Bài giảng Kỹ thuật phản ứng: Chương 6 - Vũ Bá Minh

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:48

Thêm vào BST

Báo xấu

5
lượt xem 2
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng Kỹ thuật phản ứng: Chương 6 - Dòng chảy thực, được biên soạn gồm các nội dung chính sau: khái niệm về khuấy trộn và mô hình; sự phân bố thời gian lưu của lưu chất trong bình; các phương pháp thực nghiệm; sử dụng các thông tin phân phối thời gian lưu;...Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Kỹ thuật phản ứng: Chương 6 - Vũ Bá Minh

8/24/2017 Chương 6 - Dòng chảy thực 1
Những sai lệch so với moâ hình lyù tưởng coù theå laø:  Doøng chaûy taét cuûa löu chaát  Söï tuaàn hoøan cuûa löu chaát  Caùc vuøng tuø ñoïng trong thieát bò  Trong taát caû caùc loïai thieát bò thöïc hieän quaù trình truyeàn nhieät, truyeàn khoái, phaûn öùng… neáu coù caùc hieän töôïng treân seõ laøm giaûm khaû naêng hoïat ñoäng (hieäu suaát) cuûa thieát bò.  Muïc ñích cuûa chöông naøy laø ñaùnh giaù ñònh löôïng aûnh höôûng cuûa caùc sai soá treân leân ñoä chuyeån hoùa. 8/24/2017 Chương 6 - Dòng chảy thực 2
Nhöõng sai leäch so vôùi moâ hình lyù töôûng 8/24/2017 Chương 6 - Dòng chảy thực 3
1. KHAÙI NIEÄM VEÀ KHUAÁY TROÄN VAØ MOÂ HÌNH 3 phöông phaùp öôùc tính caùc sai soá so vôùi lyù töôûng: 1) Xác định sự phân phối thời gian lưu thực tế từ số liệu thí nghiệm đáp ứng và tính độ chuyển hóa bằng cách xem dòng chảy hoàn toàn không khuấy trộn. thích hôïp cho thieát bò phaûn öng daïng oáng, chaûy doøng vaø phaûn öùng baäc moät 8/24/2017 Chương 6 - Dòng chảy thực 4
1. KHAÙI NIEÄM VEÀ KHUAÁY TROÄN VAØ MOÂ HÌNH 2) Mô hình phân tán theo phương trục xem như trong thiết bị phản ứng dạng ống có sự khuếch tán theo phương trục, khi đó sự phân phối thời gian lưu thực tế trong thiết bị được dùng để tính hệ số khuếch tán theo phương trục và sau đó dùng giá trị này để tiên đoán độ chuyển hóa, thích hôïp cho thieát bò phaûn öùng coù cheá ñoä chaûy roái 8/24/2017 Chương 6 - Dòng chảy thực 5
1. KHAÙI NIEÄM VEÀ KHUAÁY TROÄN VAØ MOÂ HÌNH 3) Mô hình hệ nhiều bình khuấy lý tưởng bằng nhau mắc nối tiếp. Số liệu thí nghiệm đáp ứng được dùng để xác định số bình khuấy trong hệ từ đó tính được độ chuyển hóa * Moät moâ hình khaùc laø thieát bò phaûn öùng daïng oáng coù doøng hoøan löu. 8/24/2017 Chương 6 - Dòng chảy thực 6
Thieát bò phaûn öùng daïng oáng coù doøng hoøan löu 8/24/2017 Chương 6 - Dòng chảy thực 7
2. SÖÏ PHAÂN BOÁ THÔØI GIAN LÖU CUÛA LÖU CHAÁT TRONG BÌNH Xét dòng chảy ổn định, không có phản ứng và sự biến đổi khối lượng riêng của phân tố lưu chất qua thiết bị. Thời gian thu gọn là một biến số không thứ nguyên được định nghĩa như sau: t t vt    t  V với : t - là thời gian phân tố lưu chất đi qua thiết bị. t - thời gian lưu trung bình τ - thời gian thể tích 8/24/2017 Chương 6 - Dòng chảy thực 8
a) Haøm phaân boá thôøi gian löu cuûa löu chaát ôû trong bình (đường cong I) Ký hiệu I được dùng để chỉ độ đo sự phân bố thời gian lưu của lưu chất trong bình: là phần lưu chất có thời gian lưu trong bình từ θ đến θ+dθ. Vì tổng tất cả các phần lưu chất bằng một nên tổng này bằng tổng diện tích bên dưới đường cong I theo θ.   1  I d 0  1;   I d  1  1  I d 0 8/24/2017 Chương 6 - Dòng chảy thực 9
