio
Trang 29CHƯƠNG 1
1.5 Tính dòng một pha:
a) Tính tốc độ hoà tan:
*
0
4 2
DC
d ShDC
C C f d
Trang 30CHƯƠNG 1
1.5 Tính dòng một pha:
a) Tính tốc độ hoà tan:
b) Tính thiết bị bốc hơi:
Trang 31CHƯƠNG 1
1.5 Tính dòng một pha:
a) Tính tốc độ hoà tan:
b) Tính thiết bị bốc hơi:
L
M R V bm bm