TS. NguyÔn Ngäc Hoµng Bé m«n Qu¸ tr×nh vµ thiÕt bÞ CNSH-TP 0904667684

1.2.Qu¸ tr×nh chuyÓn khèi

1.2.1.C©n b»ng vËt chÊt vµ ph¬ng tr×nh ®êng lµm

viÖc trong thiÕt bÞ chuyÓn khèi

1.2.2.§éng lùc cña qu¸ tr×nh chuyÓn khèi 1.2.3.§éng lùc trung b×nh cña qu¸ tr×nh chuyÓn khèi

1.2.1.C©n b»ng vËt chÊt vµ ph¬ng tr×nh ®ưêng lµm viÖc trong thiÕt bÞ chuyÓn khèi

• Nguyªn lý ho¹t ®éng cña thiÕt bÞ

chuyÓn khèi

• C©n b»ng vËt chÊt cña qu¸ tr×nh chuyÓn

khèi

• §ưêng lµm viÖc cña thiÕt bÞ chuyÓn

khèi

Nguyªn lý ho¹t ®éng cña thiÕt bÞ chuyÓn khèi

• Trong thiÕt bÞ chuyÓn khèi (láng – khÝ) pha láng thuêng ®i tõ trªn xuèng, pha khÝ thuêng ®i tõ díi lªn. Trong qu¸ tr×nh tiÕp xóc gi÷a hai pha x¶y ra qu¸ tr×nh chuyÓn khèi, vËt chÊt tõ pha nµy sÏ khuyÕch t¸n sang pha kia qua bÒ mÆt tiÕp xóc pha lµm cho nång ®é cña chÊt trong pha nµy tõ ®Çu ®Õn cuèi qu¸ tr×nh th× gi¶m ®i cßn trong pha kia th× t¨ng lªn.

C©n b»ng vËt chÊt cña qu¸ tr×nh chuyÓn khèi

xđ

yc

Gx(x® - xc) = Gy(y® - yc) (1.6)

Trong ®ã: Gx, Gy- Khèi luîng cña c¸c pha xc, x®: Nång ®é ®Çu, nång ®é cuèi

cña pha x

yc, y®: Nång ®é ®Çu, nång ®é cuèi

cña pha y

xc

yđ

(a)

S¬ ®å nguyªn lý cÊu t¹o vµ ho¹t ®éng

§ưêng lµm viÖc cña thiÕt bÞ chuyÓn khèi

Khi ta xÐt qu¸ tr×nh chuyÓn

Z

yc

xđ

yc

y

dy

yđ

khèi trong ®o¹n th¸p tÝnh tõ ®Ønh ®Õn tiÕt diÖn bÊt kú th× phư¬ng tr×nh c©n b»ng vËt chÊt lµ

xđ

dx

x

y

x

xc

dF

Gx(x® - x) = Gy(yc - y)

xc

yđ

(a)

(b)

S¬ ®å nguyªn lý cÊu t¹o vµ ho¹t ®éng §å thÞ biÕn ®æi nång ®é theo bÒ mÆt

Phư¬ng tr×nh ®ưêng lµm viÖc cña thiet bi chuyÓn khèi

y = (Gx/Gy)x + yc - (Gx/Gy)x® (1.7)

F

§uêng lµm viÖc cña thiÕt bÞ chuyÓn khèi

y = (Gx/Gy)x + yc - (Gx/Gy)x® (1.7)

• §uêng lµm viÖc cho ta biÕt nång ®é tøc thêi cña mçi pha

trong qóa tr×nh chuyÓn khèi.

• Víi qu¸ tr×nh chuyÓn khèi æn ®Þnh th× luu luîng cña c¸c pha x, y vµ c¸c nång ®é ®Çu vµ cuèi cña chóng x®, xc, y®,yc lµ nh÷ng gi¸ trÞ kh«ng ®æi. ChÊt láng vµ khÝ lµ lý tuëng th× quan hÖ gi÷a x vµ y lµ tuyÕn tÝnh.