b) haøm phaân boá thôøi gian löu trong bình cuûa löu chaát trong doøng ra (đường cong E) E là độ đo sự phân bố thời gian lưu trong bình của tất cả các phân tố của dòng lưu chất rời khỏi bình: là phần lưu chất trong dòng ra có thời gian lưu trong bình từ θ đến θ+dθ.   2  E d 0  1;   E d  1  2  E d 0 8/24/2017 Chương 6 - Dòng chảy thực 10
Haøm phaân boá thôøi gian löu cuûa löu chaát ôû trong bình 8/24/2017 Chương 6 - Dòng chảy thực 11
3. CAÙC PHÖÔNG PHAÙP THÖÏC NGHIEÄM Caùc daïng tín hieäu kích thích (stimulation) – ñaùp öùng (response) thöôøng söû duïng 8/24/2017 Chương 6 - Dòng chảy thực 12
Đường cong F Hình 6.5. Đường cong F biểu diễn đáp ứng tại dòng ra cho tín hiệu bậc tại đầu vào Đường cong C Hình 6.6. Đường cong C biểu diễn đáp ứng tại dòng ra cho tín hiệu xung tại đầu vào 8/24/2017 Chương 6 - Dòng chảy thực 13
Quan hệ giữa các đường cong F, C, I và E Giả sử rằng tín hiệu được đưa vào tại thời điểm t = 0 thì tại thời điểm t bất kỳ cân bằng vật chất cho bình là:  lûu lûúng   lûu lûúng chêt chó   lûu lûúng chêët  å å ë å        chêt chó thõ   ë thõ ra khoãi    chó thõ tñch luäy   vaâo bònh   bònh   trong bònh        và tại thời điểm θ  phêìn chêt chó thõ   phêìn lûu chêt trong dong ra coá  ë ë â     trong dong ra  thúi gian lûu trong bònh nhoã hún   â â   F  I 1 F  1  I  Ed  Cd   o o dF dI CE CE  d d 8/24/2017 Chương 6 - Dòng chảy thực 14
4. SÖÛ DUÏNG CAÙC THOÂNG TIN PHAÂN PHOÁI THÔØI GIAN LÖU 1) Heä phi tuyeán khoâng coù moâ hình doøng chaûy 2) Heä phi tuyeán vôùi moâ hình doøng chaûy 3) Heä tuyeán tính vôùi moâ hình doøng chaûy: Moâ hình doøng chaûy ñöôïc söû duïng ñeå tieân ñoùan ñoä chuyeån hoùa cho heä tuyeán tính 8/24/2017 Chương 6 - Dòng chảy thực 15
Caû hai moâ hình cho tín hieäu ñaùp öùng gioáng nhau vaø taùc ñoäng töông töï cho phaûn öùng baäc 1, nhöng coù taùc ñoäng khaùc nhau vôùi phaûn öùng coù toác ñoä khoâng tuyeán tính theo noàng ñoä 8/24/2017 Chương 6 - Dòng chảy thực 16
Ví dụ 6.1. Số liệu cho ở bảng 6.1 trình bày kết quả đáp ứng của tín hiệu xung cho một bình làm thiết bị phản ứng. Tính E(t) và E, sau đó vẽ hàm phân phối E. Thôøi gian t, ph Noàng ñoä chaát chæ thò, g/lít 0 0 5 3 10 5 15 5 20 4 25 2 30 1 35 0 8/24/2017 Chương 6 - Dòng chảy thực 17
Diện tích bên dưới đường cong nồng độ theo thời gian Q=  Ct  (3  5  5  4  2  1)5  100g.ph / l C 1 C C C E(t)  E(t)  C(t)   = Ct t C0  Ct Q t, ph 0 5 10 15 20 25 30 0 0,03 0,05 0,05 0,04 0,02 0,01 C E(t) = , ph1 Q tC (5  3)  (10  5)  ...  (1  30) 300 Để nhận được E, đổi t thành t   t   15ph 3  5 5  4  21 20 C t t 15C   E  tE(t)  15E(t)  t 15 Ct  8/24/2017 Chương 6 - Dòng chảy thực 18
Ñöôøng bieåu dieãn E theo t (traùi) vaø theo è (phaûi) 8/24/2017 Chương 6 - Dòng chảy thực 19
Thí duï 6.2 Lập bảng và vẽ hàm phân phối I cho thí nghiệm trong ví dụ 6.1  I  1  Ed  1    E. 0 i i Ei Ei  Ei1 E I  1   E Ei  (i  i1) 2 0 0 0 0 0 1 1 0, 45  0 1 1 3 0,45 .  0, 075 0,075 0,925 2 3 2 0, 75  0, 45 1 2 3 0,75 .  0, 200 0,275 0,725 2 3 0, 75  0, 75 1 3 1 0,75 .  0, 250 0,525 0,475 2 3 4 0, 60  0, 75 1 4 3 0,60 .  0, 225 0,750 0,250 2 3 5 0, 30  0, 60 1 5 3 0,30 .  0,150 0,900 0,100 2 3 0,15  0, 30 1 6 2 0,15 .  0, 075 0,975 0,025 2 3 7 0  0,15 1 7 3 0 .  0, 025 1,000 0 2 3 8/24/2017 Chương 6 - Dòng chảy thực 20