1.2.2.§éng lùc cña qu¸ tr×nh chuyÓn khèi

• Qu¸ tr×nh chuyÓn khèi

G’

y*

y

x

’x

’y

y

y* =mx

y*m

y*

ym

x*

Líp biªn

xm x

BÒ mÆt tiÕp xóc pha

Líp biªn

450

• Qu¸ tr×nh chuyÓn khèi lµ qu¸ tr×nh khuyÕch t¸n vËt chÊt tõ t©m pha nµy sang t©m pha kh¸c qua bÒ mÆt tiÕp xóc pha.

x xm x

1.2.2.§éng lùc cña qu¸ tr×nh chuyÓn khèi

• Qu¸ tr×nh chuyÓn khèi

G’

y*

y

x

’x

’y

y

y* =mx

y*m

y*

ym

x*

1

2

xm x

3

450

G(y) = yF(y-ym) (1.8) vµ G(x) = xF(xm-x) (1.9) Kmol/s Trong qu¸ tr×nh chuyÓn khèi æn ®Þnh ta cã:

G(y) = G(x)= G (1.10)

x xm x

1.2.2.§éng lùc cña qu¸ tr×nh chuyÓn khèi

• Qu¸ tr×nh chuyÓn khèi

G’

y*

y

x

’x

’y

y

y* =mx

y*m

y*

ym

x*

1

2

xm x

3

450

• Ta còng cã ym = y*m = mxm vµ y* = mx • suy ra ym – y* = m(xm-x) (1.11)

x xm x

1.2.2.§éng lùc cña qu¸ tr×nh chuyÓn khèi

• Qu¸ tr×nh chuyÓn khèi

G’

y*

y

x

’x

’y

y

y* =mx

y*m

y*

ym

x*

1

2

xm x

3

450

• => (y - y*) - (ym - y) = m(xm - x) • => (y - y*) - G/yF = mG/xF

x xm x

1.2.2.§éng lùc cña qu¸ tr×nh chuyÓn khèi

• Qu¸ tr×nh chuyÓn khèi

G’

y*

y

x

’x

’y

y

y* =mx

y*m

y*

ym

x*

1

2

xm x

3

450

G = F(y – y*)/(1/y + m/x) = KyF(y – y*) (1.12) Kmol/s

• ®Æt Ky = 1/(1/y + m/x) (1.13) Kmol/m2s

x xm x

1.2.2.§éng lùc cña qu¸ tr×nh chuyÓn khèi • HÖ sè chuyÓn khèi Lµ luîng vËt chÊt chuyÓn tõ pha nµy sang pha kh¸c qua mét ®¬n vÞ diÖn tÝch bÒ mÆt tiÕp xóc pha, trªn mét ®¬n vÞ thêi gian vµ ®¬n vÞ ®éng lùc chuyÓn khèi.

Ky lµ hÖ sè chuyÓn khèi tõ pha h¬i sang pha láng.

Ky = 1/(1/y + m/x) Kmol/m2s

Kx lµ hÖ sè chuyÓn khèi tõ pha láng sang pha h¬i.

Kx = 1/(1/my + 1/x) Kmol/m2s

y

Zyc

Zx®

Øx

Øy

xc

y®

2

1

y®

y*c

Zy

Zx

1.2.3.§éng lùc trung b×nh cña qu¸ tr×nh chuyÓn khèi

x®

yc

y®

y*®

Zxc

Zy®

XÐt qu¸ tr×nh chuyÓn khèi tõ y sang x qua mét diÖn tÝch bÒ mÆt tiÕp xóc pha dF ta cã phu¬ng tr×nh chuyÓn khèi tøc thêi:

X®

x*c

xc x*®

=>

dG = Kx(y – y*)dF

G = Gy(yd - yc) =>

x

y

Zyc

Zx®

Øx

Øy

xc

y®

2

1

y®

y*c

Zy

Zx

Lượng chuyển khối trên toàn thiết bị tại một thời điểm là:

1.2.3.§éng lùc trung b×nh cña qu¸ tr×nh chuyÓn khèi

yc

y®

y*®

Zxc

Zy®

x®

X®

x*c

xc x*®

x

y

Zyc

Zx®

Øx

Øy

xc

y®

2

1

y®

y*c

Zy

Zx

1.2.3.§éng lùc trung b×nh cña qu¸ tr×nh chuyÓn khèi

yc

y®

y*®

Zxc

Zy®

XÐt qu¸ tr×nh chuyÓn khèi tõ y sang x qua mét diÖn tÝch bÒ mÆt tiÕp xóc pha dF ta cã ph¬ng tr×nh chuyÓn khèi tøc thêi: x®

X®

x*c

xc x*®

x